Energieeffizienz durch angepasste Regelungsstrategien

Für die Auswahl und Parametrierung einer geeigneten Regelung müssen die folgenden Bedarfsparameter bekannt sein: der zeitliche Verlauf des Volumenstroms, die Höhe und Dauer der Spitzenlasten, die Gleichzeitigkeiten der Verbraucher, der notwendige Mindestdruck am ungünstigsten Entnahmepunkt sowie betriebliche Schwankungen (etwa Schichtbetrieb). Messdaten aus Energie- und Druckmessungen liefern eine objektive Grundlage; in vielen Betrieben gehen über 30 % der erzeugten Druckluft aufgrund von Leckagen, überhöhtem Druck und ineffizienter Steuerung verloren. Ein ISO-11011-Audit oder AIRScan-Messung erfasst Volumenstrom, Druck, Energieverbrauch und Leckagen und ermöglicht die Priorisierung von Maßnahmen zur Optimierung.

Die erhobenen Bedarfsdaten werden im FM einer Plausibilitätsprüfung unterzogen. Dabei wird überprüft, ob Spitzenlasten durch die Anzahl und Leistung der Verbraucher gerechtfertigt sind und ob die angenommenen Betriebsstunden den realen Laufzeiten entsprechen. Fehleinschätzungen können zu ineffizientem Überdruckbetrieb oder instabiler Versorgung führen. Beispielsweise führt eine überdimensionierte Kompressorstation ohne passende Steuerung in Handwerksbetrieben zu hohen Leerlaufzeiten mit rund 30 % Energieverbrauch ohne Liefermenge. Daher sollten Verbrauchsmessungen, Leckageprüfungen und Daten aus Produktionssteuerungen regelmässig überprüft und dokumentiert werden.

Eine effiziente Regelung orientiert sich am tatsächlichen Bedarf und vermeidet Energieverschwendung durch überhöhten Druck oder lange Leerlaufzeiten.

Der Netzdruck wird so niedrig wie möglich, aber so hoch wie nötig gewählt. Als Faustregel gilt, dass ein zusätzlicher bar Druck 6–10 % mehr Stromverbrauch verursacht. Daher sollten die Mindestdruckanforderungen der Verbraucher erhoben werden und Sicherheitszuschläge zurückhaltend eingesetzt werden. Das Regelband (Differenz zwischen Ein- und Ausschaltdruck) wird so eingestellt, dass die Kompressoren nicht unnötig häufig schalten; übergeordnete Steuerungen können ein sehr enges Band von wenigen Zehntel bar realisieren. Für Verbraucher mit höherem Druckbedarf empfiehlt sich der Einsatz von lokalen Boostern oder einem separaten Hochdrucknetz, um das Gesamtsystem nicht auf den höchsten Druck betreiben zu müssen.

Bei Anlagen mit mehreren Kompressoren wird konzeptionell eine Führungsmaschine definiert, die die Grundlast abdeckt. Weitere Aggregate werden bei festgelegten Zuschaltpunkten zugeschaltet und bei Unterschreitung definierter Abschaltpunkte wieder deaktiviert. Eine Rotationslogik sorgt dafür, dass alle Maschinen gleichmäßig genutzt werden und Wartungsintervalle planbar bleiben. Überdimensionierte Kompressoren, die nicht in die Steuerung integriert sind, führen zu häufigen Last-/Leerlauf-Wechseln und hohem Verschleiß; daher sollten alle Aggregate in die zentrale Steuerung eingebunden und bedarfsabhängig betrieben werden.

Druckluftbehälter dienen als Puffer, um kurzfristige Lastspitzen zu absorbieren und den Druck innerhalb des Regelbandes zu stabilisieren. Ausreichend dimensionierte Speicher reduzieren Schaltvorgänge, verlängern die Lebensdauer der Kompressoren und ermöglichen eine feinere Druckregelung. Im FM-Kontext genügt eine konzeptionelle Dimensionierung auf Basis des Lastprofils; häufig wird ein Volumen von 10 Litern je 1 m³/min Liefermenge als Orientierungswert genannt. Entscheidend ist, dass die Behälter zugänglich, sicher zu entleeren und entsprechend den Druckgeräteregeln geprüft sind.

Eine wirksame Regelung erfordert den Einsatz geeigneter Mess- und Regelgrößen. Dazu zählen mindestens: Netzdruck (Soll- und Ist-Wert), Betriebszustand der Kompressoren (Laufzeit, Last oder Leerlauf), Störmeldungen, Temperaturen und Energieverbrauch (z. B. spezifischer Energiebedarf in kWh/m³). Moderne Steuerungen übertragen diese Daten an ein Monitoring-System, das Trends visualisiert und Abweichungen frühzeitig erkennt. Auf dieser Basis können Parameter angepasst und Wartungsentscheidungen getroffen werden.

Die Betreiberverantwortung für technische Anlagen ist rechtlich definiert und kann auf verschiedene Akteure delegiert werden.

Die rechtlichen Rahmenwerke umfassen neben der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) auch die GEFMA-Richtlinie 190 zur Betreiberverantwortung und die VDI-Richtlinie 3810 zum Betreiben und Instandhalten von Gebäuden.

Im laufenden Betrieb werden Routineprozesse etabliert, um die Regelungsparameter zu überwachen und gegebenenfalls anzupassen. Dazu zählen regelmäßige Auswertungen der Drucktrends, der Laufzeiten und der Schalthäufigkeiten sowie ein Vergleich der Energiekennzahlen mit den Sollwerten. Bei anhaltend erhöhter Leerlaufzeit oder steigenden Druckverlusten sollte die Steuerung überprüft und gegebenenfalls nachjustiert werden. Moderne Monitoring-Plattformen sammeln die Messdaten, stellen sie in Dashboards dar und geben bei Abweichungen automatisch Alarm. Um Leckageverluste zu reduzieren, sollten Netzabschnitte außerhalb der Betriebszeiten abgesperrt werden; regelmäßige Ultraschall-Leckageprüfungen senken die Energiekosten um bis zu 50 %.

Die Regelungsstrategie beeinflusst unmittelbar den Verschleiß und den Wartungsbedarf der Anlage. Häufige Last-/Leerlauf-Wechsel belasten Motor und Verdichter; bei überdimensionierten Kompressoren wurden Leerlaufanteile von 30–50 % beobachtet. Eine optimierte Regelung mit ausreichend Speichervolumen reduziert diese Zyklen und ermöglicht planbare Wartungsfenster. Drehzahlgeregelte Kompressoren verlängern die Lebensdauer durch sanfte Anlaufvorgänge und geringere Belastung. Im Störfall sollte die Steuerung definierte Notbetriebsmodi vorsehen, um die Versorgung zu sichern und Schäden zu vermeiden. Bei Wartungsarbeiten an einzelnen Kompressoren muss das System über Bypass- oder Reservekapazitäten verfügen, damit der Betrieb ohne Unterbrechung fortgesetzt werden kann.

Diese Unterlagen bilden die Grundlage für einen transparenten, sicheren Betrieb der Druckluftanlage und ermöglichen eine kontinuierliche Optimierung.