Energieeffizienter Betrieb pneumatischer Systeme

Der Einsatz pneumatischer Systeme ist bereits eine der kosteneffizientesten Lösungen im industriellen Bereich, da pneumatische Komponenten oft deutlich günstiger sind als die von hydraulischen oder elektrischen Systemen und das für ihren Betrieb notwendige Medium – die Luft – uns umgibt, also kostenlos verfügbar ist. Damit der kosteneffiziente Betrieb des Systems auch langfristig erhalten bleibt, muss darauf geachtet werden, dem effizienten Betrieb des Systems genügend Aufmerksamkeit zu widmen, da dies unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz leicht zu einer sehr kostspieligen Lösung werden kann. Um unnötige Ausgaben zu vermeiden, ist es wichtig, einige Faktoren zu berücksichtigen.

Die Grundlage pneumatischer Systeme ist die Luft, doch für die Nutzung der Luft als Energie finden drei Energieumwandlungsprozesse statt, weshalb es sich lohnt, diese Prozesse im Auge zu behalten. Zunächst spielt ein Motor im System eine Rolle, der elektrische Energie nutzt und diese in mechanische Bewegung umwandelt – und damit den Kompressor antreibt. Dies ist wichtig zu wissen, da die Verwendung eines qualitativ hochwertigeren Kompressors mit höherem Wirkungsgrad und geringerem Energieverbrauch dazu führen kann, dass weniger elektrische Energie für die Erzeugung der mechanischen Energie verbraucht wird. Unser Kompressor erzeugt unter Verwendung von elektrischer Energie und mit Hilfe von mechanischer Energie Druckluft, die wir bis zur Verwendung in einem Behälter speichern können. Je länger die Lagerdauer, desto größer ist das Maß der erzeugten, aber nicht genutzten Energie, weshalb auch die logistische Entwicklung des Systems wichtig ist. Wenn wir die Energie ohne Lagerung oder mit kurzer Lagerung nutzen können, können wir auch damit das Maß der erzeugten Energie reduzieren. Nach der Erzeugung und Speicherung der Energie wandeln die Empfangseinheiten diese Druckluft wieder in eine Art mechanische Bewegung um und nutzen sie so im Produktionsprozess. Damit dieser Prozess so energieeffizient wie möglich ist, müssen wir natürlich die Menge der verbrauchten Luft reduzieren und den Energieverbrauch der Empfangsgeräte optimieren, indem wir uns dem für das Betriebsminimum erforderlichen Wert annähern. Dies so zu tun, dass sich das Maß der Produktionseffizienz nicht ändert, ist eine schwierige, aber langfristig lohnende Aufgabe – da wir damit neben der Energieeffizienz auch eine positive Wirkung auf die Lebensdauer der Geräte ausüben.

Das Nächste, was wir tun können, ist, unnötig lange Leitungen zu kürzen oder den Betrieb eventuell so umzugestalten, dass die einzelnen Elemente näher zueinander rücken, um so die Distanz zu verringern, über die wir die Luft transportieren müssen – wodurch das Ausmaß und die Möglichkeit von Leckagen und Energieverschwendung reduziert werden. Ähnlich wie bei der Lagerung gilt: Je mehr Zeit bis zur Verwendung vergeht, desto größer ist die unnötig verbrauchte Energie, die Energieverschwendung. Bei der Gestaltung des pneumatischen Systems lohnt es sich, auch der Anordnung der Empfangsgeräte Aufmerksamkeit zu schenken. Es ist wichtig, dass die Anlagen nahe beieinander stehen, sodass nicht nur die Distanz kürzer ist, sondern auf diese Weise der Weg der Luft so lange wie möglich in Richtung aller Anlagen derselbe ist. Dies führt dazu, dass die gesamte Luft durch einen Zweig, durch eine Leitung strömt. Dies minimiert ebenfalls die Anzahl der Leckagefehler, und auf diese Weise wird die Menge der nicht genutzten, aber erzeugten Druckluft geringer sein, sowie der für den Kauf und Ersatz von Leitungen aufgewendete Betrag wird ebenfalls deutlich sinken.

Für den energieeffizienten Betrieb ist die ordnungsgemäße und kontinuierliche Wartung der Empfangsgeräte wichtig. Die Wartung der Empfangsgeräte beugt Korrosion und deren vorzeitigem Verschleiß vor, und die hierfür aufgewendeten Kosten sind in den meisten Fällen verschwindend gering im Vergleich zu den Anschaffungskosten eines neuen Geräts. Durch ordnungsgemäße Wartung kann auch die für den ordnungsgemäßen Betrieb von bereits lange laufenden Geräten erforderliche Energiemenge erheblich reduziert werden, denn wenn ein Gerät schon lange in Betrieb ist, kann es leicht passieren, dass es aufgrund von möglicher Korrosion, Verschleiß und Undichtigkeit eine größere Energiemenge für die Versorgung benötigt, was sich nicht nur auf die verbrauchte Energie, sondern auf das gesamte System auswirkt – denn wir wissen bereits: Wenn der Luftdruck höher ist, ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls größer. Die für die richtige Pflege des Systems notwendigen Informationen haben wir bereits früher in unserem Artikel über die Wartung pneumatischer Systeme zusammengefasst – daher gehen wir hier nicht tiefer darauf ein.

Weiteres Energieeinsparpotenzial birgt jedoch die Verwendung von einfachwirkenden Arbeitszylindern, denn doppeltwirkende Arbeitszylinder erreichen den Ausgangszustand des Geräts dadurch, dass das System dem Gerät nach der Energienutzung einen Hub in die entgegengesetzte Richtung gibt und damit das mechanische Element in seinen ursprünglichen Zustand zurückstößt. Durch Wiederholung dieser zwei Schritte kann ein doppeltwirkender Arbeitszylinder nützliche Arbeit verrichten. Im Gegensatz dazu stellen einfachwirkende Geräte den Zylinder mit Hilfe einer Feder in ihren ursprünglichen Zustand zurück, wofür keine weitere Portion Luft verbraucht wird, sodass der Betrieb des Geräts weniger Energie verbraucht. Es ist wichtig anzumerken, dass der Energieverbrauch nicht halb so hoch sein wird, da der Prozess des Ausfahrens wegen der Feder mehr Energie benötigen wird, weil die Feder minimal dagegenhält.

Zusammenfassend lässt sich also sagen: Wenn wir ein energieeffizientes pneumatisches System gestalten und betreiben wollen, sind die Anordnung des Systems, die Länge der Leitungen, die Wartung unserer Geräte und deren Funktionsprinzip die wichtigsten Aspekte, die wir berücksichtigen müssen. Wenn wir diese beachten und alle entsprechend unseren Möglichkeiten optimieren, können wir sicher sein, dass unser pneumatisches System auf die kosteneffizienteste Weise arbeitet.