Druckluft-Kosten unter Druck

Betriebskosten für Druckluft reduzieren

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Warum Druckluft trocknen?

Das Trocknen der verwendeten Druckluft ist für die Zuverlässigkeit und Qualität vieler Prozesse unverzichtbar. Feuchtigkeit ist die häufigste Verunreinigung im Luftstrom, aber auch Staub sowie andere Verunreinigungen wie Ölnebel können auftreten. Da die Luft durch die Druckbeaufschlagung abkühlt, kondensiert die Feuchtigkeit aus und schlägt sich als Flüssigkeit in den Rohrleitungen nieder. Daraus ergibt sich eine ganze Reihe an Problemen. Beispielsweise kann das entstandene Kondensat bei niedrigen Temperaturen gefrieren oder zusammen mit anderen Chemikalien im Luftstrom gefährliche, korrodierende Lösungen bilden. Aber selbst wenn keine Flüssigkeit auskondensiert, können die Wassernebel im Druckluftsystem zur Korrosion in den Leitungen und sonstigen Anlagenkomponenten führen.

Darüber hinaus ist feuchte Luft Brutstätte für Bakterien. Im Unterschied zu sonstigen Betriebsmedien stellen Unternehmen Druckluft im Werk selbst her. Das heißt, die Qualität dieser Luft wird unmittelbar vom Anlagenbetreiber und durch das von ihm gewählte System bestimmt. Wenn die Druckluft aufgrund der Anwendung so sauber und trocken wie möglich sein sollte, sind die Kosten für eine solche besonders hohe Luftqualität nicht unerheblich. Trockner der Klasse 1 nach ISO 8573-1 senken den Restwassergehalt auf 0,003 g/m3 mit einem Drucktaupunkt von -70 °C. Der dazu verwendete Trockner kann jedoch bis zu 30 % der gesamten Verdichtungsenergie verbrauchen – und damit signifikante Betriebsgemeinkosten verursachen. Daher sollte die Trocknerlösung möglichst genau den Anforderungen der zugehörigen Prozesse entsprechen.

Herkömmliche Trocknungstechnologien

Trockner, die ein Kältemittel verwenden, um die Luft herunterzukühlen, sind hier die gängigste Technologie. Das Kältemittel ermöglicht ein Auskondensieren der Feuchtigkeit, woraufhin der Trockner das entstandene Kondensat ableitet. In ungeregelter Ausführung stellt ein solcher Kältetrockner den Einstieg in die Trocknungstechnologie dar. Wie aber bereits erläutert, ist dies unter Umständen nicht die beste Wahl. Denn in jeder Produktionsphase, die weniger als 100 % Druckluftmenge benötigt, vergeudet ein solches System Energie. Daher besteht der nächste logische Schritt darin, nach Trocknern zu suchen, die auf den Bedarf des Systems reagieren können.

Ungeregelte Kältetrockner bieten den Vorteil eines praktisch konstanten Taupunktes. Demgegenüber bietet ein geregelter Kältetrockner jedoch eine erheblich höhere Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Es gibt zwei Verfahren, mit denen ein Trockner auf einen schwankenden Druckluftbedarf reagieren kann: entweder unter Nutzung einer thermischen Masse oder mittels eines regelbaren Frequenzumrichters. Trockner mit thermischer Masse nutzen ein Speichermedium, mit dem sie die Kühlleistung bevorraten können, die über den Bedarf der Druckluftmenge hinausgeht. Ist dieses Medium ausreichend heruntergekühlt, wird es verwendet, um die Feuchtigkeit aus der Luft zu kondensieren, während der Kompressor selbst abgeschaltet ist, um Energie zu sparen. Im Vergleich zu einem ungeregelten Trockner ist es so möglich, mehr als 80 % der Energie einzusparen.

Kosten nach unten regeln

Trockner mit thermischer Masse kommen in der Praxis häufiger zum Einsatz als frequenzgeregelte, da sie ein größeres Energiesparpotenzial bieten. Das liegt darin begründet, dass der regelbare Frequenzumrichter zwar die Drehzahl des Kältemittel-Kompressors bedarfsabhängig erhöhen beziehungsweise reduzieren kann, jedoch nicht unter 50 %, da sonst das Schmiersystem des Kompressors in Mitleidenschaft gezogen würde. Dennoch liegt die erreichbare Energieeinsparung bei rund 60 % im Vergleich zu einem ungeregelten Trockner.

Ganz gleich welchen Typus des Kältetrockners der Betreiber wählt, ist der Taupunkt auf circa 3 °C nach unten begrenzt. Bei niedrigeren Temperaturen würde das Kondensat im Luftstrom gefrieren und somit nicht abgeleitet. Wird ein noch niedrigerer Taupunkt benötigt, sind Absorptionskühler die gängigste Lösung. Diese Technologie verwendet ein Trocknungsmittel, um die Feuchte aufzunehmen, sodass kein abfließendes (oder gefrierendes) Kondensat auftritt. Allerdings gelten für Absorptionskühler höhere Anschaffungskosten und eine geringere Energieeffizienz als für geregelte Kältekühler, sodass sie insgesamt eine kostenintensivere Lösung darstellen.

Heftausgabe: März 2018
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Über den Autor

Christian Huhn, Sales & Marketing Manager EMEA, SPX Flow Technology
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