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1/2 | 2015

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Branche Häufig werden

Branche Häufig werden für die Versorgung mit Druckluft unter anderem in Kläranlagen Drehkolbengebläse eingesetzt. Neu auf dem Markt sind nun Schraubengebläse, die mitunter effizienter und damit kostengünstiger arbeiten als bisherige Technologien. An einem Beispiel aus der Lebensmittelproduktion wird gezeigt, wie sich durch technischen Fortschritt energieeffizienter arbeiten lässt. Schraubengebläse für mehr Effizienz Das Schraubengebläse EBS spart gegenüber Drehkolbengebläsen bis zu 25 Prozent Energie. Bei der Herstellung von Lebensmitteln in großem Stil ist auch immer viel Wasser im Spiel – sei es als Bestandteil des Produktionsprozesses oder zu Reinigungszwecken. Das ist auch bei der Käserei Goldsteig der Fall. Dort wird das Abwasser in großen Tanks gesammelt und soweit aufbereitet, dass es in die Kanalisation geleitet werden kann. Die Reinigung selbst erfolgt – wie bei modernen Kläranlagen üblich – mit Hilfe von geeigneten Bakterienstämmen, die auf ausreichende Sauerstoffzufuhr angewiesen sind, um ihre Reinigungswirkung zu entfalten und sich fortpflanzen zu können, sodass der Prozess kontinuierlich aufrecht erhalten wird. Den lebensnotwendigen Sauerstoff erhalten die Bakterien von Gebläsen, die Druckluft in die Wasserbecken oder -tanks einblasen. Da sie ständig im Einsatz sind, sind sie in der Regel für rund die Hälfte des Energiebedarfs in einer Kläranlage verantwortlich. Deshalb lohnt sich ein näherer Blick auf die Drucklufterzeugung der Biologischen Reinigung. In der Regel versteckt sich dort ein sehr hohes Einsparpotenzial. Modernisierung im Betrieb Bei Goldsteig stand die Modernisierung der Belüftungsanlage an. Eine gute Gelegenheit, die Anlage insgesamt auf den Prüfstand zu stellen und auch im Hinblick auf mögliche Energiekosteneinsparungen im Gebläsebereich etwas zu verbessern. Bisher war ein klassisches Drehkolbengebläse im Einsatz. Nach genauer Prüfung fiel aus verschiedenen Gründen die Wahl allerdings auf ein neues Schraubengebläse der Kaeser Kompressoren SE aus Coburg. Die Aufbereitung weist eine relativ hohe Einblastiefe auf, bei der die üblicher Weise in Kläranlagen mit niedrigeren Einblastiefen verwendeten Drehkolbengebläse an ihre thermischen Belastungsgrenzen kommen. In einem solchen Fall sind Schraubengebläse von Vorteil, weil sie durch den Einsatz einer effizienteren Verdichtungstechnologie deutlich niedrigere Betriebstemperaturen als Drehkolbengebläse aufweisen, sodass auch bei einem Betriebsdruck von rund 1 000 Millibar Überdruck, der sich durch die bei Goldsteig vorhandene hohe Einblastiefe ergibt, ein zuverlässiger Betrieb auf Dauer sichergestellt ist. Ein weiterer Grund für den Wechsel der Technologie war, dass durch den Einsatz von Schraubengebläsen die Energiekosten um rund 25 Prozent gesenkt werden konnten. Sie sind zwar in der Anschaffung aufgrund der komplexeren Technologie etwas teurer, arbeiten aber in der Regel effizienter und somit kostengünstiger als Drehkolbengebläse. Bei letzteren wird im Block selbst keine Verdichtung der Luft erzeugt. Die Rotoren im Inneren sind durchlaufend geradlinig profiliert. Drehkolbengebläse nehmen ein bestimmtes Volumen an Luft in die Arbeitskammer auf, schließen diese durch die Drehung ab und bringen sie in derselben Größe mit der Ausschubseite in Verbindung, wo der Inhalt ausgeschoben wird. Die sich trotzdem ergebende Druckerhöhung auf maximal 1 000 mbar erfolgt nur dadurch, dass bereits verdichtete Luft zurückströmt. Im Unterschied dazu sind die Rotoren bei Schraubengebläsen in sich verdreht, was eine Verkleinerung des eingeschlossenen Luftvolumens innerhalb des Blockes und somit eine innere Verdichtung ermöglicht. Außerdem können Schraubengebläse mit höheren Drehzahlen der Rotoren arbeiten, wodurch die Effizienz noch weiter gesteigert werden kann. Vorteile von Schraubengebläsen Schraubengebläse neuester Bauart, wie sie erst seit Kurzem auf dem Markt sind, verfügen zusätzlich noch über einige technische Neuerungen, die die Effizienz im Vergleich zu derzeit bereits verbreiteten Schraubengebläsen noch einmal im nahezu zweistelligen Bereich steigert. Möglich ist dies durch effizient gestaltete Schraubenprofile, 56 UmweltMagazin Januar - Februar 2015

wie zum Beispiel das Sigma Profil, das in der Lage ist, durch seine Gestaltung weitere energetische Vorteile zu erzielen. Des weiteren verfügen die neusten Modelle über zusätzliche effizienzsteigernde technische Neuerungen. Geräte früherer Generationen sind meist mit einer separat angetriebenen Ölpumpe mit Ölkühler ausgestattet. Diese soll die thermische Stabilität und die Schmierung sicherstellen. Allerdings benötigen diese Komponenten zusätzliche Antriebsleistung und beinhalten Verschleißteile. Neue Schraubengebläse verfügen stattdessen über ein internes Kühlkonzept, das Ölpumpe und Ölkühler überflüssig macht. Darüber hinaus sind sie mit einem wirkungsvollen Dichtungskonzept versehen, das nicht den Einsatz einer Unterdruckpumpe erfordert, um langfristige Dichtheit zu gewährleisten. Der Verzicht auf Nebenaggregate sowie auf eine Ölumlaufschmierung erhöht zusätzlich die Langlebigkeit der Maschinen. PV-Diagramm von Verdrängerverdichtern Drehkolbengebläse und Schraubengebläse haben beide ihren optimalen Einsatzbereich. Was wann günstiger ist, bestimmt die Anwendung, für die sie eingesetzt werden. Schraubengebläse lohnen sich erst ab einem bestimmten Druckniveau, dann haben sie Energieeinsparpotenzial (grüner Bereich). Bei zu niedrigem Betriebsdruck deutlich unter 1 000 mbar besteht allerdings die Gefahr der Überverdichtung (roter Bereich), dann sind Drehkolbengebläse unter Umständen besser geeignet. Schraubenkompetenz für Gebläse Im Vergleich zu herkömmlichen Drehkolbengebläsen sind die Kaeser-Schraubengebläse EBS um bis zu 35 Prozent effizienter und bieten auch im Vergleich zu vielen auf dem Markt befindlichen Schraubengebläsen deutliche energetische Vorteile. Die Rotoren sind beschichtungsfrei, sodass die Effizienz auch bei jahrelangem Betrieb nahezu gleich bleibt. Die angegebenen Größen zur effektiven Gesamt-Leistungsaufnahme und zum nutzbaren Volumenstrom entsprechen dem, was in der Anwendung tatsächlich erbracht wird (gemäß den engen Toleranzen der Richtlinie ISO 1217). Die integrierte Steuerung Sigma Control 2 sorgt für umfangreiche Überwachung und einfache Anbindung an Kommunikationsnetzwerke bei jedem Einzelgerät. Bei kompletten Gebläsestationen kommt zum ersten Mal die neue maschinenübergreifende Steuerung, der Sigma Air Manager (SAM), mit spezieller Gebläsesoftware zum Einsatz. Diese bringt noch mehr Produktivität und Energieersparnis. Branchen und Anwendungen, wie Abwasseraufbereitung, pneumatische Fördersysteme, Energieerzeugung, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, pharmazeutische Industrie, chemische Industrie, Zellstoff- und Papierindustrie, Textilindustrie, Baustoffindustrie und allgemeine Industrie können durch die Schraubentechnologie profitieren. Die Schraubengebläse haben ein internes Kühlkonzept, das den zusätzlich Einsatz von Ölpumpe und Ölkühler überflüssig macht. Darüber hinaus sind sie mit einem wirkungsvollen Dichtungskonzept versehen, das eine langfristige Dichtheit auch ohne Unterdruckpumpe gewährleistet. Der Verzicht auf Nebenaggregate sowie auf eine Ölumlaufschmierung erhöht zusätzlich die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Maschinen. Für optimale Kühlung und Effizienz wird die Kühlluft von außerhalb des Gehäuses angesaugt. Dies erhöht den Wirkungsgrad und führt bei gleicher Leistung zu mehr nutzbarem Luftmassenstrom. Einfache Installation Eine weitere Besonderheit der hauptsächlich für den Druckbereich von 500 bis 1 100 mbarÜ (Millibar Überdruck) vorgesehenen Schraubengebläse ist ihre Konzeption als Komplettanlage, die nach dem Prinzip „Plug and Play“ anschlussfertig geliefert werden. Das vereinfacht die Installation und senkt den damit verbundenen Aufwand. Das alles bedeutet jedoch nicht, dass nicht auch die Anwendung von Drehkolbengebläsen sinnvoll sein kann. Welche Technik, also ob ein Schrauben- oder Drehkolbengebläse, optimal ist, hängt von verschiedenen Kriterien ab, die im Einzelfall geprüft werden müssen. So spielt, wie zuvor genannt, die Einblastiefe genauso eine Rolle wie zum Beispiel auch die Nutzungsdauer des Gebläses. Ist das Gebläse im Dauereinsatz – was bei Kläranlagen häufig der Fall ist – dann rechnet sich die Investition in ein Schraubengebläse sehr schnell. Bei diesem sind zwar die Anschaffungskosten aufgrund der aufwändigeren Technik etwas höher, aber der Vorteil der günstigeren Energiekosten bei Dauerbetrieb relativieren diese in kürzester Zeit. Eine gute Kombination Je nach Anwendung und Umfang des Einsatzes von Gebläsen kann es auch Sinn machen, eine Mischausstattung aus Schrauben- und Drehkolbengebläsen zu wählen. Werden für eine Station mehrere Gebläse benötigt, können zum Beispiel Schraubengebläse als Dauerläufer konstant eingesetzt werden und Drehkolbengebläse dazu dienen, die nur wenig benötigte Spitzenlast abzudecken. www.kaeser.com Bild und Grafik: Kaeser UmweltMagazin Januar - Februar 2015 57

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