Atlas Copco Energieeffizienz - Bacht 2009

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Atlas Copco Energieeffizienz - Bacht 2009

  1. 1. Optimieren Sie Ihre EnergiebilanzEnergieeffiziente Lösungen rund um Ihre DruckluftversorgungAtlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbHHelmut Bacht
  2. 2. Agenda Atlas Copco auf einen Blick Optimieren Sie Ihre Energiebilanz Machen Sie sich ein Bild von Ihrer Druckluftanlage Leckagen Drehzahlregelung Übergeordnete Steuerung Wärmerückgewinnung Beispiele aus der Praxis Resümee2
  3. 3. Atlas Copco in Deutschland stellt sich vor Atlas Copco auf einen Blick3
  4. 4. Atlas Copco auf einen Blick Stand 2008 Hauptsitz: Stockholm, Schweden, börsennotiert in Stockholm Gründung: 1873 (in Deutschland seit 1952) Umsatz: 7,7 Mrd. Euro (760 Mio. Euro in Deutschland) Mitarbeiter: ca. 34.000 (1.950 in Deutschland) Geschäftsbereiche: Kompressoren und Drucklufttechnik, Industrietechnik, Bau- und Bohrtechnik Standorte: rund 160 Länder mit mehr als 30 Marken, 13 Gesellschaften in Deutschland Unsere Vision:4
  5. 5. Energieeinsparung geht uns alle an Optimieren Sie Ihre Energiebilanz5
  6. 6. Optimieren Sie Ihre Energiebilanz Energieeinsparungen gehen uns alle an »Druckluft ist ein »Rund 27,5 Mrd. kWh wertvoller Energieträger könnten jährlich durch den in der Industrie.« Einsatz energieeffizienter elektrischer Antriebstechnik in der Industrie ein- gespart werden.« ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V., Frankfurt am Main »Die Steigerung der Energieeffizienz ist eine der besten Möglichkeiten, steigende Energiepreise zu Die Wirtschaftslage und politische kompensieren.« Christa Thoben, Abkommen wie das Kyoto Protokoll und das NRW-Wirtschaftsministerin Kopenhagen-Abkommen bewegen uns zum Handeln.6
  7. 7. Was kostet Druckluft? Life Cycle Costs (LCC)/Total Costs of Ownership (TCO) Bei Investitionsentscheidungen werden die Anschaffungskosten häufig überbewertet. Fakt ist: Über den gesamten Lebenszyklus LCC eines Standardkompressors einer Anlage machen die Energiekosten ca. 80 % der Gesamtkosten aus. 77 % Energiebedarf Investition 12 % Wartung 9% Installation 2% Energieeffizienz der Anlage bei Investitionsentscheidungen in den Fokus stellen!7
  8. 8. Gewinnen Sie neue Einblicke in Ihre Druckluftversorgung Machen Sie sich ein von Bild Ihrer Druckluft- anlage8
  9. 9. Machen Sie sich ein Bild von Ihrer Druckluftanlage Katalogisierung der Druckluft- komponenten – Anzahl der Verbraucher – Druckluftqualität Erstellung eines Katasters Auflistung der Druckluftverbrauchs- informationen …9
  10. 10. Ist-Analyse / Air-Audit Prüfung der bestehenden Druckluftanlage auf Herz und Nieren Eine komplette Analyse Ihres Druckluftnetzes, die Energiekosten reduziert. Ein Air-Audit ist ein objektives Diagnosesystem. Es überprüft schnell und sicher Ihr Druckluftsystem nach eventuell vorhandenen Schwachstellen und zeigt Energieeinsparpotenziale auf.10
  11. 11. Ist-Analyse / Air-Audit AIR-Audit – Flexibilität durch modularen Einsatz Analyse des Druckluftbedarfs, Leckageprüfung bestehend aus: mit Ultraschall-Detektor - Volumenstrommessung - Dokumentation des Energie- - Druckmessung einsparpotenzials pro Leckage Energiemessung, Analyse Druckluftqualität: bestehend aus: - Drucktaupunkt - Gesamtenergiebedarf - Restölgehalt der Kompressorinstallation - Partikel - Energieverbrauch der - Drucklufttemperatur einzelnen Komponenten SPM-Schwingungsmessung ! Durch das Air-Audit Durch das Air-Audit wird Ihr Systembetrieb wird Ihr Systembetrieb nicht beeinträchtigt! nicht beeinträchtigt!11
  12. 12. Die Air-Audit Vorteile Einsparpotenzial von bis zu 30 % der Energiekosten möglich Steigerung der Effizienz Verlängerung der Lebensdauer Ihrer Druckluftausrüstung Beurteilung von Instandhaltungsmaßnahmen Umfangreicher Analysebericht mit detaillierter Erläuterung der Ist-Situation und Vorschlägen zur Optimierung Flexibilität des Audits durch modularen Aufbau Das Ergebnis: ein objektiver, umfassender Maßnahmenplan mit konkreten Lösungsvorschlägen12
  13. 13. Bausteine aus einem Maßnahmenplan Beseitigung von Leckagen Einsatz von drehzahlgeregelten Kompressoren Anbindung der Kompressoren an eine übergeordnete Steuerung Installation einer Wärmerückgewinnung …13
  14. 14. Kleine Ursache – große Wirkung Leckagen14
  15. 15. Leckagen Kleine Ursache – große Wirkung15
  16. 16. Leckagen Kleine Ursache – große Wirkung Einer EU-Studie zufolge („Compressed Air Systems In The European Union“) sind in 80 % aller Betriebe die Druckluft- verteilsysteme das schwächste Glied innerhalb der Drucklufttechnik. Somit werden jährlich Tausende Euro an Energiekosten im wahrsten Sinne des Wortes verblasen. Leckageverluste betragen 10-30 % des erzeugten Volumens Leckagevolumenstrom steigt quadratisch zum Lochdurchmesser Zusätzlicher Energiebedarf16
  17. 17. Die richtige Technologie für Ihre Ansprüche Drehzahlgeregelte Kompressoren17
  18. 18. Die richtige Technologie für Ihre Ansprüche Spezifische Energieaufnahme [J/l] Scroll Drehzahn Schraube Turbo 18 kW 55 kW 750 kW Volumenstrom [m3/min] Durch die richtige Wahl der Verdichtungstechnologie sparen Sie eine Menge Energiekosten!18
  19. 19. Vergleich der Energieeffizienz (Drehzahlregelung gegen Last-/Leerlauf) Energieeinsparung von 38 %19
  20. 20. Kostenmodell eines Kompressors über die gesamte Lebensdauer Energiebedarf Installation Wartung Investition Einsparung LCC eines Standardkompressors LCC eines VSD Kompressors Die richtige Wahl der Kompressortechnologie ist der einfachste Weg die Kostenbilanz zu verbessern! Drehzahlgeregelte Kompressoren sparen bis zu 35 % im Vergleich zu Standardkompressoren!20
  21. 21. Sichere und kostengünstige Druckluft rund um die Uhr Übergeordnete Kompressorsteuerung21
  22. 22. Warum ist eine Kompressorregelung nötig? Steuer- und Regelungsarten Steuer- und Regelungsarten Diskontinuierlich Diskontinuierlich Kontinuierlich Kontinuierlich - Volllast-Leerlauf-Aussetz-Regelung - Drehzahländerung - Volllast-Aussetz-Regelung - Ansaugdrosselregelung (bei kleineren Kolben- - Eintrittsleitapparat mit kompressoren) Dralldrossel (Turboregelung) Möglichst hohe Auslastung der Kompressoren: ZIEL! viele Laststunden – wenige Leerlaufstunden22
  23. 23. Zentrale Druckmessung vermeidet Kaskadeneffekt Messung im Druckluftnetz – Kaskadeneffekt wird vermieden Druckband kann auf ≤ 0,5 bar abgesenkt werden Druckbandabsenkung von 1 bar reduziert Energieaufnahme um 6–8 % ( ) Druckbandabsenkung von 1 bar reduziert Leckagen um ~ 13 % * Komp. 3 Komp. 4 Komp. 2 Komp. 1 DRUCKBANDKASKADE LOKALE STEUERUNG Netzdruck ZENTRALE STEUERUNG Durchschnittsdruck Erforderlicher Mindestdruck Zeit HOHE KOSTEN NIEDRIGE KOSTEN23
  24. 24. Druckluft ist wertvoll Ein typisches Beispiel zur Reduzierung von Betriebskosten Beispiel: Eine Installation mit 4 x 90 kW Kompressoren, läuft in einer Kaskade 80 % belastet – 10 Arbeitsstunden pro Tag, 5 Tage pro Woche, 47 Wochen pro Jahr Betriebskosten ohne ES-Steuerung Betriebskosten mit ES-Steuerung Typisches Druckband (Kaskade) 2 bar Typisches Druckband 0,5 bar Energiekosten (Euro pro kWh) 0,1 Energiekosten (Euro pro kWh) 0,1 Leckageverlust 20 % Leckageverlust 18 % Betriebskosten tagsüber 309 Euro Betriebskosten tagsüber 287 Euro Betriebskosten nachts 94 Euro Betriebskosten nachts 0 Euro Gesamtkosten pro Jahr 94.705 Euro Gesamtkosten pro Jahr 67.445 Euro Kostenreduzierung von ca. 30 %24
  25. 25. Vorteile einer übergeordneten Steuerung Ein sehr enges Druckband Ein reduzierter Systemdruck Erhebliche Einsparungen an Energie Verbesserte Auslastung der Kompressoren Optimierung der Serviceintervalle Verringerte Anzahl an Leerlaufstunden Weitere Nutzung der Daten für Telemonitoring möglich Die Reduzierung des Druckes um 1 bar bedeutet eine Reduzierung von ca. 6–8 % der Energieaufnahme.25
  26. 26. Das Tüpfelchen auf dem i Wärmerückgewinnung26
  27. 27. Wärmerückgewinnung – das Tüpfelchen auf dem i Heizen – in der Regel zeitweise Nutzung Duschen Saisonale und saisonal Nutzung Duschen – in der Regel zeitweise Nutzung Prozesswasser – wie z. B. in der Textilfärberei - Prozess- kontinuierlicher Bedarf Kontinuierliche wasser Nutzung Prozess-Kesselspeisewasser – meist kontinuierlich für die Dampferzeugung Heizung Durch den Einsatz einer Wärmerückgewinnung sparen Sie Primärenergie.27
  28. 28. Energierückgewinnung mit Kompressoren Nach- kühler28
  29. 29. Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei Kompressoren 7 By-pass Ventil 1 der WRG (BV1) 8 Wärmetauscher der WRG 12 Ölseparator 14 By-pass Ventil (BV2) im Ölfiltergehäuse 23 Ölkühler 24 Ölfilter 25 Verdichterstufe29
  30. 30. Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei Kompressoren30
  31. 31. Maßnahmen, die greifen Beispiele aus der Praxis31
  32. 32. Praxisbeispiel Zementwerk Ausgangssituation Ausgangssituation Einsatz der Druckluft als Förderluft für zwei Sendebehälter – Zement wird mit 3 bis 4 bar aus den Silos getrieben Schwankender Volumenstrombedarf innerhalb der Produktionswoche – Zwischen 0 und 1.300 l/s = 78 m³/min Einsatz zweier alter Drehschieberverdichter (Last-/Leerlaufregelung) mit Wasserkühlung – Einfache Wartung – aber hoher Verschleiß – Hohe Wartungs- und Betriebskosten32
  33. 33. Praxisbeispiel Zementwerk Lösung Lösung Durchführung eines Air-Audits Einsatz zweier öleingespritzter Kompressoren mit Drehzahlregelung und Luftkühlung in einem Druckluftnetz Installation einer übergeordneten ES-Steuerung33
  34. 34. Praxisbeispiel Zementwerk Ergebnis Ergebnis Energieersparnis durch drehzahlgeregelte Kompressoren – 29 % Ersparnis gegenüber Last-/Leerlaufregelung – 22.828 Euro/Jahr* Reduzierung des Netzdruckes um 0,5 bar – 2.628 Euro/Jahr* Zusätzlich 283 Tonnen CO2-Reduktion/Jahr*2 „Ist der Sendebehälter leer, senkt die Steuerung die Drehzahl auf null, womit auch der Energieverbrauch des Kompressors gleich null ist.“ * Bei einem angenommenen Strompreis von 0,05 Euro/52 Arbeitswochen. *2 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).34
  35. 35. Praxisbeispiel chemische Industrie Ausgangssituation Ausgangssituation Die Druckluft wird zur Granulation von Zusatzstoffen für die chemische Industrie eingesetzt Steigerung der Produktion, Anlagen laufen 365 Tage/Jahr -> Überarbeitung der Druckluftstation Trocknung des Granulats -> 50.000 m³/h heiße Luft werden je Anlage benötigt – pro Linie 2,5 MW Heizleistung installiert Fünf verschiedene Druckluftnetze neben den Förderanlagen Die Druckluft muss trocken und ölfrei sein35
  36. 36. Praxisbeispiel chemische Industrie Lösung Lösung Vier drehzahlgeregelte Schrauben- kompressoren – ölfrei verdichtend mit zusammen 640 kW Leistung Installation von Adsorptionstrocknern des Typs MD 400 – Diese benötigen keine separate Fremdenergie - Das Trocknungsmittel wird über die Verdichter- wärme regeneriert Installation einer Wärmerückgewinnung Anbindung der Daten der Druckluftstation an den internen Leitstand36
  37. 37. Praxisbeispiel chemische Industrie Ergebnis Ergebnis Bereitstellung von bis zu 500 kW Heizleistung (durchschnittlich 400 kW) 80 ° heißes Prozesswasser zum Vorwärmen der Trockn ungsluft C Garantiert ölfreie Druckluft gemäß ISO 8573-1 Klasse 0 Kein Fremdenergiebedarf, konstant negativer Taupunkt der Trockner, dazu nahezu wartungsfrei Energieersparnis von 182.500 Euro/Jahr „Eine Kühlwassertemperatur von 80 ° senkt im Schni tt unsere C Energiekosten pro Tag um 500 Euro.“37
  38. 38. Praxisbeispiel Schmelzbetrieb – Niederdruckanwendung Ausgangssituation Ausgangssituation Einsatz der Druckluft als Prozess- und Nachverbrennungsluft Dreischichtbetrieb, rund um die Uhr 8.760 Betriebsstunden pro Jahr, Volumenstrom 7.000 m3/h Umstieg vom Schachtschmelzofenverfahren auf Badschmelzofenverfahren mit einem zweistufigen Turboverdichter Aufgrund einer Regelung via Abblaseventil eine echte “Energievernichtungsmaschine” Bestehende “kleindimensionierte” Kompressorstation38
  39. 39. Praxisbeispiel Schmelzbetrieb – Niederdruckanwendung Lösung Lösung Installation von sechs drehzahlgeregelten ZB-Turbokompressoren – Vier ZB 160 VSD für die Prozessluft Volumenstrom max. 3.350 Nm³ - bis zu 1,6 bar Überdruck – Zwei ZB 100 VSD für die Nachverbrennungsluft Volumenstrom max. 4.650 Nm³ - bis zu 0,8 bar Überdruck Regelung durch übergeordnete Steuerung – Volumenstrom geregelt – An das Prozessleitsystem angeschlossen Projektierung und Installation in einem Container39
  40. 40. Praxisbeispiel Schmelzbetrieb – Niederdruckanwendung Ergebnis Ergebnis Kompakte Modulbauweise – Installation und Lieferung in einem containerartigen Gehäuse – In 14 Meter Höhe über der alten Anlage installiert Geringer Geräuschpegel – 67 dB(A) für einen ZB 100 VSD Verschleißarmer, ölfreier Betrieb Drastische Energieeinsparungen Zusätzlich 3.700 Tonnen CO2-Reduktion/Jahr* „500.000 bis 600.000 Euro an Energiekosten sparen wir pro Jahr mit unserer neuen Druckluftstation.“ * 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).40
  41. 41. Komprimiertes Energiesparwissen Resümee41
  42. 42. Maßnahmen zur Optimierung Ihrer Druckluftanlage Lassen Sie Ihre Druckluftstation regelmäßig überprüfen Lassen Sie eine Bedarfsanalyse/Energiebilanz mit Simulation von drehzahlgeregelten Kompressoren durchführen (durch Fachfirma oder Kompressorhersteller) Beseitigen Sie regelmäßig Leckagen Reduzieren Sie die Leerlaufzeiten der Kompressoren Eine übergeordnete Steuerung kann bares Geld sparen Lassen Sie sich beraten … Sprechen Sie uns an42
  43. 43. Wir bringen Produktivität.43
  44. 44. 44

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