Projektidee Optimierung einer Druckluftversorgung vom BMWi-Wettbewerb Energieeffizienz

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Druckluftkompressoren werden für eine Vielzahl von Anwendungen im produzierenden Gewerbe eingesetzt und gehören somit zu den klassischen Querschnittstechnologien. Häufig bestehen Druckluftsysteme aus mehreren Kompressoren sowie einer Steuerung, welche die Leistung der Kompressoren bei verschiedenen Lastfällen im Betrieb regelt. Die Druckluft wird im Anschluss auf verschiedene Unternetze verteilt, welche je nach den angeschlossenen Verbrauchern bei unterschiedlich hohen Drücken betrieben werden. Dabei erzeugen die Kompressoren in der Regel zunächst ein zu hohes Druckniveau, welches in den einzelnen Unternetzen auf den jeweils notwendigen Druck reduziert werden muss. Darüber hinaus sind die Steuerungen häufig ungeeignet programmiert, sodass im Teillastbetrieb ein ständiger Wechsel der Kompressoren zwischen Last- und Leerlaufbetrieb stattfindet.

Optimierungspotenziale und mögliche Effizienzmaßnahmen

Ein wesentlicher Ansatzpunkt für Effizienzmaßnahmen ist somit der Austausch von alten Druckluftkompressoren durch hocheffiziente, optimal geregelte Kompressoren. Als weitere wirkungsvolle Optimierungsmaßnahme bietet sich die Aufteilung des Versorgungsnetzes in ein Hochdruck- und Niederdrucknetz an. Dadurch kann für jeden Verbraucher die Druckluft auf dem benötigten Niveau bedarfsgerecht erzeugt werden. In Kombination mit einer intelligenten übergeordneten Steuerung können die Kompressoren lastabhängig gefahren werden. Durch die optimierte Betriebsweise wird der Stromverbrauch in der Folge stark reduziert sowie das ständige Takten zwischen Last- und Leerlaufbetrieb vermieden. Für eine weitere Effizienzsteigerung sollte bei der Drucklufterzeugung statt Raumluft kühle Außenluft angesaugt werden, da so die bei der Kompression entstehende Wärme und damit der Kühlbedarf im Kompressorraum reduziert werden.

Projektidee

Das für eine Produktion verwendete Druckluftsystem besteht aus mehreren Kompressoren sowie einer übergeordneten Steuerung und weist aktuell einen Stromverbrauch von 1.600 MWh im Jahr auf. Im Projekt sollen die bisherigen Kompressoren ausgetauscht, eine Außenluftzufuhr installiert sowie ein neues Druckluftnetz mit jeweils angepassten Druckniveaus aufgebaut werden.

Kosten für die Umsetzung:

  • Investitionskosten für die Effizienzsteigerung der Drucklufterzeugung (Kosten für die hocheffizienten, regelbaren Kompressoren sowie die neue Außenluftzuführung) von rund 114.000 ,
  • Investitionsnebenkosten (für Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von 21.000
  • und damit in Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 135.000 .

Von diesen Kosten können im Förderwettbewerb Energieeffizienz bis zu 50 % gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Kosten hängt letztlich davon ab, welchen Anteil an den Gesamtinvestitionskosten die effizienzbezogenen Kosten (Investitionsmehrkosten und -nebenkosten) aufweisen.

Ausführliche Hinweise zur Berechnung der Investitionsmehrkosten finden sich im Merkblatt "Allgemeine Hinweise zur Antragstellung" (PDF, 295 KB), welches unter "Mitmachen" und "Antragsstellung" auf den Webseiten des Förderwettbewerbs Energieeffizienz abrufbar ist.

Grundlegendes Kriterium für die Zulassung zum Förderwettbewerb Energieeffizienz ist, dass die Amortisationszeit des Projektes, berechnet aus den effizienzbezogenen Investitionskosten und der Summe der eingesparten Energiekosten, mindestens vier Jahre beträgt.

Durch die Umsetzung aller beschriebenen Maßnahmen können jährlich 150 MWh bzw. 81 t CO2 eingespart werden. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,15 /kWh amortisiert sich die Effizienzmaßnahme ohne Förderung nach sechs Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach drei Jahren.

Das zentrale Kriterium für die Förderentscheidung im Förderwettbewerb Energieeffizienz ist die je Fördereuro erreichte CO2-Einsparung pro Jahr ("Fördereffizienz"). Diese liegt im beschriebenen Projekt bei der maximal möglichen Fördersumme von 67.500 (50% Förderquote) und einer erwarteten Einsparung von rund 81 t CO2 pro Jahr bei etwa 833 pro t CO2 und Jahr. Der Antragsteller kann aber selbst entscheiden, ob er eine geringere Förderquote wählt, somit seine Fördereffizienz verbessert und dadurch die Chancen im Wettbewerb um die Fördermittel erhöht.