Druckluft als Nebenprodukt der Wärmeerzeugung

Auf die Erzeugung von Druckluft ist beinahe jeder Industriebetrieb angewiesen. Sie ist neben dem Strom die zweitwichtigste industrielle Energiequelle. Dennoch finden Druckluft-Anlagen in Sachen Energieeffizienz noch zu wenig Beachtung im produzierenden Gewerbe, obwohl die Vorteile der Druckluftnutzung klar auf der Hand liegen. Sie gewährleistet als Arbeitsmedium schnelle Reaktionszeiten, eine konstante Leistungsabgabe und einen hohen Grad an Arbeitssicherheit. Gerade bei explosionsgefährdeten Anwendungen ist Druckluft als Energieträger oftmals das Mittel erster Wahl.

Durch die Bündelung der Kernkompetenzen im Bereich des BHKW-Anlagenbaus und der Druckluftversorgung ist es gelungen, ein Druckluftheizkraftwerk (kurz: DHKW) entsprechend den Anforderungen des Marktes zu entwickeln. Das DHKW, auch Druckluft-Wärme-Kraftwerk oder Druckluft-BHKW genannt, ist gekennzeichnet durch eine hohe Betriebssicherheit, einen hohen Gesamtnutzungsgrad und einer wirtschaftlichen Betriebsweise.

Wir bieten nach einer kurzen Machbarkeitsanalyse eine detaillierte Betrachtung Ihrer Bedarfssituation hinsichtlich Druckluft und Wärme an. Im Anschluss legen wir gemeinsam mit Ihnen den optimalen und individuellen Einsatz des DHKW`s aus.

Nach Installation garantieren wir mit Hilfe unseres qualifizierten Fachpersonals und des Einsatzes von geprüftem Zubehör und Ersatzteilen eine optimale Betreuung der Anlage im Betrieb.

Hierbei stehen verschiedene Finanzierungs- und Betreibermodelle zur Verfügung (Kauf, Miete, Leasing und Contracting).

 

Individuelle Anpassungsmöglichkeiten des Druckluftheizkraftwerkes

Das DHKW ist in verschiedenen Baugrößen in den Druckstufen 8,5 bar /10 bar /13 bar verfügbar. Durch den modularen Aufbau der Gesamtanlage besteht außerdem ein höchstmögliches Maß an Flexibilität.

  1. Die Abwärme des DHKW's kann direkt oder indirekt einer Nutzung zugeführt werden, wie zum Beispiel:
    • Druckluftaufbereitung mit warmregenerierendem Adsorptionstrockner
    • Bereitstellung von "technisch ölfreier" Druckluft durch Katalysatortechnik
    • Granulattrocknung in der Kunststoffindustrie
    • Auskopplung auf diverse Wärmeträger, z.B. Thermoöle

     

  2. Die Ausstattung des DHKW's lässt sich optional der Bedürfnisse der Anwendung anpassen:
    • Schalldämmhaube
    • Auslegung der benötigten Wärmetauscher
    • Druckluftaufbereitung

     

Aufgrund der starken Belastung des Strompreises mit Umlagen und Abgaben amortisiert sich das DHKW im industriellen Einsatz schnell im Vergleich zur konventionellen Drucklufterzeugung. Neben den ökonomischen Vorzügen ist die Anlage gegenüber getrennter Erzeugung von Druckluft und Wärme auch ökologisch im Vorteil. Der Einsatz des DHKW's 08/630 führt bei einer Laufzeit von 8.000 Stunden jährlich zu einer Einsparung von 315 Tonnen CO2 gegenüber der getrennten Bereitstellung.

 

Funktionsweise und Vorteile des DHKW's

Das Potential der konventionellen Drucklufterzeugung im Bereich der Energieeffizienz wird oftmals nicht hinreichend ausgeschöpft. Dies ist auf mehrere Ursachen zurückzuführen. Zum einen werden bei der Verdichtung von Luft 100 % der mechanischen Energie in thermische Energie umgewandelt. Diese wird häufig nicht oder nur zu einem geringen Prozentsatz genutzt.

Zum anderen liegt das Temperaturniveau der möglichen Wärmenutzung zumeist in Bereichen, die für industrielle Anwendungen nicht ausreichen. So werden zur Verlängerung von Wartungsintervallen und der Standzeit vom Kompressoröl selten Temperaturen von über 75 °C nutzbar gemacht. Zur Anhebung des Temperaturniveaus auf z.B. 90 °C muss zusätzliche thermische Leistung aufgebracht werden. Durch den Einsatz des DHKW's kann hier dauerhaft ein industriell nutzbares Temperaturniveau erreicht werden.

Mit dem Druckluftheizkraftwerk (DHKW) lässt sich theoretisch ein thermischer Wirkungsgrad von über 100 Prozent erzeugen, wobei die Druckluft nur noch ein Nebenprodukt der Wärmeerzeugung darstellt.

Dieser hohe Wirkungsgrad lässt sich konstruktiv durch mehrere in Reihe geschaltete Wärmetauscher zur Auskopplung der anfallenden Abwärme realisieren. Die konsequente Nutzung des Brennwerteffektes sowie die Ausnutzung der Kondensationswärme bei der Druckluftkühlung stellen für Heizsysteme im Niedertemperaturbereich (Rücklauftemperaturen < 40°C) einen bisher nicht erreichten Nutzungsgrad in der Druckluftbereitstellung dar.

Bild: Energieflussdiagramm Druckluft-Wärme-Kraftwerk
Energieflussdiagramm DHKW 08/630 (Temperatur VL 30 °C)

Die praktischen Anwendungsfälle richten sich nach Ihren Druckluftbedarf und der benötigten Temperaturmenge/-niveau in Ihren Anwendungen.

Branche Anteil am Wärmebedarf Energiekosten-Anteil Verhältnis
bis 100°C 100°C bis 500°C über 500°C am Bruttoproduktionswert Strom- zu Brennstoffverbrauch
Kohlebergbau, Torfgewinnung, Gewinnung von Erdgas/Öl 10% 40% 50% 4,0% 17,0%
Erzbergbau, sonstiger Bergbau 5% 2% 93% 9,0% 0,5%
Ernährungsgewerbe, Tabakverarbeitung 58% 42% 0% 1,9% 0,3%
Textil- und Bekleidungsgewerbe 100% 0% 0% 2,0% 0,6%
Holzgewerbe (ohne Herstellung von Möbeln) 50% 50% 0% 3,1% 1,1%
Papier-, Verlags- und Druckgewerbe 34% 66% 0% 3,5% 0,5%
Kokerei, Mineralölverarbeitung, Herstellung von Brutstoffen 5% 2% 93% 0,7% 0,2%
Chemische Industrie 21% 22% 57% 3,4% 0,3%
Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren 42% 58% 0% 2,2% 1,5%
Glasgewerbe, Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden 5% 2% 93% 6,7% 0,2%
Herstellung von Metallerzeugnissen, Metallbearbeitung 65% 13% 22% 3,6% 0,3%
Maschinenbau 65% 13% 22% 0,9% 0,9%
Fahrzeugbau 65% 12% 23% 0,9% 0,9%

 

Grafik: Energiekosten für Strom und Gas
Nettoenergiepreise Industrie inklusive gesetzlicher Umlagen und NNE (Quelle: BDEW; Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.)