Was meinen Sie damit, dass Druckluft nicht kostenlos ist? Wir nutzen sie doch jeden Tag!

von Doug Waetjen, UE Systems, Inc.

Es ist erstaunlich, dass zwar in verschiedenen Medien so viel über Energie und CO₂-Reduzierung diskutiert wird, den meisten Mitarbeitern in den Betrieben jedoch nicht bewusst ist, dass sich direkt vor ihrer Nase unglaubliche Möglichkeiten zur Einsparung von Energieverschwendung und zur Reduzierung von CO₂-Emissionen bieten. Dies sind Möglichkeiten, die die Wettbewerbsfähigkeit ihres Unternehmens erheblich verbessern könnten.

Tatsächlich ist vielen Führungskräften nicht bewusst, dass es nicht immer notwendig ist, sich auf große, kapitalintensive Programme festzulegen, die erst langfristig eine Kapitalrendite erzielen. Oftmals sind sie sich kostengünstiger Projekte mit kurzfristigen, fast sofortigen Erträgen, die die Energieeffizienz in ihren Betrieben verbessern, entweder nicht bewusst oder übersehen diese einfach.

Eine Möglichkeit besteht darin, Leckagen in Versorgungsleitungen wie Druckluft- und Dampfleitungen aufzuspüren und zu beheben. Solche Maßnahmen führen oft zu einer sehr schnellen und deutlichen Rendite. In einigen Fällen hat dies zu Einsparungen in Höhe von Hunderttausenden und sogar Millionen Dollar pro Jahr geführt, ohne dass dafür größere Investitionen erforderlich waren.

Druckluft ist ein Betriebsmittel, das ein enormes Einsparpotenzial bietet. Das Problem ist, dass viele Mitarbeiter im Betrieb nicht ganz verstehen, dass Druckluft nicht kostenlos ist. Es herrscht die Einstellung, dass Druckluft, da es sich lediglich um Luft handelt und sie täglich genutzt wird, kostenlos ist und keiner besonderen Beachtung bedarf – selbst wenn offensichtliche Leckagen vorliegen. Leider ist dies weit von der Wahrheit entfernt. Druckluft ist ein äußerst kostspieliges Betriebsmittel.

Tatsächlich hatte das US-Energieministerium bereits im Jahr 1995 die „Compressed Air Challenge“ ins Leben gerufen, um der Industrie dabei zu helfen, den Druckluftverbrauch bis zum Jahr 2010 um 10 % zu senken. Man hatte festgestellt, dass Druckluft zu den kostspieligsten Betriebsmitteln in Betrieben zählt und dass von der gesamten in den USA erzeugten Druckluft 30 % durch Leckagen verloren gingen. Die jährlichen Kosten wurden auf rund 3,2 Milliarden Dollar geschätzt!

Warum ist Druckluft so kostspielig? Ihre Erzeugung ist äußerst teuer, und ihre Nutzung ist sehr ineffizient. Von der zur Erzeugung von Druckluft benötigten Energie stehen weniger als 20 % der eingesetzten Energie zur Nutzung zur Verfügung. Das bedeutet, dass 80 % der bezahlten Energie bereits verbraucht sind, bevor die Druckluft in das Verteilungssystem eingespeist wird. Hier ist ein Beispiel dafür, wie ineffizient Druckluft ist. Vergleicht man die Betriebskosten eines 1-PS-Elektromotors mit denen eines 1-PS-Druckluftmotors, so belaufen sich erstere auf etwa 200 Dollar pro Jahr, während letztere bei 1.500 Dollar pro Jahr liegen.

Ein einfacher Ansatz für Betriebe, die Druckluft nutzen, besteht darin, regelmäßige Druckluftprüfungen und Leckageuntersuchungen einzuplanen. Leckageuntersuchungen bei Druckluftanlagen decken häufig auf, dass sich die Kosten für verschwendete Druckluft auf die Stromrechnung auswirken und sich auf einen Betrag von mehreren Zehntausend bis zu mehreren Hunderttausend Dollar pro Jahr belaufen.

Die nachstehende Grafik veranschaulicht, wie kostspielig Druckluftleckagen sein können. Die Zahlen beziehen sich zwar auf eine einzige Leckage, doch stellen Sie sich einmal die Kosten vor, die durch Hunderte von Leckagen mit einer Größe von $1/16$ bis zu 3/4 Zoll!

Zwar sind die Konstruktion und der Wirkungsgrad des Kompressors wichtige Faktoren, die im Hinblick auf den Wirkungsgrad der Anlage zu berücksichtigen sind, doch gibt es zwei weitere Faktoren, die zu einem übermäßigen Energieverbrauch in einem Druckluftsystem beitragen: Leckagen und unsachgemäße Nutzung.

Auf Werksebene gehen viele Mitarbeiter davon aus, dass „Luft kostenlos ist“, weshalb Luft häufig missbraucht und verschwendet wird. Luftlecks werden ignoriert. Es ist nicht ungewöhnlich, durch ein Werk zu gehen, in dem die verräterischen lauten Zischgeräusche, die mit erheblichen Leckagen einhergehen, zu hören sind und als Hintergrundgeräusche hingenommen werden. Sind die Leckagen zu laut, um sie zu tolerieren, wurden sie in einigen Fällen mit Lappen oder Klebeband umwickelt, um den Geräuschpegel zu senken und die akustischen Bedingungen für das Personal in diesem Bereich angenehmer zu gestalten. Auch Missbräuche wurden beobachtet. Mitunter haben Mitarbeiter Luftschläuche so positioniert, dass sie ihren Arbeitsbereich kontinuierlich kühlen. In einem Fall wurde in einem Werk ein geschlossener Metallkasten aufgestellt, durch dessen Oberseite ein Luftschlauch geführt wurde, der so positioniert war, dass er kontinuierlich Luft auf Limonadendosen blies, um diese kühl zu halten!

Auch Ingenieure haben die mit Druckluft verbundene Ineffizienz und die damit verbundenen Kosten oft falsch eingeschätzt. Zu den in vielen Betrieben üblichen verschwenderischen und kostspieligen Praktiken gehört der Einsatz von Druckluft zum Anblasen und Kühlen von Lagern oder zum kontinuierlichen Anblasen von Förderbändern zu Reinigungszwecken. Wir haben beobachtet, dass Ablassventile offen gelassen wurden, während an den darüber liegenden Behältern große Warnhinweise angebracht waren, auf denen stand: „Dieses Ventil nicht schließen, offen halten“.

Ein einfacher und kostengünstiger Ansatz zur Reduzierung von Druckluftverschwendung in Betrieben ist die Durchführung einer Aufklärungskampagne. Besprechungen sind oft ein guter Anfang, um die Kosten der Energieverschwendung und insbesondere deren Auswirkungen auf die Betriebskosten zu erörtern. Die Mitarbeiter können gebeten werden, bei der Aufdeckung von Missbrauch mitzuwirken, und dazu ermutigt werden, ihre Kollegen zu informieren. Im gesamten Werk können motivierende Schilder angebracht werden, die verschwenderisches Verhalten veranschaulichen und Änderungen vorschlagen. Newsletter können zur Förderung einer Kampagne genutzt werden. Es kann ein Vorschlagskasten eingerichtet werden, und für den effektivsten Vorschlag können Belohnungen oder Auszeichnungen vergeben werden. In einigen Fällen wurden den Mitarbeitern finanzielle Belohnungen gewährt, deren Höhe sich nach dem Wert des Vorschlags richtete.

Im Zusammenhang mit dem Missbrauch oder der unsachgemäßen Verwendung von Druckluft kann eine Bestandsaufnahme durchgeführt werden, um Alternativen zur Druckluft zu prüfen. Versuchen Sie beispielsweise, anstelle von Druckluft einen Ventilator zum Belüften eines Lagers einzusetzen. Anstelle des Mischens oder Rührens mit Luft sollten Sie einen elektrischen Rührer verwenden. Wenn Sie dem Problem vorbeugen und nach alternativen Möglichkeiten Ausschau halten, können Sie Ihre Stromrechnung spürbar senken.

Da etwa 30 % der gesamten erzeugten Druckluft durch Leckagen verloren gehen, ist es für einen Betrieb unerlässlich, ein Programm zur Erfassung von Druckluftleckagen einzuführen. Dies ist nicht nur ein „nicht kapitalintensiver“, relativ kostengünstiger Ansatz, sondern die Ergebnisse lassen sich bereits unmittelbar nach der Behebung der Leckagen erzielen. Der Energieverbrauch, insbesondere die Senkung des Stromverbrauchs, wirkt sich ebenfalls auf den CO₂-Fußabdruck eines Werks aus.

Untersuchungen zur Erkennung von Druckluftleckagen erfordern Planung, Personal, Schulungen, Ausrüstung, Identifizierung, Berichterstattung und Nachverfolgung.

Ohne Planung kann das Programm seinen Sinn verlieren und wirkungslos bleiben. Zur Planung gehören die Rücksprache mit der Werksleitung und dem Werkspersonal sowie die Begutachtung und Überprüfung des Druckluftsystems. Für jede Bestandsaufnahme wird ein „Begehungsgang“ empfohlen. Dieser dient dazu, die Bestandsaufnahme zu strukturieren und sie in kleine, überschaubare Einheiten zu unterteilen. Dabei lassen sich Sicherheitsaspekte erkennen und die Logistik der Begehung planen, wozu auch die Festlegung des Start- und Endpunkts eines bestimmten Abschnitts gehört. Ein Rundgang kann zudem bei der Planung des benötigten Ausrüstungsbedarfs helfen. Werden Schlüssel zum Öffnen von Schränken benötigt, Taschenlampen für schwach beleuchtete Bereiche, Leitern oder Hebebühnen oder spezielle Vorrichtungen für Rohrleitungen an der Decke?

Das Personal sollte die Ziele des Programms verstehen und wissen, wie eine Leckageuntersuchung durchzuführen ist.

Durch Schulungen erwerben die Mitarbeiter das Wissen und die Methoden, die für die effektive Durchführung einer Untersuchung erforderlich sind. Gut geschulte Prüfer lernen, wie sie eine Untersuchung auf Druckluftleckagen planen und durchführen, wobei sie Prüfverfahren anwenden, die Probleme wie Fehlidentifizierungen oder eine unsachgemäße Kennzeichnung vermeiden, die zu kostspieligen Fehlern und unzuverlässigen Ergebnissen führen könnten. Zudem lernen sie, wie sie Berichtstools einsetzen, um die durch die Untersuchung erzielten Einsparungen zu berechnen und nachzuweisen.

Der Einsatz der richtigen Ausrüstung für die jeweilige Aufgabe trägt zur Effektivität der Untersuchung bei. Das gängigste Gerät für die Untersuchung von Druckluftleckagen ist ein Ultraschall-Detektor. Diese Geräte erfassen hochfrequente Turbulenzanteile, die durch Luftleckagen erzeugt werden.

Da Ultraschall von Natur aus gerichtet ist, handelt es sich um ein lokalisiertes Signal, wodurch sich die Ortung der Leckstelle relativ einfach gestaltet. Ist das Gerät nicht empfindlich genug, können einige mittelgroße Lecks möglicherweise übersehen werden. Bei Zugangsproblemen, wie beispielsweise bei Lecks in Decken, in Rohrleitungen, hinter Wänden oder unterirdisch, sollten spezielle Module in Betracht gezogen werden, die auf diese Situationen zugeschnitten sind.

Die Identifizierung von Leckagen ist von großer Bedeutung. Die Leckage sollte gekennzeichnet und, sofern möglich, fotografiert werden, um den für die Reparatur zuständigen Personen das Auffinden und die Durchführung der Reparatur zu erleichtern. Ein großes, farbenfrohes Etikett kann dabei hilfreich sein. Wenn möglich, kann ein Kennzeichnungssystem verwendet werden, um einen Zusammenhang zu Standort, Bauteil, Druck, CFM oder sogar den Kosten der Leckage herzustellen.

Jede Bestandsaufnahme erfordert eine Berichterstattung. Ein Bericht kann eine Form des „Leckmanagements“ darstellen. Ein Leckbericht sollte auf vielen Ebenen von Nutzen sein. Der Bericht hilft dabei, das jeweilige Leck, die Anzahl der Lecks, eine Identifikationsnummer – die mit einem Arbeitsauftrag verknüpft werden kann – sowie den Ort der Lecks zu ermitteln. Einige Berichte enthalten zudem eine Zusammenfassung der ermittelten und „realisierten“ Kosteneinsparungen sowie der ermittelten und „realisierten“ Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks. Als „realisiert“ gelten die Leckagen, die bereits repariert wurden; diese stellen die tatsächlichen Einsparungen einer Untersuchung dar. Leider gab es Fälle, in denen gute Absichten zu kostspieligen Fehlern führten, einfach weil die Untersuchungen ohne Berücksichtigung der Planung von Leckreparaturen durchgeführt wurden.

Einige Softwareprogramme ermöglichen die Zusammenfassung von Erhebungen über einen bestimmten Zeitraum hinweg, um die kumulierten, annualisierten Kosteneinsparungen aufzuzeigen. Zu den weiteren Berichtsfunktionen kann die Darstellung der Reduzierung der Treibhausgasemissionen gehören, die mit den Energiekosten von Leckagen verbunden sind. Nachstehend finden Sie Beispiele für diese Art der Berichterstattung.

Beachten Sie die Spalten mit den Bezeichnungen „Kosteneinsparung durch ermittelte Leckagen“ und „Kosteneinsparung durch behobene Leckagen“. Erst wenn eine Leckage behoben wird , werden die Einsparungen tatsächlich realisiert.

Es ist unerlässlich, dass alle für die Leckageuntersuchung verantwortlichen Parteien auf dem gleichen Stand sind. Kommunikation ist von entscheidender Bedeutung. Instandhaltungsleiter und Planer müssen die Notwendigkeit der Leckagebehebung sowie die Festlegung eines realistischen Zeitplans verstehen. Wenn beispielsweise bei einer Untersuchung 200 Undichtigkeiten festgestellt werden und der Bericht ohne weitere Erläuterung an die für die Reparaturen Verantwortlichen weitergeleitet wird, besteht die Gefahr, dass diese Undichtigkeiten als weitere 200 Arbeitsaufträge betrachtet und unbeachtet bleiben. Würde das Reparaturteam in die Reparaturbesprechungen einbezogen, könnte ein Verfahren entwickelt werden, um die Reparaturen in kleine, überschaubare Teilabschnitte aufzuteilen – beginnend mit den kostspieligsten Leckagen oder durch die Zusammenfassung von Leckagen, die nahe beieinander liegen –, wodurch die Leckagebehebung effizienter gestaltet würde. Einbeziehung und Kommunikation führen zu Kosteneinsparungen und einem erfolgreichen Programm.

Die Nachverfolgung der aufgeführten Reparaturen trägt dazu bei, sicherzustellen, dass Undichtigkeiten tatsächlich behoben wurden und durch die Reparatur keine neuen Undichtigkeiten entstanden sind. Dazu gehört auch eine Überprüfung der Systemdrücke, die wieder auf die ursprünglichen Einstellungen zurückgesetzt werden müssen. Schließlich wird die Auswertung des gesamten Gutachtens dazu beitragen, die logistischen Vorkehrungen für alle nachfolgenden Gutachten zu treffen.