Energie sparen beim Drucklufteinsatz

– Druckluft wird in zahlreichen produzierenden Unternehmen in nahezu allen Branchen eingesetzt. Sie liefert die Antriebsenergie für Montage- und Bauwerkzeuge, wird aber auch als Prozess- oder Förderluft oder zur Reinigung von Bauteilen verwendet. Ohne Druckluft ist ein automatisierter industrieller Fertigungsprozess heute kaum denkbar. Durch eine effiziente Nutzung von Druckluft lässt sich Energie einsparen – nicht selten bis zu 30 Prozent. Einfache Maßnahmen, die sich oft kurzfristig realisieren lassen, umfassen zunächst die technische Optimierung einer Anlage. Das Vermeiden von unnötigem Verbrauch, das Beheben von Leckagen, eine regelmäßige Wartung und Instandhaltung sowie ein optimaler zeitlicher Betrieb mit einem verbrauchsorientierten Druckniveau senken den Energieverbrauch deutlich. Weitergehende Maßnahmen können eine intelligente Steuerung und Regelung, die Wärmerückgewinnung oder auch IT-basiertes Druckluftmanagement sein.

Für die Demonstration einer industriellen Druckluftanlage mit Erzeugung, Verteilung bis zur Nutzung der Druckluft wurde das Druckluftversorgungssystem der Labore der IMMS Institut für Mikroelektronik – und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH (IMMS GmbH), die zugleich die Modellfabrik Smarte Sensorsysteme des Mittelstand-Digital Zentrums Ilmenau ist, mit entsprechender Technik nachgerüstet. Sie ermöglicht es z.B., den Verbrauch an elektrischer Energie, an verbrauchter Druckluft und die damit entstandenen Kosten ermitteln zu können. Weiterhin können die einzelnen Druckluftstränge überwacht werden, um Leckagen bzw. geplatzte Schläuche zu registrieren. Die einzelnen Druckluftstränge können dann automatisch über Magnetventile abgeschaltet und der Laboringenieur per E-Mail oder Push-Nachricht informiert werden. Zusätzlich werden alle wichtigen Zustände der Druckluftanlage sowie die o.g. Energie- und Druckluftverbräuche sowie die Kosten über der Zeit in einem Dashboard visualisiert.

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Drucklufterzeugung Die Erzeugung der Druckluft erfolgt mit einem elektrisch angetriebenen Kompressor, der auch einen Druckluftspeicher besitzt. Die vom Kompressor aufgenommene elektrische Energie wird mit einem nachgerüsteten Energieverbrauchsmesser erfasst und an eine zentrale Datenplattform weitergeleitet. Damit können einerseits die Kosten für die Erzeugung der Druckluft ermittelt werden und andererseits sind aus der Langzeitüberwachung Aussagen über den Zustand des Kompressors ableitbar, da z.B. der Energieverbrauch bei verschmutzten Filtern steigt.

Druckluftverteilung Die Verteilung der Druckluft zu den einzelnen Laboren erfolgt über Rohre bzw. Druckluftschläuche. In jeden Hauptstrang wurden Volumenstromsensoren eingebaut, die die durch jeden Strang fließenden Druckluftmengen erfassen und an die Datenplattform weiterleiten. Außerdem wurden in die Hauptstränge Magnetventile implementiert, die ein automatisches Schließen der jeweiligen Stränge, z.B. bei einer Havarie, ermöglichen. Druckluftnutzung Die Nutzung der Druckluft erfolgt in den einzelnen Laboren je nach Ausstattung mit Maschinen und Geräten unterschiedlich. Durch die kontinuierliche Überwachung der Druckluftnutzung können dann einerseits plötzlich auftretende Ereignisse, wie geplatzte Schläuche, und andererseits ggf. langsame Veränderungen durch kleine Leckagen erkannt werden.

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Auswertung und Visualisierung

Die Auswertung der erfassten Daten erfolgt auf einer Raspberry-Pi-basierten Datenplattform und ermöglicht die Darstellung folgender Informationen in einem Dashboard:

• Energieaufnahme des Kompressors in kWh
• erzeugte Druckluftmenge in m³
• zeitlicher Verlauf der verbrauchten Druckluftmenge
• Kosten für die erzeugte Druckluft in € / m³
• zeitlicher Verlauf der Kosten für die Drucklufterzeugung
• Schaltzustände der Ventile
• detektierte Störungen, Strangabschaltungen und Alarmierungen.

Zu weiteren Produktfragen und Einsatzmöglichkeiten steht Ihnen die Modellfabrik „Smarte Sensorsysteme“ im IMMS gern zur Seite:

Ansprechpartner:
Dr. Frank Spiller
Modellfabrik „Smarte Sensorsysteme“
Telefon: 03677/8749-361
E-Mail: spiller@kompetenzzentrum-ilmenau.de