Effiziente Drucklufterzeugung für Tiefkühltorten und Brötchen bei Coppenrath & Wiese

Neueste Technologie der Drehzahlregelung

Die Druckluftstation im Werk CW3 wurde im Sommer 2020 erneuert

Coppenrath & Wiese hat seine Drucklufterzeugung von 2017 bis 2020 komplett auf ölfrei verdichtende Kompressoren der Baureihe ZR VSD+ und modernste übergeordnete Steuerungen von Atlas Copco umgestellt. Die Kompressoren arbeiten mit einem neu konzipierten Antriebsstrang, mit darauf abgestimmten, neu entwickelten Verdichterelementen sowie mit integrierten, effizienten Adsorptionstrocknern. Dadurch sank der Strombedarf bei den Druckluftkompressoren um 20 Prozent. Zudem nutzt die Dr.-Oetker-Tochter die Verdichtungswärme, um die Heizung zu unterstützen und das Brauchwasser in der Produktion aufzuheizen.

Modelle mit integriertem, effizienten Drehtrommeltrockner

Die neuen ZR-Kompressoren von Atlas Copco verfügen in der Full-Feature-Variante, wie sie in der Conditorei installiert sind, übrigens allesamt über einen eingebauten Drehtrommeltrockner des Typs MD 400 VSD. Diese spezielle Bauart eines Adsorptionstrockners hat Atlas Copco für Drucktaupunkte von bis zu -30 Grad Celsius und das Zusammenspiel mit ölfrei verdichtenden Schraubenkompressoren entwickelt. Der MD erzeugt die hohe Druckluftqualität in Bezug auf die Restfeuchte weitaus effizienter als andere Trockner - nämlich ohne Heizelemente, Gebläse und zusätzliche Energie. Stattdessen arbeiten die MD-Trockner nach dem „Heat-of-Compression“-Prinzip: Um das Adsorptionsmittel zu regenerieren, nutzen sie energetisch die Verdichtungswärme des Kompressors. Damit trocknen sie die Druckluft sehr effizient: Für ihren Betrieb sind nur etwa 120 W an elektrischer Leistung nötig - und keine FCKW-haltigen Kältemittel. Die früher bei Coppenrath & Wiese verwendeten Kältetrockner arbeiteten erstens mit einem Kältemittel, zweitens mit etwa 5 kW elektrischer Leistung pro Gerät - verbrauchten also rund 40 mal so viel Energie wie die aktuellen integrierten Adsorptionstrockner. Die sind damit in doppelter Hinsicht umweltfreundlicher.

Restfeuchte geht bei Drucktaupunkt von -25 Grad Celsius gegen Null

Coppenrath & Wiese arbeitet mit einem Gesamt-Drucktaupunkt von etwa -25 Grad Celsius, zum Teil werden sogar -35 Grad Celsius erreicht. Der Drucktaupunkt besagt, dass sich oberhalb der genannten Temperaturen keine Feuchtigkeit im Leitungssystem oder in den Maschinen niederschlagen kann. „Bei den Kältemitteltrocknern betrug der Drucktaupunkt drei Grad Celsius“, sagt Wolfgang Menger. Zwar habe das im Prinzip ausgereicht. Trotzdem fühle er sich mit dem nun sehr weit unter dem Gefrierpunkt liegenden Drucktaupunkt viel wohler - nicht nur wegen der höheren Effizienz, sondern auch, weil sich jegliche Partikel und Aerosole gern an Feuchtigkeit binden. Das führt dazu, dass der Adsorptionstrockner durch die höhere Entfeuchtung automatisch mehr unerwünschte Bestandteile aus der Druckluft herausholt als ein Kältetrockner, was wiederum die Filtertechnik entlastet.

Die umfasst bei Coppenrath & Wiese übrigens auch in den neuen Druckluftstationen weiterhin je einen Aktivkohlefilter - nebst dem üblichem Staubfilter hinter jedem Kompressor: „Denn etwaige Kontaminationen der Außenluft, und seien sie noch so klein, dürfen auf gar keinen Fall in das Leitungsnetz und an die Produktionslinien der Sahnetorten oder Brötchen gelangen“, begründet Wolfgang Menger. Zum Hintergrund ergänzt Atlas-Copco-Vertriebsingenieur Heiko Reitz: „Natürlich verdichten unsere Kompressoren aller Z-Serien absolut ölfrei, tragen also durch den Verdichtungsprozess keinerlei Öl oder Aerosole in den Luftstrom ein.“ Die Druckluftqualität gemäß ISO 8573-1, Klasse 0, habe der TÜV Atlas Copco auch per Zertifikat bestätigt. „Aber selbst unsere Kompressoren können die Ansaugluft nicht sauberer machen, als sie ist. Deshalb sollte man in Fällen wie hier auf jeden Fall noch eine entsprechende Filtertechnik ergänzen.“

Spezifischer Energieverbrauch nur noch bei knapp über 0,1 kWh/m3 Druckluft

Die Modernisierung der gesamten Drucklufterzeugung ergibt in Mettingen heute den sehr niedrigen spezifischen Energieverbrauch von nur 0,103 Kilowattstunden pro Kubikmeter Druckluft (kWh/m3) - inklusive der eingebauten Adsorptionstrockner. „Früher lagen wir bei 0,125 Kilowattstunden pro Kubikmeter, und das war noch ohne den Energieverbrauch unserer damals eingesetzten Kältetrockner gerechnet“, betont Wolfgang Menger. Die hohe Effizienz ist im Wesentlichen der druckabhängigen Regelung der neuen Kompressoren zu verdanken. „Heute haben wir viel weniger Starts und Stopps“, sagt der Energiemanager. „Die alten Maschinen waren nicht drehzahlgeregelt und hatten daher sehr viele Schaltspiele mit viel Leerlauf. Das ist heute nicht mehr so. Nun können wir in einem sehr engen Druckband im Bereich von 6,59 bis 6,61 bar fahren, also praktisch ohne Schwankungen.“ Die alten Kompressoren hätten bei 7,2 bar ein- und bei 7,8 bar ausgeschaltet. „Man kann also sagen, dass wir das Druckband grob um 1 bar gesenkt haben“, überschlägt Menger. Und jedes Bar weniger Druck senkt den Energiebedarf von Kompressoren um etwa 7 Prozent.

Der Druck wird in allen Stationen von dem Optimizer 4.0 kontrolliert, der neuen, Industrie 4.0 tauglichen übergeordneten Steuerung von Atlas Copco. Er regelt den effizienten Einsatz aller Kompressoren und lastet sie innerhalb ihrer Stationen gleichmäßig aus. Zudem kann Menger die Verbrauchswerte für jede Maschine direkt am Optimizer sowie am PC ablesen: Volumenstrom, Energieverbrauch, Druckband, Betriebsstunden mit Auslastung und mehr. Das macht Effizienzsteigerungen sichtbar und erlaubt kontinuierliche Prozessverbesserungen im Sinne der ISO 50001.

„Die Effizienz ist über den gesamten Regelbereich sehr gut, und auch der Optimizer macht seine Arbeit hervorragend“, fasst Wolfgang Menger die Vorteile der neuen Maschinen und der Zusammenarbeit mit Atlas Copco noch einmal zusammen. „Die Maschinen werden gleichmäßig ausgelastet, und aufgrund der optimalen Isolierung unter der Schallhaube laufen sie erheblich leiser als unsere früheren Kompressoren.“ Auch dass er sich jederzeit an seinen Ansprechpartner bei Atlas Copco, Heiko Reitz, wenden könne, gefalle ihm gut. „Aber wir haben einen Full-Service-Vertrag über sieben Jahre mit Atlas Copco abgeschlossen, inklusive Garantieverlängerung. Da läuft der Service von allein und ich erwarte nicht allzu viel Gesprächsbedarf, wenn die Umrüstungsarbeiten in CW3 Anfang 2021 komplett abgeschlossen sein werden.“