Wärmerückgewinnung bei der pneumatischen Förderung
Abwärme für Prozesse nutzbar machen
Unternehmen legen immer mehr Wert auf die energetische Optimierung ihrer Produktion. Dazu nehmen sie sowohl ihre technischen Anlagen als auch die Prozesse unter die Lupe. Das Ziel: Durch einen rationaleren Ressourceneinsatz Kosten senken und die Nachhaltigkeit des Betriebs steigern. Betreiber pneumatischer Förderanlagen und anderer Prozessluftanlagen, die einen großen Energieaufwand haben, verfügen über besonders wirksame Hebel für die Effizienzsteigerung.
Abwärme für Prozesse nutzbar machen
Neben smarter Anlagensteuerung und dem Einsatz hocheffizienter Verdichter und Gebläse stehen dabei vor allem Systeme zur Wärmerückgewinnung im Vordergrund. Denn naturgemäß wird ein erheblicher Anteil der für die Drucklufterzeugung eingesetzten Energie in Wärme umgewandelt. Doch mit geringem Kapitaleinsatz können Unternehmen große Mengen von Wärmeenergie aus der Luft zurückgewinnen und sie einer weiteren Nutzung zuführen. Lebensmittelbetriebe setzen die Wärme für die Beheizung und Warmwasserbereitung ein, aber auch unmittelbar für die Produktion.
Maximale Effizienzzuwächse erreichen Sie, indem Sie mit den Lösungen von AERZEN ein umfassendes Wärmekonzept für Ihre Druckluft-Anlage umsetzen. Das funktioniert für neue Anlagen, lässt sich aber genauso im Bestand mit geringem Aufwand realisieren.
Wärmeentwicklung ist bei Drucklufterzeugung unvermeidlich
Die Energieeffizienz ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit von Drucklufterzeugern. Der Prozessluft-Spezialist AERZEN begegnet dieser Herausforderung mit einem leistungsfähigen Beratungs- und Serviceangebot. So gewährleistet das Unternehmen den wirtschaftlichen Betrieb seiner Produkte über deren gesamten Lebenszyklus hinweg. Maßnahmen zur Effizienzsteigerung setzen bei der Prozessluft an vielen Punkten an. Sie zielen auf einen Sie zielen auf einen optimierten Energieeinsatz bei der Verdichtung, die Reduzierung von Druckverlusten, sowie den Einsatz wirtschaftlicher Konzepte für Wartung und Instandhaltung. Dabei spielen auch smarte Systeme für das kontinuierliche Monitoring der Anlagenperformance eine wichtige Rolle. Doch das mit Abstand größte Potenzial zur Effizienzsteigerung stellt die Wärmerückgewinnung dar.
Wärmequellen bei der Verdichtung von Prozessluft
Ein erheblicher Teil der an der Verdichterstufe eingesetzten Energie geht in thermische Energie über. Durch die Verdichtung der Luft entstehen druckseitig sehr hohe Temperaturen. Sie erreichen beispielsweise beim Einsatz eines Schraubenverdichters bis zu 280°C. Ohne Wärmerückgewinnung führen Ventilatoren die nicht benötigte Wärme an die Umgebung ab. Ein Teil der Energie geht von der Prozessluft auch durch das Rohrleitungssystem auf die Umgebung über.
Je nach Anlage können Sie als Betreiber bis zu 85 Prozent von dieser wertvollen Energie zurückgewinnen und für viele weitere betriebliche Anwendungen erschließen. Die notwendige Flexibilität schafft der Transfer der Wärme von der Luft auf das Überträgermedium Wasser. Das geschieht in speziellen Wärmetauschern, die im Prozessluft-Kreislauf auf die Verdichterstufe folgen. Sie kühlen die Luft ab und übertragen die Wärme auf das Transportmedium Wasser. Ein geringerer Anteil der eingesetzten Energie sammelt sich in Form von Wärme auch unter der Schallhaube des Verdichters. Hier geben Motor, Schalldämpfer und Kompressor zum Beispiel Wärme aus Reibungsverlusten an die Luft ab. Die Abluft erreicht Temperaturen zwischen 30 und 60 °C. Sie lässt sich ohne weitere Umwandlung für die Raumbeheizung nahegelegener Büros oder Produktionsflächen einsetzen. AERZEN stattet seine Gebläse und Verdichter zu diesem Zweck mit Abluftkanälen aus. Sie bündeln die Wärme, die in der Folge über geregelte Klappen in die angeschlossenen Räume gelangt.
Technische Lösungen für die Wärmerückgewinnung
Das größte Potenzial für die Wärmerückgewinnung liegt direkt in der Prozessluft. Nach dem Verdichter passiert die Luft bei vielen Anwendungen mehrere Stufen zur Aufbereitung. Filter, Nachkühler und Trockner stellen die Eigenschaften der Luft auf die Erfordernisse des jeweiligen Prozesses ein. Die Schlüsselkomponente für die Wärmerückgewinnung sind die Nachkühler. Sie werden von der heißen Prozessluft umströmt. In Wasser-Luft-Bauweise eignen sie sich für besonders hohe Temperaturbereiche. Sie übertragen die Wärmeenergie aus der Luft auf das kältere Wasser. Betreiber können dieses erwärmte Wasser direkt für ihre Prozesse nutzen, oder die Energie an ein anderes Medium weitergeben.
Raumheizung, Warmwasserbereitung oder Prozesswärme sind die häufigsten Anwendungsgebiete in Lebensmittelbetrieben. AERZEN setzt für seine Nachkühler mit Wärmerückgewinnung auf kompakte Rohrbündel-Wärmetauscher. Dabei durchströmt das komprimierte Medium die Kühlerrohre. Diese wiederum sind von Kühlwasser mit gegenläufiger Flussrichtung umgeben. Diese Bauweise ist strömungsoptimiert und verursacht nur einen minimalen Druckabfall im Prozessluft-System. Das trägt wiederum zur Gesamteffizienz bei, denn den Druckverlust müssen Gebläse oder Verdichter unter zusätzlichem Energieaufwand ausgleichen. Leistungsfähige Prozessluft-Kreisläufe stellen die Druckluft zuverlässig in der benötigten Qualität bereit. Durch die integrierte Wärmerückgewinnung schneiden sie auch in Sachen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit hervorragend ab. Die Bedingung dafür ist die präzise Abstimmung der einzelnen Komponenten zu einem Gesamtsystem. Daher überlässt AERZEN bei seinen Wärmetauschern nichts dem Zufall, sondern nutzt für die Beratung ein Auslegungs-Tool für. Es ermittelt das passende Gerät für neue und alte Anlagen vieler Größenklassen.
Abwärme nutzbar machen
Die Wärmerückgewinnung durch die Übertragung der Energie aus der Prozessluft auf Wasser ist ein wichtiger Schritt. Doch finanziell und ökologisch wirksam wird das Einsparpotenzial erst, wenn Sie die gewonnene Energie optimal einsetzen. Es gilt den oder die Prozesse mit Wärmebedarf zu identifizieren, die sich am besten mit der Energie versorgen lassen. Bei der Auswahl sollten Sie einige Kriterien beachten:
- Räumliche Nähe zwischen Wärmequelle und Senke
- Versorgungssicherheit des Empfängerprozesses
- Synchronität von Wärmeerzeugung und Bedarf
- Ausreichende Temperaturdifferenz zwischen den Medien
Anwendungen für die Prozesswärme
Nahezu jeder Betrieb kann die zurückgewonnene Wärme für Sanitäranlagen oder die Heizung nutzen. Bei einem Temperaturniveau zwischen 70 und 90 °C kann das Wasser sogar einen Heizkessel als Wärmequelle ersetzen. In der lebensmittelherstellenden Industrie bieten sich darüber hinaus viele Prozessanwendungen für heißes Wasser und Dampf, unter anderem:
- Erhitzen
- Reinigen
- Pasteurisieren
- Sterilisieren
Die Energie aus der Wärmerückgewinnung der Prozessluft-Anlage dient hier meist zum Vorerhitzen des Mediums. Denn liegt das Temperaturniveau des Kühlwassers unter der Zieltemperatur für das Prozessmedium, kann die Lösung den Hauptwärmeerzeuger nicht vollständig ersetzen. Dennoch wird die Einsparung von Energiekosten durch die Nutzung der zurückgewonnenen Wärme sofort wirksam. Für einen effizienten Transfer sollte die Temperaturdifferenz zwischen dem Wasser aus dem Wärmetauscher und dem Zielmedium mindestens 5, besser 10 Kelvin betragen. Wichtig ist, dass die Wärmerückgewinnung die angeschlossenen Prozesse möglichst kontinuierlich mit Wärme versorgen kann. So amortisieren sich die Kosten für die Installation von Wärmetauschern und Leitungen besonders schnell. Das macht das System auch für kleine Anlagen im dauerhaften Betrieb zu einer attraktiven Option.
Bei Neuplanung und Ersatzinvestition des Hauptwärmeerzeugers für den Zielprozess bietet ein kontinuierlicher Wärmestrom aus der Rückgewinnung weitere Potenziale. Denn die stabile Wärmeversorgung ermöglicht es Ihnen, die Kapazitätsreserven für Spitzen im Wärmebedarf entsprechend zu reduzieren. Kommt die Wärme aus der Prozessluft-Anlage dagegen nicht konstant an, müssen Sie als Betreiber beispielsweise einen leistungsfähigeren Dampferzeuger vorhalten. Ein zeitlicher Versatz zwischen Wärmeanfall und Nutzung erfordert die verlustbehaftete und kapitalintensive Zwischenspeicherung. Die baulichen Gegebenheiten sind ein weiteres Kriterium für die Auswahl der Wärmesenke. Weite Transportwege zwischen Wärmerückgewinnung und Prozess sorgen für höhere Leitungskosten und Energieverluste auf dem Transportweg.
Integrierte Lösungen sind gefragt
Nachhaltige Prozessluft-Kreisläufe verfügen heute über ein integriertes System zur Wärmerückgewinnung. Die erheblichen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile kompensieren den überschaubaren Aufwand in sehr kurzer Zeit. So können Betreiber auch ihre älteren Anlagen dauerhaft wirtschaftlich weiter nutzen. Für eine noch kürzere Amortisationszeit sorgen Fördermöglichkeiten, wie sie das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)im Rahmen seines Förderprogramms für mehr Energieeffizienz anbietet. Die Spanne der förderfähigen Maßnahmen reicht von der Nachrüstung übergeordneter Systemsteuerungen und Wärmetauschern bis zu von Grund auf neu konzeptionierten Anlagen. Für die Gestaltung eines wirkungsvollen Systems zur Wärmerückgewinnung reicht der Einsatz hochwertiger Wärmetauscher und Steuerungen an der Wärmequelle nicht aus. Mindestens genauso wichtig ist die Integration der Nutzerprozesse. Erst die effiziente Verschaltung von Quellen und Senken entscheidet über die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems.
AERZEN bietet dafür Beratung, Zubehör und Wartung aus einer Hand. Die Basis bilden die eigenen Geräte für die Wärmerückgewinnung. Sie lassen sich flexibel nachrüsten und ermöglichen daher auch die energetische Optimierung älterer Anlagen. Damit wird AERZEN seinem Anspruch gerecht, mit seinen Prozessluft-Systemen einen langfristigen Mehrwert für die Kunden zu schaffen. Die hauseigenen Anwendungsspezialisten unterstützen bei der Dimensionierung der Komponenten. Auf Kundenwunsch installiert AERZEN daneben seine Lösung zur Anlagenüberwachung. Sie liefert die Echtzeitinformation, die für optimalen Betrieb und Wartung notwendig sind.
