Hohe Energiekosten weggeblasen

Der Autor Christian Rau ist im Product Marketing der Almig Kompressoren GmbH in Köngen tätig

Nördlich des beschaulichen Städtchens Traben-Trarbach liegt der Moselschleifenberg Mont Royal. Dort, über den Weinbergen, befindet sich die Weinkellerei F. W. Langguth Erben GmbH & Co. KG. Durch seine große Erfahrung im Weinbau gehört Langguth Erben zu den großen Weinkellereien Europas. „Im Schnitt füllen wir im Jahr etwa 40 000 000 Liter Wein ab“, sagt Kellereidirektor Heinz Blümling. Bei der Herstellung legt das rheinland-pfälzische Unternehmen viel Wert auf eine effiziente Prozesstechnologie, gerade bei ständig steigenden Energiekosten. Ein Schlüssel für niedrige Energiekosten ist eine gute Druckluft-Anlagenplanung. Druckluft wird in der Kellerei vor allem als Arbeitsluft, zum Beispiel zur Steuerung von Ventilen, eingesetzt, teilweise auch in der Abfüllung.

„Für die Druckluftversorgung standen uns bisher zwei ölgeschmierte Schraubenkompressoren mit Last-Leerlauf-Regelung zur Verfügung“, sagt Blümling. Diese waren inzwischen 15 und 35 Jahre lang in Betrieb. „Besonders den langsam ins Rentenalter gekommene älteren Kompressor mussten wir immer häufiger warten“, erzählt er. „Und das zahlte sich bald nicht mehr aus.“ Dazu kam: Um die Druckluft ölfrei zu halten, hatte jeder Kompressor eine eigene Aufbereitungskette aus Zyklon, Vorfilter, Trockner, Nachfilter und Aktivkohlefilter. Diese wurden bei Bedarf voll beaufschlagt. Das kostete erheblich Energie. Denn die Kompressoren liefen immer bei voller Leistung und das bei hohen Druckverlusten in den Leitungen. „Die Experten von Almig sprachen uns auf die veraltete Technik an“, erinnert sich Blümling. „Da wir unsere Energiekosten erheblich senken wollten, erstellten die Spezialisten eine Druckluftanalyse.“

Almig führte umfangreiche Messungen sowohl in der Stark- als auch in der Schwachlastphase durch. „Wir analysierten die verschiedenen Betriebszeiträume und fanden heraus, wann welche Verbräuche stattfinden“, erklärt Markus Steckmeier, Regionalleiter Rhein-Main-Saar bei Almig. Schnell war klar: Durch die Vermeidung von Leerlaufzeiten, den permanenten Lastwechseln und die damit verbundene höhere Verdichtung, lässt sich erheblich Strom sparen. „Denn bei 500 000 bis 600 000 Lastwechseln pro Jahr summiert sich dieser Energieaufwand beachtlich“, weiß der Almig-Regionalleiter. „Wir haben einen gewaltigen Betrag errechnet, den die alten Kompressoren im Jahr verschlingen.“ Die Druckluftexperten garantierten eine erhebliche Kostenersparnis.

Verschiedene Lösungen waren im Gespräch. Doch schnell kristallisierten sich drehzahlgeregelte, direkt angetriebene Kompressoren heraus. „Diese laufen energetisch am günstigsten. Im Vergleich mit Kompressoren, die im Last-Leerlauf geregelt werden, sparen diese schon allein damit rund 30 Prozent Energie“, erklärt Steckmeier. Nach eingehender Diskussion entschied man sich für zwei Schraubenkompressoren der Baureihe „Variable 55“. Diese öleingespritzten Schraubenkompressoren sind werkseitig mit Wärmetauscher und Wasserregelventilen zur Heizwassererwärmung auf 70 °C ausgestattet. Die neuen Anlagen lassen sich im Bereich zwischen 2,2 und 10 m3/min regeln. Die Bereitstellungsleistung beträgt damit 20 m3/min, die 15 Jahre alte Kolbenkompressoranlage, die weiterhin im Einsatz ist, bringt zusätzlich noch 4 m3/min mit ein. Der Betriebsdruck ist wählbar zwischen 5 und 13 bar. „Der Druckluftbedarf kann bei dem Weingut in Spitzenzeiten 16 Kubikmeter betragen“, sagt Steckmeier. „Mit unserer Lösung lässt sich das sicher bewältigen.“

Als Steuerung kommt die „Almig Control 3“ zum Einsatz. Diese steuert die drehzahlgerichteten Kompressoren im Verbund. Mit einem Modul können auch ältere, schützgesteuerte oder Fremdkompressoren, die zum Beispiel drehzahlgeregelt sind, an diese Steuerung angekoppelt werden. „Damit werden die beiden neuen Anlagen und der alte Kompressor synchronisiert. Die Energievorteile der Drehzahlregelung können wir somit voll nutzen, da sie nur so viel Druck erzeugen, wie tatsächlich gebraucht wird“, weiß Steckmeier. Dieser Druck wird konstant gehalten. Steigt der Verbrauch an die Maximaldrehzahl, wird der zweite Kompressor zugeschaltet. Dabei wird eine Drehzahlreserve beibehalten, sodass keine Druckschwankungen durch Zu- und Wegschalten der Kompressoren entstehen. In der Hauptlastphase, also in der Hauptproduktionszeit, laufen beide Anlagen mit gleicher Drehzahl synchron. In der Schwachlastphase, wenn weniger produziert wird, oder auch an den Wochenenden läuft nur ein Kompressor. Dieser passt sich automatisch an das Verbrauchsprofil an. Die Variable arbeitet immer, auch bei kleinem Druckluftbedarf. Da sich die Maschinen im mittleren Drehzahlbereich befinden, sind sowohl der Energiebedarf, als auch die Geräuschemission geringer.

„Für die Produktion ist uns eine ölfreie und trockene Druckluft wichtig“, sagt Blümling. Jedoch reichte die bisherige Qualität aus, weil das Produkt bei der Abfüllung nicht direkt mit der Druckluft in Berührung kommt. Deshalb wurde auch zum Beispiel eine Umstellung auf Aktivkohleabsorber oder ölfreie Erzeugung verworfen. Die Anlagen sind standardmäßig mit einem Submikrofilter und zwei Aktivkohlefiltern ausgestattet. Der zweite Aktivkohlefilter dient dabei ausschließlich der Sicherheit. In dieser Baureihe ist zudem ein Kältetrockner in einem eigenständigen Gehäuse integriert. Die Kennwerte dieses Kältetrockners sind auf die jeweilige Anlage exakt angepasst. „Ein Vorteil ist, dass der Kältetrockner thermisch zur heißen Zone des Kompressors getrennt ist“, sagt Steckmeier. „Damit entsteht kein sogenannter Kühlschrank im heißen Bereich.“ Zunächst kommt die Druckluft in ein Sammelrohr mit großem Querschnitt und großer Oberfläche. Hier findet eine weitere Abkühlung und Ausscheidung des freien Kondensats statt. Anschließend wird die Druckluft mit Vorfilter, Kältetrockner, Feinst- und Aktivkohlefilter aufbereitet.

Für eine weitere Energieeinsparung sorgt die integrierte Wärmerückgewinnung. Denn damit fließen rund 70 % der investierten Stromenergie in das Heizsystem. „Das Heizwasser wird ganzjährig als Prozess- und Heizwärme genutzt. Darüber hinaus wird die Restwärme in den Wintermonaten in eine Lagerhalle für Verpackungsmaterial geleitet“, sagt Blümling. Die Wärmerückgewinnung speist das gesamte Heizungssystem. „Wir fahren hier eine sogenannte Rücklaufanhebung. Das heißt, in einer Heizkesselanlage stellen wir heißes Betriebswasser oder heißes Heizungswasser zur Verfügung, das im Betrieb verwendet wird“, ergänzt Steckmeier.

Die ganze Umrüstung musste in den Betriebsferien erfolgen, das heißt es waren dafür nur zwei Wochen Zeit. Die Almig-Mitarbeiter demontierten in dieser Zeit die alte Anlage sowie die nicht mehr benötigten Rohrleitungen und Lüftungskanäle, stellten die Neugeräte auf, lieferten und installierten neue Rohrleitungen, passten die Lüftungskanäle an und kümmerten sich um die Be- und Entlüftungsanlage. Die Kellerei hat nun durch die neuen Kompressoren eine Energieeinsparung von rund 23 000 Euro pro Jahr. Durch die Wärmerückgewinnung lassen sich weitere 11 000 Euro pro Jahr einsparen. Die Gesamtinvestition lag bei etwa 80 000 Euro. Mit der Stromkostenersparnis und der Wärmerückgewinnung haben sich die neuen Kompressoren in weniger als zweieinhalb Jahren amortisiert.

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