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Umwelttechnik

Umwelttechnik: 13.06.2019

Kosten druckvoll reduzieren

Druckluft ohne Strom erzeugen

Die Energiewerkstatt GmbH, Hersteller von Blockheizkraftwerken aus Hannover, hat jetzt ein neues Konzept zur Drucklufterzeugung entwickelt: Bei dem Druckluft-Wärme-Kraftwerk "HWV 20" kommt ein gasbetriebener Verbrennungsmotor zum Einsatz, um einen Verdichter anzutreiben.

Das Gerät kann platzsparend integriert werden. Foto: Energiewerkstatt

Das Gerät kann platzsparend integriert werden. Foto: Energiewerkstatt

"Durch die direkte Kopplung werden die Energieverluste deutlich reduziert", sagt Lutz Raugust, Geschäftsführer von Energiewerkstatt. "Der wichtigste Kosteneinspareffekt entsteht jedoch, weil als Energieeinsatz kein teurer Strom, sondern vergleichsweise kostengünstiges Gas genutzt wird." Bisher wird Druckluft, unverzichtbares Hilfsmittel in jeder Lackiererei, in der Regel mit elektrischer Energie erzeugt und gilt als eine der teuersten Energieformen. Ein weiterer Nachteil dieser Drucklufterzeugung besteht darin, dass ein Großteil der Energie in Wärme umgewandelt wird – nur rund 10% der Energie wird tatsächlich für Druckluft verwendet. Moderne Kompressorensysteme mit Wärmerückgewinnungsfunktion machen immerhin die Abwärme nutzbar, jedoch nur auf einem relativ geringen Wärmeniveau. Somit wird die Nutzung als industrielle Prozesswärme in den meisten Fällen uninteressant. Um die hohen Kosten für die Drucklufterzeugung zu senken, kamen mitunter Blockheizkraftwerke (BHKW) zum Einsatz, um per Kraft-Wärme-Kopplung den Strom für die Kompressoren mit einem Verbrennungsmotor günstiger und effizienter zu erzeugen. Diese grundsätzlich gute Idee führt jedoch ebenfalls zu beträchtlichen Energieverlusten: zum einen bei der Strom­erzeugung durch das BHKW, zum anderen bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Druckluft. Hinzu kommt, dass für den Strom über den Umweg "Stromproduzierendes BHKW" ganz oder teilweise die EEG-Umlage fällig wird. Mit dem jetzt vorgestellten Konzept entsteht bei den Betriebskosten ein Einsparpotenzial von bis zu 60%, da der Gaspreis bei Industriekunden im Mittel bei etwa 3,5 ct/kWh liegt, während der Strompreis etwa 16 ct/kWh, also mehr als das Vierfache, beträgt. Dieser Einspareffekt wird sich voraussichtlich in Zukunft noch verstärken, da mit weiter steigenden Strompreisen zu rechnen ist. Zusätzlicher Vorteil: Der Verbrennungsmotor ermöglicht ein im Vergleich zu Elektrokompressoren deutlich höheres Temperaturniveau. Mit Heizungsvorlauftemperaturen bis zu 95 °C wird der Einsatz auch für die industrielle Prozesswärmeerzeugung interessant, beispielsweise für die Kunststoffformung oder zur Beheizung von galvanischen Bädern.

Integration in Druckluftsysteme

Druckluft-Wärme-Kraftwerk "PB+COmpressor HWV 20"

Der "HWV 20" ist eine selbstprüfende und -regelnde Anlage, verfügt über einen Gas-Industriemotor von Volkswagen und weist eine thermische Leistung von 55 kW auf. Der Kompressor ist mit einem öleingespritzten Schraubenverdichter mit einer Leistungsaufnahme von max. 22 kW ausgestattet. Mit seinen kompakten Abmessungen von 2250 x 800 x 1520 mm (L x B x H) kann das Gerät platzsparend installiert werden. Die Vorteile:

  • Bis zu 60% günstigere Erzeugung von Druckluft und Wärme durch gasmotorischen Antrieb
  • Drucklufterzeugung unabhängig vom Strompreis und wechselnden gesetzlichen Rahmenbedingungen
  • Hocheffizienzmaschine – Verdichtereffizienz < 4 kW / (m3/min)
  • Transparente Drucklufterzeugung dank patentierter Messtechnik
  • Sehr leise: ca. 60 dBA
  • Umweltfreundlich: bis zu 45% weniger CO2-Emissionen als Elektrokompressoren
  • Lange Wartungsintervalle durch automatische Öl-Nachfüllung
  • Kompakt: HWV 20-Anlage auf 2 m2 Stellfläche
  • Datenverschlüsselte Fernabfrage mit intelligentem Meldesystem

Wie andere Maschinen der Kraft-Wärme-Kopplung ist auch ein Druckluft-Wärme-­Kraftwerk am wirtschaftlichsten, wenn es über das Jahr gesehen eine möglichst hohe Gesamtauslastung hat. Ab einer jährlichen Laufleistung von 5000 Betriebsstunden ist mit einer Amortisationszeit von deutlich unter drei Jahren zu rechnen. Bedingung hierfür ist eine entsprechende Grundlast für Wärme und Druckluft. "Ein Druckluft-Wärme-Kraftwerk ist somit eine Ideallösung für die Grundlasterzeugung, während Spitzenlasten und Redundanzen weiterhin durch konventionelle Kompressoren oder Heizkessel übernommen werden", sagt Raugust. In den meisten Betrieben lassen sich hierzu die bereits vorhandenen Geräte weiterverwenden. Das Druckluft-Wärme-Kraftwerk wird zusätzlich installiert und verbessert die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der gesamten Drucklufterzeugung.

CO2-Emissionen senken

Auch wenn es in Zeiten von wachsender Elektromobilität widersprüchlich erscheint, so ist die Lösung, mit einem Verbrennungsmotor Druckluft zu erzeugen, auch eine umweltschonende Maßnahme. Erdgas ist ein vergleichsweise sauberer Brennstoff, der kaum Schadstoffe wie Stickoxide oder Feinstaub produziert. Weiterhin wird im Druckluft-Wärme-Kraftwerk die bei der Verbrennung entstehende Wärme nahezu vollständig genutzt. Somit lassen sich die CO2-Emissionen für die Drucklufterzeugung durch den Einsatz eines Druckluft-Wärme-Kraftwerks um bis zu 60% senken.

Zum Netzwerken:
Energiewerkstatt Gesellschaft für rationelle Energie mbH & Co. KG, Hannover, Lutz Raugust, Tel. +49 511 94974-0, l.raugust@energiewerkstatt.de, www.energiewerkstatt.de

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