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Effiziente Druckluft: Abwärmenutzung senkt Betriebskosten

Sichere und bedarfsgerechte Druckluftversorgung: Der Schwyzer Schokoladen-hersteller Max Felchlin AG verbesserte mit einer neuen Druckuluftanlage die Energieeffizienz.

von *Richard Phillips

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

Von der Herstellung von Käse und Frischmilchprodukten über Backwaren bis hin zur Verarbeitung von Kaffee und Tee – eine verlässliche und qualitativ hoch stehende Druckluftversorgung spielt eine zentrale Rolle in der Lebensmittelindustrie. Oft geht dabei vergessen, dass Druckluft eine wertvolle Energieform ist, die viele Aufgaben besonders gut erledigen kann, die aber alles andere als «günstig» ist. Dies vor allem auch, weil 70 Prozent der Kosten während der gesamten Lebensdauer der Druckluftanlage Stromkosten sind. Die Investitionen in eine neue Anlage machen nur gerade 15% aus, weitere 15% müssen für Wartung und Unterhalt gerechnet werden.

Ohne Druckluft keine Schokolade

Der Einsatz der Druckluft ist bei Produktionsbetrieben in der Lebensmittelindustrie besonders ausgeprägt. So braucht die Lebensmittelindustrie 9% des gesamten Stroms, der in der Schweiz für die Druckluft eingesetzt wird. Der grösste Verbrauch hat dabei die Herstellung von Kakao- und Schokoladeerzeugnissen mit einem durchschnittlichen Stromverbrauch für die Druckluft von 310 000 kWh/a pro Arbeitsstätte. Eine effiziente Druckluftversorgung kann daher die Betriebskosten markant entlasten.
Nebst regelmässigen Kontrollen des Druckluftnetzes und einem jährlichen Energiecheck liegt der grösste Hebel für tiefere Energie- und Betriebskosten beim Ersatz und Neubau der Druckluftanlage. Denn die Mängel einer schlecht konzipierten und mangelhaft ausgeführten Druckluftanlage können auch mit allen Optimierungsanstrengungen in den nächsten 10 Jahren nicht behoben werden. Vor diesem Hintergrund entschloss sich die Schwyzer Schokoladenmanufaktur Max Felchlin AG, 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 Schokoladen der Max Felchlin AG eine wichtige Rolle. Druckluft steuert eine Vielzahl von Ventilen in den Produktionsanlagen und Maschinen. Aber auch für Formenschieber, mit denen die Schokoladenmassen zu Tafeln geformt werden, für das Abblasen von Filteranlagen – zum Beispiel bei der Bohnenreinigungsanlage – und bei der Verpackung der Schokoladetafeln kommt Druckluft zum Einsatz.

Druckluft-Analysen zeigen Optimierungspotenzial auf

Eine erste Grobanalyse der bestehenden Druckluftversorgung – eine solche kann durch einen auf Druckluft spezialisierten Energieberater oder durch den Kompressorlieferanten erfolgen – wies darauf hin, dass das Druckniveau des gesamten Netzes reduziert werden kann. 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 Kompressoren-Lieferanten durchgeführte Detailanalyse der Anlage. Dabei wurden der Druckluftverbrauch, der Strombedarf für den Kompressor und der Druck an verschiedenen Stellen (bis hin zu den äussersten Verbraucherorten) gemessen, die Betriebsdaten der Kompressoren über eine Woche erfasst und analysiert. Das Resultat: Der ältere der beiden bestehenden 30-kW-Kompressoren konnte durch einen neuen, drehzahlregulierten 26-kW-Kompressor – einschliesslich Funktion für die Wärmerückgewinnung – ersetzt werden, der die Leistung jeweils dem aktuellen Druckluftbedarf anpasst.
Gleichzeitig wurde vor der Maschine zum Vermahlen von Kakao-Nibs ein Druckverstärker (Booster-Kompressor) eingebaut, mit dem die Druckluft nur für diese Maschine nachverdichtet und auf einen höheren Enddruck gebracht wird. Damit konnte der Druck des gesamten Netzes von 9,5 bar auf 7 bar gesenkt und der Stromverbrauch des Kompressors um rund 17% reduziert werden. 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 wurde die Wärmeerzeugung von Heizöl auf Gas umgestellt und ein neuer Wärmespeicher mit einem Fassungsvermögen von 30 000 Litern installiert. Gespiesen wird diese «Wärmebatterie» durch die Abwärme der Druckluftversorgung, der Kälteanlagen sowie aus der für die Schokoladenproduktion notwendigen Dampferzeugung. Die dadurch gewonnene Wärme wird für das Warmwasser und für die Heizung von Büros und Produktionshallen genutzt. Mit der Erneuerung der Wärmeversorgung konnte Max Felchlin AG die CO2-Emissionen um 183 Tonnen pro Jahr reduzieren.
*Richard Phillips ist beim Bundesamt für Energie zuständig für die Kampagne effiziente Druckluft.