Intelligente und bedarfsgerechte Auslastung des Druckluftsystems in der Produktion

Die GEDIA Automotive Gruppe besteht seit über 100 Jahren und produziert seit 1955 Karosseriepressteile und Schweißbaugruppen für die Automobilindustrie in der ganzen Welt. Heute beschäftigt das Unternehmen mehr als 4.300 Mitarbeitende an acht Produktionsstätten und ist an Joint Venture- und Forschungsunternehmen beteiligt.

Druckluft ist ein wichtiger Energieträger, der in etwa 70 % aller Industriebereiche zum Einsatz kommt. Gleichzeitig ist Druckluft teuer und energieaufwendig in der Erzeugung und damit ein relevanter Kostenfaktor in der Produktion. Ein Hindernis bei der Optimierung des Druckluftsystems ist der dezentralisierte Hauptstandort in Attendorn (NRW) mit sechs Werken. So sind vier unterschiedliche Typen von Kompressorstationen entstanden. Die zwingend erforderlichen Stand-by- bzw. Leerlaufkosten der Kompressoren zur Vermeidung eines Defekts verschwenden Energie und sind wirtschaftlich ineffizient. Ferner hat GEDIA festgestellt, dass zu hohe Herstellerangaben für die Reservedruckluft bezüglich der Produktionsmaschinen zu unnötigen Überkapazitäten des Druckluftsystems führen.

Nachdem eine übergeordnete Steuerung des Kompressor-Herstellers (Kaeser Kompressoren SE) auf den Markt gebracht wurde, hat GEDIA dies als Startpunkt zur Optimierung des kompletten Systems genommen. Basierend darauf werden Messpunkte zur genauen Ermittlung der Verbrauchs- und Druckwerte zur Gewährleistung eines stabil bleibenden Luftdrucks für die Maschinen gesetzt. Dabei werden sämtliche Volumenströme gemessen, die wiederum über einen Mess- bzw. Zeitraum detaillierte Aussagen darüber zulassen, ob ein Kompressor effizient betrieben wird. Ein daraus resultierendes Ergebnis sind der Umbau einer Kompressorstation, der Abbau zweier großer Kompressoren sowie der Einbau eines kleinen Kompressors, der beispielsweise über das Wochenende bei weniger Betrieb die Arbeit der großen Kompressoren ersetzt. Darüber hinaus konnten die Herstellerangaben der benötigten Druckluft für die jeweiligen Maschinen neu bewertet werden. Hierbei hat GEDIA eine Reduzierung des Drucks am Netz bis zu einem Punkt vorgenommen, an dem noch sicher produziert werden kann. In Zahlen gesprochen heißt dies, dass durch den Verzicht auf theoretische Reserveangaben das Netz mit 6,5 bar anstelle von 7,5 bar betrieben wird. Durch diese klein erscheinende Differenz kann eine große Menge an Energie (über 35%) eingespart werden. Möglich ist dies durch die intelligente Steuerung des Druckluftangebots mittels eines adaptiven 3-D-advanced-Algorithmus basierend auf den Verbrauchs- und Druckmessungen an den implementierten Messpunkten. Dabei werden auch Schalt- und Regelverluste, Druckflexibilität, Betrieb am Frequenzumrichter und Verluste im Leerlaufbetrieb in das Optimierungsverfahren mit einberechnet. Anschließend wird das erreichbare mögliche Optimum simuliert und die jeweiligen Kompressoren werden angesteuert, wobei der Bedarfsdruck maßgebend ist.