Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Kälte- und Lufttechnik: Ausgabe 10/2016, 03.10.2016

Mit effizienter Druckluft günstiger produzieren

Der Einsatz von Druckluft in der Lebensmittelproduktion muss hohen Qualitätsanforderungen genügen. Doch was Energieeffizienz und Kosten anbelangt, gibt es vielerorts Luft nach oben, wie ein Beispiel aus der Schokoladenindustrie zeigt.

Autor: Thomas Lang, Projektleiter Kampagne effiziente Druckluft

Bilder: BFE

Eine verlässliche und qualitativ hochstehende Druckluftversorgung spielt in der Produktion und Verarbeitung von Lebensmitteln eine wichtige Rolle. Besonders dann, wenn sie im eigentlichen Produktionsprozess direkt mit den Produkten in Berührung kommt. Es gibt heute kaum einen Bereich in der Lebensmittelindustrie, der ohne die wertvolle «Energieform» Druckluft auskommt. In vielen Fällen dient sie als Steuerluft für Ventile, Zylinder oder Greifer. Bei der Verpackung von Lebensmitteln ist Druckluft geradezu unverzichtbar. So blasen Produzenten zum Beispiel die Papiersäcke fürs Brot mit Druckluft auf. Zudem kommt Druckluft als Förderluft zum Einsatz oder zum Mischen von Rohstoffen und Lebensmitteln.

Besonders wichtig ist die Druckluft bei der Herstellung von Kakao- und Schokoladenerzeugnissen – dieser Bereich benötigt rund ein Fünftel des Stroms, den die gesamte Lebensmittelindustrie für die Druckluft braucht. Auch der Elektrizitätsverbrauch pro Arbeitsstätte für die Druckluft nimmt bei den «Schokoladenunternehmen» mit durchschnittlich 310 000 kWh/a einen Spitzenplatz ein.

Neue Druckluftversorgung senkt Kosten langfristig.

Oft geht jedoch vergessen, dass Druckluft eine Energieform ist, die eine Vielzahl von Aufgaben gut erledigen kann, die aber alles andere als günstig ist – denn ihre Bereitstellung benötigt viel Strom. Wenn eine neue Fertigungslinie geplant, die Produktionskapazitäten ausgeweitet oder eine neue Produktionshalle gebaut werden, lohnt es sich daher, sich auch Gedanken zu machen über eine neue, gut konzipierte Druckluftanlage. So legen Unternehmen beim Neubau der Anlage den Grundstein für künftig tiefe Energie- und Betriebskosten. Weil 70 Prozent der Kosten während der gesamten Lebensdauer Stromkosten sind, lassen sich die Mängel einer schlecht konzipierten und mangelhaft ausgeführten Druckluftanlage auch mit allen Optimierungsanstrengungen in den nächsten 10 Jahren nicht beheben.

Vor diesem Hintergrund entschloss sich die Schwyzer Schokoladenmanufaktur Felchlin, bei der Planung einer neuen Kakao-Rösterei am Produktionsstandort in Ibach gleichzeitig auch die Druckluft- und Wärmeversorgung für den ganzen Standort zu optimieren, respektive zu erneuern. Eine verlässliche Druckluftversorgung spielt im Produktionsprozess der Felchlin-Schokoladen eine wichtige Rolle. Druckluft steuert eine Vielzahl von Ventilen in den Produktionsanlagen und Maschinen. Aber auch für Formenschieber, die Schokoladenmassen zu Tafeln formen, für das Abblasen von Filteranlagen – zum Beispiel bei der Bohnenreinigungsanlage –und bei der Verpackung der Schokoladentafeln kommt Druckluft zum Einsatz.

Druckluft-Analysen zeigen Optimierungspotenzial    auf.

Eine erste Grobanalyse der bestehenden Druckluftversorgung wies darauf hin, dass das Druckniveau des gesamten Netzes reduzierbar ist. Diesem Ziel stand lediglich eine Maschine mit hoher Druckanforderung zum Vermahlen von Kakao-Nibs (das Innere der Bohnen ohne Schale) im Wege. Zudem deutete der hohe Anteil an Leerlaufstunden darauf hin, dass die bestehenden Kompressoren zu gross dimensioniert waren.

Dies bestätigte auch die im Anschluss durch den Kompressorlieferanten durchgeführte Detailanalyse der Anlage. Dabei haben Fachleute den Druckluftverbrauch, den Strombedarf für den Kompressor und den Druck an verschiedenen Stellen gemessen, die Betriebsdaten der Kompressoren über eine Woche erfasst und analysiert. Das Resultat: Der Schokoladenproduzent konnte den älteren der beiden bestehenden 30-kW-Kompressoren durch einen neuen, drehzahlregulierten 26-kW-Kompressor – einschliesslich Funktion für die Wärmerückgewinnung – ersetzen, der die Leistung jeweils dem aktuellen Druckluftbedarf anpasst.

Gleichzeitig liessen die Verantwortlichen vor der Maschine zum Vermahlen von Kakao-Nibs, einen Druckverstärker (Booster-Kompressor) einbauen, mit dem die Druckluft nur für diese Maschine nachverdichtet und auf einen höheren Enddruck bringt. Damit liess sich der Druck des gesamten Netzes von 9,5 bar auf 7 bar senken und der Stromverbrauch des Kompressors um rund 17 Prozent reduzieren. Mit dem Kompressorersatz und der Drucksenkung gelang es Felchlin, den Stromverbrauch für die Druckluft jährlich um 55 000 kWh zu senken.

Markante Einsparung dank optimaler Wärmenutzung.

Während die Optimierung und Erneuerung der Druckluftversorgung in erster Linie der Verbesserung der Stromeffizienz diente, ging es bei der Erneuerung der Wärmeerzeugung vor allem um eine Reduktion der CO2-Emissionen. Dazu hat der Schokoladenspezialist die Wärmeerzeugung von Heizöl auf Gas umgestellt und einen neuen Wärmespeicher mit einem Fassungsvermögen von 30 000 Litern installiert. Die Abwärme der Druckluftversorgung der Kälteanlagen sowie die Dampferzeugung, die für die Schokoladenproduktion notwendig ist, speisen diese «Wärmebatterie». Die dadurch gewonnene Wärme lässt sich für das Warmwasser und für die Heizung von Büros und Produktionshallen nutzen. Mit der Erneuerung der Wärmeversorgung konnte Felchlin die CO2-Emissionen um 183 Tonnen pro Jahr reduzieren.



Weitere Informationen:
Kampagne effiziente Druckluft
zweiweg gmbh, www.druckluft.ch




Die Abwärme aus der Druckluft erwärmt – mit einem hohen Temperaturniveau von 60 bis 90 °C – den 30 000-Liter-Wärmespeicher konstant das ganze Jahr

Informationen für eine effiziente Druckluft- versorgung

Was vielen nicht bewusst ist: rund 70 Prozent der gesamten Druckluftkosten sind Energiekosten. Das wirkt sich auch in der Lebensmittelindustrie aus, die jedes Jahr knapp 100 GWh Strom allein für die Druckluft braucht. Gut ein Fünftel davon könnte eingespart werden, zum Beispiel durch die Beseitigung von Leckagen, durch eine optimierte Erzeugung oder durch die Verminderung des Bedarfs. So könnte der eingangs erwähnte Bäckereibetrieb, der die Papiersäcke fürs Brot mit Druckluft aufbläst, dies mit einem Gebläse effizienter und kostengünstiger lösen. Zudem liessen sich mit der konsequenten Nutzung der Druckluftabwärme für Warmwasser, Heizung und Produktionsprozesse schweizweit nochmals 43 GWh/a einsparen.

Solchen Anliegen ist die Kampagne effiziente Druckluft verpflichtet – eine gemeinsame Aktion des Bundesamts für Energie BFE und führenden Unternehmen der Druckluftbranche. Getragen wird sie zudem von der Gesellschaft für Fluidtechnik GOP. Zudem unterstützt das Druckluft-Förderprogramm ProEDA die Betriebe bei der Abklärung des Effizienzpotenzials und fördert Investitionen in effiziente Anlagen mit bis zu 20 Prozent.

Tipps für eine effiziente Druckluftanlage

Alle 7 bis 10 Jahre brauchen Unternehmen eine neue Druckluftstation. Dabei zahlt es sich langfristig aus,

  • die Druckluftversorgung vorgängig zu optimieren (Leckagen beseitigen, Verbrauch richtig einstellen, Schläuche kontrollieren etc.), um eine überdimensionierte Anlage und zu hohe Investitions- und Betriebskosten zu verhindern
  • den Bedarf systematisch zu analysieren und langfristig abzuschätzen,
  • zu prüfen, wie die Abwärme des Kompressors genutzt werden kann und
  • Leckagen konsequent und konti-nuierlich zu reduzieren.