Wie hoch sind die Lastgrad und der Wirkungsgrad eines Druckluftkompressors?

Was ist die Lastquote eines Druckluftkompressors?

AuslastungsgradSie wird üblicherweise verwendet, um zu beschreiben, in welchem Umfang ein Kompressor im realen Betrieb den Gasbedarf deckt. Häufig werden zwei unterschiedliche Berechnungsansätze angewendet: Zum einen der Vergleich des tatsächlichen Fördervolumens mit dem Nennfördervolumen, zum anderen der Vergleich der Lastlaufzeit mit der Gesamtbetriebszeit.

• Der Gasbedarf ist hoch, die Beladungszeit ist lang, und der Lastfaktor ist in der Regel relativ hoch.
• Die Gasverbrauchsschwankungen sind groß, es kommt häufig zu Entlastungen oder Leerläufen, und der Lastgrad ist in der Regel niedrig.
• Bei der Parallelschaltung mehrerer Geräte wird die Auslastung eines einzelnen Geräts zudem durch die Regelungsstrategie beeinflusst.

Ist eine höhere Auslastung immer besser?

Eine hohe Auslastung bedeutet nicht zwangsläufig einen optimalen Betriebszustand. Wird eine Anlage über längere Zeit nahe an ihrer Nennbelastung betrieben, sind Temperaturanstieg, Wartungsintervalle, Luftqualität sowie der Systemreserveanteil zu beachten. Ideal ist ein Abgleich zwischen dem Gasbedarf und der Versorgungskapazität, um häufige An‑/Abschaltvorgänge, Leerlaufbetrieb und unnötige Energieverluste zu minimieren.

Ist die Auslastungsrate über einen längeren Zeitraum hinweg zu niedrig, deutet dies häufig auf eine zu groß dimensionierte Auslegung, ein unzureichendes Druckluftmanagement oder Leckagen im Rohrleitungssystem hin. In einem solchen Fall kann selbst bei einwandfreiem Betrieb der Anlage der Gesamtenergieverbrauch steigen.

Welche Kennzahlen sind für die Betriebseffizienz maßgeblich?

Die Betriebseffizienz eines Druckluftkompressors lässt sich nicht allein anhand eines einzelnen Parameters beurteilen; in der Regel sind folgende Kennwerte zur Einschätzung heranzuziehen:

• Spezifische LeistungDie auf das spezifische Hubvolumen bezogene Eingangsleistung ist eine wichtige Grundlage zur Bewertung der Energieeffizienz.
• Leerlaufverluste: Auch im Leerlauf oder bei ausgeschaltetem Betrieb verbraucht das Gerät weiterhin elektrische Energie; ein zu hoher Anteil an diesem Verbrauch beeinträchtigt die Gesamteffizienz.
• Systemdruckdifferenz: Eine verstopfte Filtereinheit sowie ein zu hoher Leitungsdruckverlust erhöhen den zusätzlichen Energieverbrauch.
• Leckrate: Leckagen in der Druckluftversorgung führen unmittelbar zu einem Verschwendung von Druckluft.
• AbwärmenutzungDie Rückgewinnung von Abwärme kann das Gesamtenergieeffizienzniveau des Systems erhöhen.

Der Zusammenhang zwischen Lastgrad und Wirkungsgrad

Im Allgemeinen ist der Betrieb eines Druckluftkompressors unter konstanter Last energetisch günstiger als ein häufiger Leerlauf-, Entlastungs‑ oder Teillastbetrieb. Bei einem zu niedrigen Lastgrad muss das Gerät dennoch einen Grundbetrieb aufrechterhalten; der Anteil der Leerlaufverluste am Gesamtenergieverbrauch steigt und senkt damit die Gesamteffizienz des Systems.

Allerdings gibt es keinen einheitlichen, festen Wert für die optimale Auslastungsrate; diese ist vielmehr abhängig von der jeweiligen Maschinenkonfiguration, dem Regelverfahren, dem Gasverbrauchsprofil, den Druckeinstellungen sowie dem Wartungszustand und muss daher ganzheitlich beurteilt werden. Bei frequenzgeregelter Steuerung oder bei Parallelbetrieb kann eine sinnvolle Laststeuerung die durch niedrige Auslastung verursachten Effizienzverluste mindern.

Wie lässt sich die Last und der Wirkungsgrad einer örtlich installierten Druckluftmaschine beurteilen?

• Erfassen Sie den Betriebsstrom, die Belastungszeit, die Entlastungszeit sowie die Änderungen des Abgasdrucks.
• Ermitteln Sie den Stromverbrauch je Einheit der Gasproduktion und beobachten Sie die Entwicklung der spezifischen Leistung.
• Überprüfen Sie, ob an den Rohrleitungsanschlüssen, Ventilen und Gasbehältern Leckagen vorliegen.
• Prüfen Sie, ob Filterelemente, Kühler und Ansaugkanäle ordnungsgemäß gewartet wurden.
• Die Druckeinstellungen sowie die Anfangs‑ und Abschaltreihenfolge der Geräte sind entsprechend den Spitzen‑ und Tiefphasen des Gasverbrauchs anzupassen.

Zusammenfassung

Die Auslastungsrate eines Druckluftkompressors gibt an, inwieweit der Luftbedarf mit der Leistungsfähigkeit der Anlage abgestimmt ist; die Betriebseffizienz hingegen wird durch die spezifische Leistungsaufnahme, die Leerlaufverluste, den Zustand des Rohrleitungssystems sowie das Wartungsniveau bestimmt. Eine möglichst hohe Auslastungsrate allein ist nicht zielführend; vielmehr sind Stabilität, ein angemessener Betriebsbereich und geringe Leerlaufzeiten die entscheidenden Kriterien. Zur Ermittlung präziser Kennwerte sind sowohl die betrieblichen Daten vor Ort als auch entsprechende Energieverbrauchsmessungen heranzuziehen.