Der Betriebsleiter 6/2020

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DRUCKLUFTTECHNIK I SPECIAL 25 Jahre Drehzahlregelung Wie Atlas Copco einen Meilenstein in der Kompressortechnik setzte Vor 25 Jahren brachte Atlas Copco als erster Hersteller einen ölein- gespritzten Schraubenkompressor mit drehzahlregelbarem Antrieb auf den Markt (VSD). Bis dahin waren nur Volllast-Leerlauf-Kompressoren verfügbar, die eine ganze Reihe von Nachteilen mit sich brachten. Die Drehzahlregelung brachte Betreibern auf Anhieb Energieersparnisse von einem Drittel – und die Technologie wird bis heute kontinuierlich weiterentwickelt. Autoren: Stephanie Banse und Thomas Preuß, Journalisten in Hamburg und Königswinter Wie „Der Betriebsleiter“, dem wir an dieser Stelle zum 60. Geburtstag gratulieren, feiert auch Atlas Copco in diesem Jahr ein Jubiläum: Vor 25 Jahren, 1995, brachte der Hersteller die ersten drehzahlgeregelten Kompressoren auf den Markt, damals mit 90 kW Leistung. Erkennbar sind Maschinen mit dieser Technologie, die inzwischen für Atlas- Copco-Kompressoren mit Leistungen von 5 bis 315 kW erhältlich ist, bis heute am Kürzel „VSD“ – für „Variable Speed Drive“. „Die Entwicklung war damals eine Revolution der Kompressortechnik“, sagt Dirk Villé, Geschäftsführer der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen, über die Einführung der Drehzahlregelung. „Unsere Kunden konnten bei der Druckluftversorgung in vielen Fällen etwa ein Drittel ihrer Energiekosten auf einen Schlag einsparen.“ Heute sei eine Druckluftstation ohne mindestens einen drehzahlgeregelten Kompressor fast undenkbar, zumindest bei schwankendem Bedarf. „Aber vor 25 Jahren war das unsere Weltneuheit auf der Hannover Messe.“ Wie die „Revolution“ damals bei den Kunden ankam, daran erinnert sich Bernd Wälter sehr gut. Wälter ist technischer Berater und Verkäufer Industriedruckluft bei Atlas Copco in Essen und arbeitete schon Mitte der 1990er Jahre im Außendienst. „Direkt nach der Vorstellung des GA 90 VSD auf der Hannover Messe habe ich meine ersten VSD-Maschinen verkauft: an eine Druckerei in Essen und einen Süßwarenhersteller in Soest.“ Die Kunden waren von der neuen Technik schnell überzeugt: „Wir haben das enorme Einsparpotenzial der Drehzahlregelung durch Messungen dokumentiert“, sagt Bernd Wälter. „Das war damals neu. Allein der Messaufbau dauerte einen halben Tag. Wir hatten einen Elektriker dabei, der musste bei den Wettbewerbskompressoren zum Teil erst die Kontakte suchen. Heute geht das mit weniger Aufwand, wir machen nun eine Phasenmessung.“ Messungen und Simulationen zeigen Einsparpotenzial auf Mit den Messungen wurde der Stromverbrauch erfasst, und es wurden mögliche Einsparungen durch eine VSD-Maschine und zum Teil auch schon durch Wärmerückgewinnung simuliert und dokumentiert. „Die Werte haben wir dem tatsächlichen Ver- 54 Der Betriebsleiter 06/2020 www.derbetriebsleiter.de
Vorteile der VSD-Technologie im Überblick n Extrem hohe Energieeffizienz, da keine Leerlaufverluste anfallen und die Maschinen nicht im entlasteten Betrieb laufen. Somit wird keine Energie verschwendet. n Lästiges und teures Abblasen wird überflüssig, Druckluftverluste werden vermieden. n Theoretisch unbegrenzte Starthäufigkeit der Motoren. n Strom- und Drehmomentspitzen entfallen. Damit wird das Stromnetz entlastet, und die Antriebselemente werden geschont. n Inzwischen steht in der zweiten Generation (VSD + ) eine noch bessere Technologie zur Verfügung. Die aktuellen Baureihen arbeiten mit einem ölgekühlten Permanentmagnetmotor, der die höchste Effizienzklasse gemäß IE5-Referenzwerten aufweist. brauch gegenübergestellt“, führt Wälter weiter aus. „Mit unseren Messungen konnten wir aufzeigen, dass sich die Energiekosten drastisch reduzieren ließen: Zunächst einmal sank durch die Drehzahlregelung der Stromverbrauch; und wenn man mit der Wärmerückgewinnung auch noch die Heizung sinnvoll unterstützen konnte, machte sich das beim Öl- oder Gasverbrauch – oder anderen Energieträgern, die die Kunden zum Heizen nutzten – deutlich bemerkbar.“ Mit den Messungen konnten die Atlas- Copco-Fachleute ihren Kunden exakt darlegen, wie viel sie sparen konnten und wann sich die Investition amortisierte. Das Einsparpotenzial allein durch die Drehzahlregelung beziffert Wälter auf 20 bis 30 Prozent. „Und es lag noch weit höher, wenn auch die Verdichtungswärme zurückgewonnen und genutzt werden konnte! Daran hat sich bis heute auch nichts geändert.“ Für viele sei das damals fast wie ein Traum gewesen. „Besonders bei den größeren Unternehmen, die wir damals mit dem GA 90 VSD im Fokus hatten, ging es um richtig hohe Summen.“ Entsprechend groß sei das Kundeninteresse gewesen, zumal sich die Anlagen in der Regel in ein bis eineinhalb Jahren amortisierten. Wurde zunächst die Kundschaft besucht, die für den GA 90 VSD von der Größenordnung her in Frage kam, begann Atlas Copco schnell, die Technologie auch auf andere Leistungsklassen auszudehnen. „Unsere Messungen zeigten auch bei kleineren Unternehmen hohe Einsparmöglichkeiten auf“, blickt Bernd Wälter zurück. „Dann kam als nächstes der GA 50 VSD als logische Konsequenz hinzu, eine Maschine mit 50 Kilowatt. Damit konnten auch Kunden mit geringerem Druckluftbedarf von der neuen Technik profitieren.“ Mit den Jahren hat sich die Drehzahlregelung dann auch bei den noch kleineren Maschinen durchgesetzt. Die derzeit kleinsten Maschinen, GA 5 VSD + , sind erst seit wenigen Monaten auf dem Markt. Technologie kontinuierlich verbessert Heute ist die integrierte Drehzahlregelung bei Atlas Copco sowohl für die öleingespritzten Maschinen (GA-Serie) als auch die ölfrei verdichtenden Kompressoren und Gebläse erhältlich (Z-Serien). Dabei wurde die Technologie über die Jahre auf alle Leistungsklassen ausgeweitet und kontinuierlich verbessert – was seit einiger Zeit durch das neue „+“ im Kürzel („VSD + “) sichtbar wird. Damit können heute Betriebe jeder Größe von den hohen Effizienzsteigerungen profitieren. „Die VSD-Technik war für uns ein perfekter Türöffner bei Neukunden“, blickt Bernd Wälter noch einmal das Vierteljahrhundert zurück. „Denn die Messungen waren kostenlos und unverbindlich. Und wenn man den Unternehmen dann dargelegt hatte, wie viel sie mit dem neuen System einsparen können, war das fast ein Selbstläufer.“ Mit der Drehzahlregelung hatte Atlas Copco ein Alleinstellungsmerkmal. „Unser GA 90 VSD hatte einen Regelbereich von 10 bis 100 Prozent bei einer Stellfläche von zwei Quadratmetern. Das heißt, die eine Maschine hat praktisch fünf bis sechs Kompressorgrößen in sich vereint. Das konnten unsere Marktbe- VERFÜGBAR- KEIT UND EFFIZIENZ In Zukunft haben alle Kompressoren noch mehr Sensoren. So erkennen wir Probleme, bevor sie entstehen, und können die Verfügbarkeit und Effizienz weiter optimieren. DIRK VILLÉ Geschäftsführer, Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik, Essen gleiter nur mit mehreren Maschinen in unterschiedlichen Größen in Kombination abbilden.“ Und der GA 90 VSD hatte schon damals eine integrierte Steuerung. „Der wurde nach dem Plug-and-play-Prinzip angeschlossen und ist eigenständig gelaufen – genau wie heute!“ Bilder: Atlas Copco; Adobe Stock/Bocos Benedict www.atlascopco.de 02 01 Vor 25 Jahren brachte Atlas Copco die ersten drehzahlgeregelten Kompressoren auf den Markt, damals mit 90 kW Leistung 02 Die drehzahlgeregelten Kompressoren sind am Kürzel „VSD“ oder „VSD + “ im Namen erkennbar; hier zwei aktuelle Modelle 01 www.derbetriebsleiter.de Der Betriebsleiter 06/2020 55
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