Ein Zehntel Strom gespart

Problem erkannt - Lösung gefunden - Ziel erreicht

Ein Unternehmen mit einem Bedarf von 150.000 m3 Druckluft pro Tag braucht eine besonders wirtschaftliche Druckluftversorgung, die kostengünstig und zuverlässig ist. Matthias Arens, Kraftwerksleiter bei Rethmann, hat hier den Hebel angesetzt und bereits einige Ziele erreicht.

09. November 2001

Die Rethmann Lippewerk GmbH ist Teil der Rethmann Entsorgungswirtschaft und versorgt in Lünen neben eigenen Verbrauchern auch auf dem Gelände ansässige Abnehmer unter anderem mit Druckluft. Alle Bedarfsmengen werden den angeschlossenen Abnehmern verbrauchsabhängig berechnet. Größter Abnehmer mit einem Anteil von zirka 50 % ist die Rauchgasreinigung im firmeneigenen Kraftwerk, um Kalkmilch in den Sprühabsorbern zu verdüsen. Außerdem wird die Druckluft im Kraftwerk als Sperrluft und als Steuerluft eingesetzt. Die andere Hälfte der Druckluft wird in mehreren auf dem Werksgelände angesiedelten Betrieben genutzt.

Das gesamte Netz des etwa 1,5 km2 großen Werksgeländes wird aus einer zentralen Druckluftstation mit vier älteren Rotationsverdichtern und zwei Alup-Schraubenverdichtern mit Öleinspritzkühlung versorgt. Sämtliche Anlagen sind wassergekühlt. Die installierte Gesamtliefermenge ist mit 330.000 m3/Tag nahezu doppelt so groß wie der Bedarf. Außerdem steht noch ein älterer, ölfrei verdichtender Schraubenkompressor für extreme Notfälle zur Verfügung.

Die Hauptlast der Druckluftversorgung liegt bei den zwei Alup-Verdichtern mit ihrer Gesamtliefermenge von 146.000 m3/Tag. Die größere Anlage (Typ SCG 431-8) wird ausschließlich als Grundlast-Anlage gefahren, während der zweite Verdichter (SCG 341/246-8) bedarfsabhängig sowohl im Grund- oder Mittellastbereich eingesetzt wird. Bei weiter steigendem Bedarf übernehmen die vier älteren Rotationsverdichter die Spitzenlastversorgung. Die heutige Station arbeitet mit Höchstdruck 6 bar und versorgt mit diesem Druck das einzige, auf dem Gelände verlegte Netz, nachdem die Druckluft in Kältetrocknern getrocknet wurde.

Matthias Arens, Kraftwerksleiter bei der Rethmann Lippewerk GmbH betont: „Mit der Anschaffung dieser beiden Alup-Anlagen haben wir den entscheidenden ersten Schritt zu einer modernen und wirtschaftlichen Drucklufterzeugung getan, da diese Anlagen mit einem sehr niedrigen spezifischen Leistungsbedarf arbeiten. Mit Hilfe dieser Anlagen konnten wir den Strombedarf für unsere Drucklufterzeugung um mindestens zehn Prozent reduzieren. Als nächsten Schritt werden wir die Rotationsverdichter durch moderne Schraubenkompressoren ersetzen.“

Zwei der vier Rotationsverdichter sollen als Reserve für Notfälle weiterhin vorgehalten werden. Zur Zeit übernehmen beide Alup-Anlagen mit Antriebsleistungen von 250 kW noch mit 30 % die Hauptlast. Die verbleibenden 30 % werden von den vier noch vorhandenen Rotationsverdichtern mit Antriebsleistungen von insgesamt 1.056 kW erzeugt, so dass eine ausreichende Redundanz vorhanden ist. Die Alup-Anlagen melden auftretende Abweichungen von den Soll-Vorgaben über eine Sammelstörmeldung an eine zentrale Schaltwarte.

Als bei Rethmann 1996 der erste Schraubenverdichter angeschafft werden sollte, wurde die Fabrikatsentscheidung sehr sorgfältig getroffen. Man wollte mit dieser Investition ein zukunftsorientiertes Konzept beginnen und dieses auch bei späteren Erweiterungen und Modernisierungen nur mit einem einzigen Hersteller realisieren. Als Endergebnis einer Ausschreibung mit fünf Anbietern fiel die Entscheidung zu Gunsten eines Alup-Schraubenkompressors aus.

„Dieser Verdichter konnte beim spezifischen Leistungsbedarf den niedrigsten Wert vorweisen - für uns ein besonders wichtiges Kriterium, weil er unmittelbaren Einfluss auf die Energiekostenbilanz eines Kompressors hat. Demgegenüber ist der Anschaffungspreis bezogen auf die Lebensdauer eines Verdichters von untergeordneter Bedeutung. Und gerade beim sparsamen Umgang mit elektrischer Energie zeigt die .Alup-Anlage ihre besondere Stärke“, urteilt Arens.

Die zweite, größere Alup-Anlage mit einer Liefermenge von 55,3 m3/min folgte 1998 als Ersatz für den inzwischen ausgemusterten, ölfrei verdichtenden Schraubenkompressor. Beide Verdichter liefern jetzt 101 m3/min. Für die Deckung der fehlenden Differenzmenge von 60 bis 72 m3/min kann sich Matthias Arens zwei gleichgroße Verdichter mit einer Leistung von je etwa 2.000 m3/h vorstellen, davon allerdings eine drehzahlgeregelte Anlage mit Frequenzumrichtung.

In diesem Konzept sieht er durch die erheblichen Einsparpotentiale an elektrischer Energie eine besonders wirtschaftliche Lösung. Es entsteht ein bedarfsoptimierter leerlauffreier Betrieb ohne Schaltspiele, der zudem nahezu leerlauffrei ist.

Besondere Einsparpotentiale verspricht sich Arens bei einer drehzahlgeregelten Anlage von der weitgehenden Vermeidung einer kostenintensiven Höherverdichtung über den tatsächlich benötigten Maximaldruck hinaus, weil bereits eine Höherverdichtung um 0,5 bar einen Mehraufwand an elektrischer Energie von zirka 3 % erfordert.

Nach den im Vorfeld angestellten Berechnungen von Matthias Arens brachte die augenblicklich vorhandene Lösung mit zwei Schraubenverdichtern bei einem Strompreis von 6 Pf. eine jährliche Energieeinsparung von annähernd 65.000 DM. Bei diesem beachtliche Betrag lohnt sich ein Umstieg von den alten Rotationsverdichtern mit offenem Ölkreislauf zu modernen Schraubenverdichtern mit einer drehzahlgeregelten Spitzenlast-Anlage.

Durch die endgültige Ausmusterung der alten Rotationsverdichter und den Umstieg auf Schraubenverdichter schlägt das Unternehmen Rethmann zwei Fliegen mit einer Klappe: Das Unternehmen spart etwa 1 Mio. kW an elektrischer Energie. Außerdem wird die Druckluft mit einer deutlich besseren Qualität erzeugt, weil der Restölgehalt mit zirka 2 bis 4 g/m3 wesentlich unter dem Wert für die veralteten Rotationsverdichter mit offenem Ölkreislauf liegt.

Bei dem erheblichen Bedarf an Druckluft wurden alternative Versorgungskonzepte erörtert und durchgerechnet, um die auf dem Rethmann-Gelände ansässigen Betriebe wirtschaftlich und zuverlässig mit Druckluft zu versorgen. Im Vordergrund standen ein dezentrales Versorgungskonzept, Aufteilung der Netze nach Druckbereichen und die Versorgung durch einen externen Dienstleister.

Als wichtigste Argumente gegen eine Aufgliederung der Versorgung nennt Arens den Zwang, für jeden autarken Einzelbereich die angemessenen Kompressorleistungen einschließlich der Redundanzen installieren zu müssen. In der Summe wäre die neue Kapazität deutlich höher als bei einer zentralen Versorgung.

Man hat bei Rethmann überlegt, die gesamte Druckluftversorgung einem externen Betreiber anzuvertrauen. Alternative wurde mit zwei Anbietern erörtert. Und Arens kam zu dem Schluss: „Diese Anbieter wollten uns mit ihrem Know-how und mit niedrigen Druckluftkosten pro Kubikmeter locken. In beiden Angeboten fehlten aber alle peripheren Kosten.“

Nach diesen Berechnungen liegt Rethmann mit seiner eigenerzeugten Druckluft auch dann noch günstigster, wenn die geplanten Investitionsvorhaben bei Drucklufterzeugung und -aufbereitung realisiert werden. Deshalb wird Rethmann auch in absehbarer Zukunft bei der Drucklufterzeugung Selbstversorger bleiben.

Erschienen in Ausgabe: 07/2001