Druckluftsysteme optimieren
Wie KMU die Stromkosten ihrer Druckluftsysteme senken können
Da ist noch Luft nach oben: Druckluft gehört in vielen KMUs zu den größten Stromverbrauchern. Mit einer Optimierung können Betriebe ihre Energiekosten deutlich reduzieren. Die Maßnahmen lassen sich recht einfach umsetzen – und amortisieren sich vielfach innerhalb von weniger als drei Jahren. Besonders wirkungsvoll ist die Suche nach Leckagen.
Das Wichtigste im Überblick:
So gut wie jeder Industrie- und Gewerbebetrieb nutzt Druckluft, etwa zum Betrieb von Werkzeugen, zum Reinigen oder zum Steuern von Ventilen. Ihre Erzeugung ist allerdings sehr ineffizient, da mehr als 80 Prozent des dabei eingesetzten Stroms als Abwärme verloren gehen. Damit treibt die Druckluft die Stromkosten der Betriebe kräftig in die Höhe. Doch das muss nicht sein – KMUs können den Energieverbrauch bei der Druckluft schon mit einfachen Maßnahmen reduzieren.
- Stromfresser Druckluft: Rund zehn Prozent des Stromverbrauchs von Gewerbe- und Industriebetrieben gehen im Durchschnitt auf das Konto der Druckluft.
- Viele Ansatzpunkte: Betriebe können den Stromverbrauch ihrer Druckluftsysteme auf vielerlei Weise reduzieren – zum Beispiel indem sie Leckagen beseitigen, das Druckniveau senken oder effizientere Kompressoren einsetzen.
- Schnelle Amortisation: Die Praxis zeigt, dass sich die meisten Maßnahmen in maximal drei Jahren amortisieren, manche sogar in weniger als einem Jahr.
- Wertvolle Abwärme: Unternehmen können die Abwärme verwerten, die bei der Erzeugung von Druckluft unweigerlich in großer Menge anfällt.
- Attraktive Förderung: Der Bund sowie das Land Schleswig-Holstein unterstützen KMUs bei der Optimierung ihrer Druckluftsysteme finanziell.
Unter dem New Yorker Broadway startete 1870 ein kurioses Experiment. Dort ging eine kurze U-Bahn-Strecke in Betrieb, auf der die Wagen per Druckluft durch den Tunnel befördert wurden. Das Konzept konnte sich aber nicht durchsetzen. Der Einsatz von Druckluft hat dagegen bis heute überdauert, wenn auch auf anderen Feldern: Es gibt wohl kaum einen Gewerbe- oder Industriebetrieb, der nicht mit komprimierter Luft arbeitet.
Unternehmen reinigen mit Druckluft Rohre, sie steuern Ventile, säubern Sensoren oder transportieren Schüttgut, um nur einige Beispiele zu nennen. Sie treiben damit Werkzeuge wie Bohrer und Hämmer an, weil die Geräte so leichter sind als mit einem Elektromotor und auch sicherer, weil keine Funken fliegen können. Und nicht zuletzt nutzen manche Betriebe auch die gute, alte Rohrpost: Sie befördern damit, in Schwung gebracht durch Druckluft, kleine Gegenstände durch ihre Gebäude.
So praktisch Druckluft auch ist, so hat sie doch eine Schattenseite: Da ihre Erzeugung sehr ineffizient ist, treibt sie die Stromkosten der Unternehmen in die Höhe. Nach Angaben der bundesweiten IHK-Plattform „Unternehmensnetzwerk Klimaschutz“ gehen 80 bis 93 Prozent der eingesetzten Energie als Abwärme verloren. Fahrradfahrerinnen und Fahrradfahrer kennen das – der Zylinder wird heiß, wenn sie den Kolben darin schnell hin und her bewegen, um Luft in den Reifen zu pressen. Rund zehn Prozent des Stromverbrauchs von Gewerbe- und Industriebetrieben gehen laut der IHK-Plattform im Durchschnitt auf das Konto der Druckluft.
Amortisation in maximal drei Jahren
Doch das muss nicht sein. Denn KMUs können mit recht einfachen, kostengünstigen und schnell zu realisierenden Maßnahmen den Stromverbrauch und damit die Betriebskosten ihrer Druckluftsysteme nachhaltig reduzieren. Der Bund stellt dafür attraktive Fördermittel bereit.
Wie wirtschaftlich die Optimierung von Druckluftsystemen ist, zeigt ein Projekt der IHK Nürnberg für Mittelfranken, an dem zwölf Industriebetriebe unterschiedlicher Größe aus der Region teilgenommen haben: Die Unternehmen konnten ihren Stromverbrauch bei der Versorgung mit Druckluft im Durchschnitt um ein Drittel senken. Die meisten Maßnahmen haben sich in maximal drei Jahren amortisiert, manche sogar in weniger als einem Jahr.
Besonders effektiv ist die Optimierung von Druckluftsystemen, wenn sie in ein ganzheitliches Energiemanagement eingebettet ist. Wie Unternehmen davon profitieren, lesen Sie in unserem Artikel „Systematisch nachhaltig – Energiemanagementsysteme für KMU“.
Kleine Löcher mit großer Wirkung
Aus dem Projekt der IHK Nürnberg für Mittelfranken geht hervor, dass der wirkungsvollste Hebel in der Regel darin liegt, Leckagen aufzuspüren, durch die Druckluft entweicht. Ältere Versorgungssysteme verlieren oft 30 bis 40 Prozent der Druckluft, in neueren Anlagen sind es vielfach immer noch 10 bis 20 Prozent. Leckagen finden sich in allen Bereichen des Systems – in Rohren, Kuppelstellen, Schläuchen und Armaturen genauso wie in den Werkzeugen selbst. Die IHK Nürnberg für Mittelfranken beziffert die Stromkosten, die durch ein Loch mit drei Millimetern Durchmesser in einem rund um die Uhr betriebenen Sechs-Bar-Druckluftsystem verursacht werden, auf rund 1.500 Euro im Jahr. Bei einem Fünf-Millimeter-Loch summieren sich die Kosten in einem System mit zwölf Bar Druck gar auf circa 16.000 Euro.
Am einfachsten lassen sich Lecks identifizieren, indem Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter genau hinhören: Ist irgendwo ein leises Zischgeräusch zu vernehmen, wie es für das Entweichen von Druckluft charakteristisch ist? Der Kieler Service-Anbieter für Verbrennungsmotoren Wulf-Johannsen zum Beispiel hat auf diese Weise zahlreiche Löcher in seiner Druckluft-Ringleitung entdeckt und diese dann durch einen Fachbetrieb schließen lassen. Mit großem Erfolg: An Tagen ohne Entnahme von Druckluft muss der Kompressor nun nur noch sechs Minuten laufen – vor dem Dichten der Löcher waren es noch sechs Stunden pro Tag. Der Strombedarf sinkt damit pro Tag von 80 auf 2,5 Kilowattstunden, der CO2-Ausstoß um rund 26 Kilogramm. Wulf-Johannsen nutzt Druckluft in seiner Werkstatt für eine Vielzahl von Anlagen, etwa für Schleifmaschinen.
Allerdings lassen sich mit einer Hörprobe nicht alle Leckagen aufspüren. Denn die menschlichen Ohren sind nicht sensibel genug, um die hochfrequenten Töne kleinster Lecks wahrzunehmen. Präziser sind hier Ultraschallgeräte, denen kaum ein Geräusch entgeht. In komplexen Systemen können auch Wärmebildkameras gute Dienste leisten. Sie machen Temperaturunterschiede sichtbar, die durch entweichende Luft verursacht werden.
Druck rausnehmen, Kosten sparen
Ein anderer sinnvoller Ansatzpunkt ist das Absenken des Druckniveaus. Mitunter haben Unternehmen den Druck schon vor längerer Zeit eingestellt, seitdem aber ihre Prozesse, Anlagen und Werkzeuge optimiert, so dass sie nun mit einem niedrigeren Niveau auskommen. Die Betriebe können das nötige Mindestmaß ermitteln, indem sie ihn probehalber reduzieren. Weniger Druck bedeutet weniger Kosten: Die Reduktion um ein Bar senkt den Stromverbrauch um ungefähr sechs bis zehn Prozent, so die IHK-Plattform Unternehmensnetzwerk Klimaschutz.
Schwankt der Bedarf an Druckluft, lohnt sich zudem häufig, in einen drehzahlgeregelten Kompressor zu investieren. Diese Geräte sind in der Lage, ihre Motordrehzahl automatisch an den aktuellen Bedarf anzupassen. Geht die Nachfrage nach Druckluft zurück, arbeitet der Kompressor mit geringerer Leistung, so dass der Stromverbrauch sinkt. Anders dagegen die althergebrachten Kompressoren mit fixer Drehzahl: Sie können lediglich unter Volllast laufen, auch wenn gerade nur wenig Druckluft gebraucht wird. Solche Altgeräte zu ersetzen lohnt sich fast immer – und ganz besonders, wenn das System variabel Druckluft bereitstellen muss. In komplexen Druckluftsystemen kann bereits ein einzelner drehzahlgeregelter Kompressor große Wirkung zeigen, da dieser die bestehenden Anlagen mit fixer Drehzahl und entsprechend hohem Strombedarf entlastet.
Manche Unternehmen sparen mit drehzahlgeregelten Kompressoren auch noch auf weitere Weise Geld: Mit ihrer bedarfsorientierten Betriebsweise vermeiden die Geräte Lastspitzen. Damit können sie unter Umständen den zu zahlenden Leistungspreis der Strom-Netzentgelte senken. Besonders groß ist das Einsparpotenzial in Verbindung mit einem Batteriespeicher. Denn bei hohem Druckluft-Bedarf kann die Batterie einen Teil oder die gesamte Stromversorgung der Kompressoren übernehmen, so dass die Betriebe weniger Leistung aus dem Netz beziehen müssen. Lesen Sie dazu mehr in unserem Artikel „Stationäre Energiespeicher für KMU“.
Druckluft-Abwärme für Heizung und Warmwasser
In Druckluftsystemen mit mehreren Kompressoren bietet es sich zudem an, eine übergeordnete Steuerung zu installieren, die die Erzeugung dem aktuellen Bedarf anpasst. Das geschieht über die Definition einer Einsatzreihenfolge, die Grund-, Mittel- und Spitzenlast optimal deckt. Damit sparen Betriebe Strom – und machen zugleich ihr System sicherer, da die Steuerung bei einem Ausfall eines Kompressors selbsttätig ein anderes Gerät startet.
Ein weiterer Ansatzpunkt für mehr Effizienz im Druckluftsystem liegt in der Verwertung der bei der Kompression entstehenden Abwärme. Sie lässt sich zum Beispiel über einen Wärmetauscher in den Heizkreislauf einspeisen. Ebenso ist es möglich, mit der Abwärme Trink- oder Prozesswasser vorzuwärmen. All das zielt darauf, den Energieeinsatz bei der Wärmebereitung zu reduzieren. Mehr Informationen zur Abwärmenutzung finden Sie in unserem Artikel „Industrielle Abwärme“.
Mit diesen und weiteren Maßnahmen stehen kleinen und mittelständischen Unternehmen also eine ganze Reihe von Hebeln zur Verfügung, um den Stromverbrauch und damit auch die CO2-Emissionen ihrer Druckluftsysteme zu reduzieren. Nicht jedes Instrument eignet sich für jeden Betrieb – aber jeder Betrieb wird Instrumente finden, die sich für ihn eignen. Dabei unterstützt der Transfer-Hub Klimaneutrales Wirtschaften Schleswig-Holstein, ebenso bei der Umsetzung der Maßnahmen.
Förderprogramme für die Optimierung von Druckluft-Systemen
Der Bund unterstützt kleine und mittelständische Unternehmen bei der energetischen Optimierung von Druckluft-Systemen mit dem Programm „Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft“. Dabei können sie Mittel aus dem Modul 1 „Querschnittstechnologien“ beanspruchen. Der Bund trägt abhängig von der Betriebsgröße 20 oder 25 Prozent der förderfähigen Kosten.
Alternativ haben Unternehmen aus Schleswig-Holstein die Möglichkeit, einen Zuschuss aus dem Landesprogramm „Förderung von Energieeinspar- und Energieeffizienztechnologien und Energieinnovationen – E3“ zu beantragen. Wie hoch dieser ausfällt, hängt unter anderem von der Art der Maßnahme ab. Die Landesförderung kann nicht mit der des Bundes kombiniert werden.
Der Artikel steht hier zum Download bereit.
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