Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 12/2017, 05.12.2017

Unterschätztes Optimierungspotenzial

Mit der Optimierung der Druckluftversorgung lassen sich deren Stromkosten oft markant senken. Dabei braucht es eine sorgfältige Abwägung, was technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll ist. Ein Praxisbeispiel zeigt, worauf es zu achten gilt.

Autor: Urs Eggimann, Projektleitung Kampagne effiziente Druckluft

Bilder: Amstein + Walthert

Bei der industriellen Herstellung von Backwaren ist die Druckluft nicht mehr aus dem Produktionsalltag wegzudenken. Druckluft steht dabei – anders als die Wärme- und Kälteprozesse für das Backen und Einfrieren von Rohlingen und fertigen Produkten – häufig weniger im Fokus. Und weil die Druckluft eine «gutmütige» Technik ist, fällt es lange nicht auf, wenn das System langsam «abdriftet» und die Anlage ineffizient läuft.

Das passiert zum Beispiel, weil Unternehmen neue Produktionsmaschinen ans Druckluftnetz anschliessen oder Betriebsteile stilllegen und abhängen, ohne die Druckluftversorgung anzupassen. Die Drucklufterzeugung funktioniert zwar nach wie vor und es gibt keine Störungen. Doch ihre Kosten steigen. Gleichzeitig ist es keine Ausnahme, dass über die Jahre ein erheblicher Teil der Luft ungenutzt über Leckage verpufft – auch bei gut gewarteten Anlagen.

Ineffizienz strapaziert das Portemonnaie.

Eine ineffiziente Druckluftversorgung kann ganz schön ins Geld gehen. Ein mittlerer Betrieb gibt gut und gern 20 000 Franken für die Druckluft-Stromkosten aus, in grösseren Bäckereien kann dies leicht das Drei- bis Fünffache ausmachen. Aus diesem Grund lohnt es sich, die Druckluftversorgung regelmäs-sig zu kontrollieren und zu optimieren.

Das Potenzial einer solchen Druckluftoptimierung zeigt sich am Beispiel des Produktionsstandorts Gränichen der Bäckerei Jowa, die mit einem sparsamen Einsatz von Ressourcen ökologische wie auch wirtschaftliche Ziele verfolgt. Die Migros-Tochtergesellschaft betreibt mit über 3 000 Mitarbeitenden unter anderem elf regionalen Bäckereien, eine Hartweizenmühle und rund 100 Hausbäckereien in allen Regionen der Schweiz. Mit einer jährlichen Produktionsmenge von über 166 000 Tonnen erwirtschaftet Jowa einen Nettoumsatz von 787 Millionen Franken und gehört damit zu den bedeutenden Nahrungsmittelproduzenten der Schweiz.

Saubere Bestandsaufnahme legt Effizienzgrundstein.

Voraussetzung jeder Optimierung ist die Bestandsaufnahme und Analyse der bestehenden Druckluftversorgung. Bei Jowa kommen fünf Schraubenkompressoren, zwei Druckluftspeicher und zwei Kältetrockner sowie eine übergeordnete Steuerung mit Druckbandsteuerung zum Einsatz. Das weit verzweigte Verteilnetz mit geschätzten mehreren Tausend Druckluftanschlüssen besteht aus verzinkten und geschraubten Stahlrohren, die hauptsächlich mit Hanf abgedichtet sind. Solche Hanfabdichtungen sind weit verbreitet und neigen zu Leckagen, wenn sie mit den Jahren «austrocknen». Entsprechend sollten Betriebe sie regelmässig kontrollieren und neue Installationen mit Chromstahlrohren und Pressfittings ausführen.

Messinfrastruktur liefert Daten für Optimierung.

Im Zuge der Klima- und Energiestrategie 2020 der Migros hat Jowa eine eigene Energie-Messinfrastruktur aufgebaut. Die Bäckerei erhebt damit unter anderem den Druckluftverbrauch und den Strombedarf für die Erzeugung. Im Vorfeld des Optimierungsprojekts zeichnete der Backwarenspezialist zuerst den Betriebsverlauf der Druckluft auf. Durchschnittlich braucht der Betrieb 900 m3 Druckluft pro Stunde, die Verbrauchsspitzen liegen bei 1200 m3. Die Bandlast beträgt Tag und Nacht 200 bis 300 m3 Luft. Jährlich benötigt die Drucklufterzeugung rund 600 000 kWh Strom und verursacht Stromkosten von 65 000 Franken.

Für Jowa von zentraler Bedeutung ist die Versorgungssicherheit. So muss das Unternehmen die maximalen Verbrauchsspitzen auch beim Ausfall des grössten Kompressors noch decken können. Die Analyse zeigt, das sich der Druckluftbedarf in der Regel mit drei bis vier der insgesamt fünf Kompressoren decken lässt – alle zusammen können bis zu 1 700 m3 Druckluft pro Stunde zur Verfügung stellen.

Ersatz der Steuerung: überraschende Spareffekte.

Der Backwarenspezialist hat die Kompressoren in den letzten zehn Jahren mit einer übergeordneten, fixen Druckbandsteuerung mit Solldruckvorgabe zu- und weggeschaltet. Modernere Steuerungen verfügen über eine adaptive Druckreglung, die den Systemdruck automatisch den Betriebsbedingungen anpasst. Im Fall von Jowa kostete der Ersatz der alten Steuerung inklusive Installation 8000 Franken. Damit liess sich der Stromverbrauch um rund 9 Prozent senken, was einer Einsparung von über 6000 Franken pro Jahr entspricht. Die erzielte Einsparung durch die adaptive Steuerung war damit überraschend hoch, erwarten Experten in der Regel doch eine Einsparung von lediglich zwei Prozent.

Wenn die Optimierung nicht wirtschaftlich ist.

In vielen Fällen gibt es auch Optimierungspotenziale, die eine schlechte Wirtschaftlichkeit aufzeigen. Dazu gehört im Fall von Jowa ein ineffizienter Kältetrockner. Ein moderner Trockner mit Latentwärmespeicher-Wärmetauschersystem würde 30 bis 40 Prozent weniger Energie brauchen. Da der Kältetrockner aber nur gerade ein bis zwei Prozent der Energie der gesamten Drucklufterzeugung braucht, lohnt es sich nicht, einen funktionierenden Kältetrockner zu ersetzen. Bei allen Komponenten mit unwirtschaftlichen Einsparpotenzialen gilt es, bei einem Ersatz die Chance beim Schopf zu packen und ein sparsames Gerät zu beschaffen.

Ständiger Kampf gegen Leckagen.

Der Druckluftverbrauch ausserhalb der Produktionszeiten ist ein guter Indikator für das Mass an Leckagen. Untersuchungen zeigen, dass in vielen Betrieben 25 bis 60 Prozent der erzeugten Druckluft über Lecks verloren geht. Zwar ist es in der Theorie einfach, solche Leckagen abzudichten. Doch in der Praxis zeigen sich verschiedene Hürden. Viele Lecks sind schlecht zugänglich oder das Abdichten ist sehr aufwändig und kostenintensiv. Daher nähern sich grosse Betriebe in der Regel Schritt für Schritt über mehrere Jahre an ein möglichst dichtes Druckluftnetz an.

Auch im Fall der Jowa erwies sich dieses Vorgehen als der richtige Weg. So brachte eine Leckagenprüfung der gesamten Druckluftanlage mit zwei Suchgeräten über 100 Leckagen zu Tage. Angenommen bei der Abdichtung lässt sich eine Erfolgsquote von 50 Prozent erzielen, dann resultiert daraus eine Einsparung von 100 m3/h, was 123 000 kWh/a respektive 14 000 Franken pro Jahr entspricht. Zwar hat Jowa viele Lecks abgedichtet. Trotzdem konnte das Unternehmen im ersten Schritt «erst» 13 Prozent der vermuteten Leckageverluste beseitigen. Dies entspricht 5,3 Prozent des Gesamtdruckluftverbrauchs. Damit blieben die Einsparungen mit 3500 Franken im ersten Optimierungsjahr fürs Erste unter den Erwartungen.

Im Wissen um die grosse Bedeutung eines kontinuierlichen Vorgehens bei der Leckagenabdichtung entschied sich der Backwarenspezialist, dass er an allen Standorten vier Mal pro Jahr Leckagen sucht, protokolliert und stetig abdichtet. Mit diesem Prozess schafft das Unternehmen ein langfristig dichtes Druckluftnetz.


Weitere Informationen:
Kampagne effiziente Druckluft
Amstein + Walthert AG
www.druckluft.ch