Lager Westfalenpost Hagen, Bild: Atlas Copco

An sieben Rotationsdruckmaschinen werden die Ausgaben der Westfälischen Rundschau, der Westfalenpost Hagen und Teilausgaben der WAZ produziert. Bild: Atlas Copco

Effizienz steigern, Versorgung sichern: So lautete die Vorgabe, als im Druckzentrum Hagen vor zwei Jahren die Sanierung der Druckluftversorgung anstand. Die alten Maschinen aus den frühen 1990er Jahren konnten die Anforderungen an Betriebssicherheit und Energieeffizienz nicht mehr optimal erfüllen. Heute stellen drei drehzahlgeregelte Schraubenkompressoren aus der GA-Serie von Atlas Copco die benötigte Druckluft bereit. Die effizientere Fahrweise der neuen Station sowie ein um 1,5 bar geringerer Betriebsdruck senken den Energieverbrauch um mehr als 30 Prozent. Der Betreiber geht von einer Amortisationszeit von drei Jahren aus.

Kompressoren, Bild: Atlas Copco
Seit Februar 2017 arbeiten im Druckzentrum drei Kompressoren des Typs GA 75 VSD FF von Atlas Copco. Bild: Atlas Copco

14 Millionen Druckstücke laufen jede Woche durch die Rotationsdruckmaschinen und Versandlinien im Druckzentrum Hagen, einer Druckerei der Essener Funke Mediengruppe. Insgesamt 160 Mitarbeiter sind von Sonntag bis Freitag rund um die Uhr im Einsatz, bringen Politisches, Kulturelles, Lokales aufs Papier und drucken jede Menge Anzeigenblätter. Tageszeitungen machen einen Großteil der Palette aus, die Gruppe gibt etwa das Hamburger Abendblatt und die Berliner Zeitung heraus. Die Druckzentren in Essen, Hagen, Braunschweig und Erfurt produzieren nicht nur die verlagseigenen Titel, sondern auch Fremdaufträge.

„Wir drucken hier die Ausgaben der Westfälischen Rundschau, der Westfalenpost Hagen und Teilausgaben der WAZ“, erklärt Klaus-Dieter Strauß, Gruppenleiter E-Werkstatt Hagen. Er ist zusammen mit Werkstattleiter Jens Kaffka zuständig für die Druckluftversorgung. „Mit unseren Bestück- und Versandanlagen können wir bis zu 20 Beilagen in eine Zeitung beziehungsweise in ein Anzeigenblatt einfügen.“

Bild: Druckzentrum Hagen

„Der Stromverbrauch für die Drucklufterzeugung sank im ersten Betriebsjahr der neuen Anlage um knapp 200.000 Kilowattstunden beziehungsweise um 31 Prozent.“

Jens Kaffka, Werkstattleiter im Druckzentrum Hagen

 

Bild: Atlas Copco

„Unseren Druckluftbedarf decken wir mit ein bis zwei Kompressoren. Der dritte dient jeweils als Redundanz. Alle 30 bis 40 Stunden wechseln sich die Maschinen ab.“

Klaus-Dieter Strauß, Gruppenleiter E-Werkstatt im Druckzentrum Hagen

 

Bild: Atlas Copco

„Die neuen drehzahlgeregelten GA-Kompressoren wurden mit 20 Prozent vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert. Durch die Förderung und die jährlichen Energieeinsparungen wird sich die neue Druckluftanlage bereits in rund drei Jahren amortisiert haben.“

Bernd Wälter, technischer Berater bei Atlas Copco

 

Druckluftverbrauch unterliegt starken Schwankungen

Druckluft wird an den Rotationsdruckmaschinen und Falzapparaten benötigt, außerdem für die Plattenherstellung und an den Versandlinien. „Unser Druckluftverbrauch ist von großen Schwankungen gekennzeichnet“, erläutert Strauß. „Den größten Bedarf haben wir jede Nacht beim Andruck um 22 Uhr. Da fahren alle Maschinen gleichzeitig hoch und benötigen dann zum Teil 420 Liter pro Sekunde. Im Schnitt liegt der Verbrauch bei 240 Litern pro Sekunde, die Grundlast am Wochenende bei 60 Litern pro Sekunde.“ Das Thema Versorgungssicherheit steht durch das genau bemessene Zeitfenster für den nächtlichen Druck der Tageszeitungen an erster Stelle. Fast ebenso wichtig ist die energieeffiziente Bereitstellung der benötigten Druckluft.

200.000 Kilowattstunden in einem Jahr gespart

Funke Versandlinie, Bild: Atlas Copco
14 Millionen Druckstücke laufen jede Woche durch das Druckzentrum. Bild: Atlas Copco

„Wir haben ein Energiemanagementsystem (EMS) nach ISO 50001 etabliert“, berichtet Jens Kaffka. „Einmal pro Monat diskutieren wir im Team mit den Abteilungsleitern und unserem EMS-Beauftragten die Verbrauchswerte und Reduktionsmöglichkeiten. Unsere neuen Kompressoren konnten jetzt kräftig zu den angestrebten Einsparungen beitragen. Der Stromverbrauch für die Drucklufterzeugung sank im ersten Betriebsjahr der neuen Anlage um knapp 200.000 Kilowattstunden beziehungsweise um 31 Prozent.“

Seit Februar 2017 arbeiten im Druckzentrum Hagen drei luftgekühlte, drehzahlgeregelte Kompressoren des Typs GA 75 VSD FF von Atlas Copco. Das VSD im Namen steht für Variable Speed Drive und weist auf die integrierte Drehzahlregelung hin. FF bedeutet Full Feature, das heißt, ab Werk sind bereits Kältetrockner, Kondensatableiter und -trenner in die Maschine integriert. Zu den Vorteilen dreier gleicher Maschinen zählt, dass sie die gleichen Ersatzteile benötigen und dass man in Hagen auf die stark schwankenden Druckluftverbräuche mit mehreren drehzahlgeregelten Maschinen am besten reagieren kann, weil sich so der größte Regelbereich ergibt. Drei Speicher mit einem Volumen von jeweils 3000 Litern und ein Öl-Wasser-Abscheider komplettieren die Druckluftversorgung.

Ölfreiheit entscheidend bei Plattenherstellung

„Wir arbeiten mit einem Taupunkt von plus zwei Grad Celsius“, beschreibt Kaffka die Anforderungen an die Druckluftqualität. „Außerdem muss die Druckluft ölfrei sein, da Ölnebel bei der Plattenherstellung die empfindlichen Laser beschädigen würde.“ Da es sich bei den GA-Maschinen um öleingespritzte Kompressoren handelt, muss eventuell vorhandenes Restöl sicher aus der Druckluft entfernt werden. Dies gelingt mit UD+-Filtern, die in die Kompressoren integriert sind. Sie eliminieren alle Partikel, die größer als 0,01 Mikrometer sind, und reduzieren den Restölgehalt auf 0,001 Milligramm pro Kubikmeter. Redundanz stellen dezentral installierte Ölfilter vor den Maschinen in der Plattenherstellung her.

Das Zusammenspiel der Kompressoren steuert das Energiesparsystem ES 16 von Atlas Copco. Prioritäten liegen auf der gleichmäßigen Auslastung der Maschinen und einem möglichst energieeffizienten Betrieb. „Den Bedarf decken wir mit ein bis zwei Kompressoren. Der dritte dient jeweils als Redundanz“, erläutert Strauß. „Alle 30 bis 40 Stunden wechseln sich die Maschinen ab.“ Auf diese Weise kommen alle auf die gleiche Betriebsstundenzahl und können bei einem Serviceintervall gleichzeitig gewartet werden. Die übergeordnete Steuerung gibt den Maschinen zudem automatisch immer eine Drehzahl im effizienten Regelbereich zwischen 20 und 85 Prozent ihrer maximalen Leistung vor.

Druckreduzierung spart mehr als zehn Prozent Energie

Auch ein deutlich reduzierter Betriebsdruck trägt zu den Energieeinsparungen bei. „Wir haben den Netzdruck schrittweise von 8,5 bar auf derzeit 7 bar reduziert“, sagt Strauß. „Geplant ist eine weitere Absenkung auf 6,8 bar, das würde für die Druckmaschinen noch ausreichen. Das Profil haben wir in der Steuerung bereits angelegt. Wir brauchen nur noch umzuschalten.“ Rechnet man mit der Faustformel, die von sechs bis sieben Prozent geringeren Energiekosten pro Bar ausgeht, konnte das Druckzentrum seinen Stromverbrauch allein durch diese Maßnahme um mehr als zehn Prozent reduzieren. Weiter als auf 6,8 bar will man den Druck jedoch nicht absenken, um die Produktionssicherheit nicht zu gefährden. „Unsere Druckmaschinen brauchen sechs bar, darunter arbeiten die Zylinder und die Ventile nicht mehr“, erklärt Strauß.

Möglich wurde die Senkung des Netzdrucks durch den Umstieg auf drehzahlgeregelte Kompressoren, mit denen eine Regellücke der alten Station geschlossen wurde. Denn die früheren Maschinen mussten streckenweise im Last-Leerlauf-Betrieb laufen. Die Folge war ein breiteres Druckband, verbunden mit einem höheren Betriebsdruck. Beides wurde nun verbessert, so dass sich in Summe die genannten Einsparungen von mehr als 30 Prozent ergeben.

Mehr Betriebssicherheit bei höherer Effizienz

Vor der Erneuerung der Druckluftstation liefen hier zwei Schraubenkompressoren vom Typ GA 375, ein GA 75 und ein drehzahlgeregelter GA 50 VSD, die ebenfalls von Atlas Copco stammen. Betrieben wurden die Kompressoren über eine Vorrangschaltung, eine übergeordnete Steuerung gab es nicht. Zum Zeitpunkt des Umbaus waren die Maschinen bereits zwischen 20 und 30 Jahre alt. „Wir wollten Energie einsparen und die Betriebssicherheit gewährleisten“, erläutert Kaffka die Beweggründe für den Austausch. „Aufgrund der guten Wartung sind die alten Maschinen zwar bis zuletzt einwandfrei gelaufen, aber die Ersatzteile waren bereits seit längerem abgekündigt.“

Im Frühjahr 2016 begann Kaffkas Team gemeinsam mit dem Kompressoranbieter damit, ein Konzept zu erstellen. „Wir haben zunächst über eine Woche die Verbräuche an den einzelnen Kompressoren gemessen“, beschreibt Bernd Wälter, technischer Berater bei dem Drucklufttechnikhersteller. „Die Messergebnisse gaben Aufschluss über den durchschnittlichen Druckluftbedarf und die vorliegenden Schwankungen und lieferten uns die Grundlage für die Auslegung der aktuellen Station. Bereits zu diesem Zeitpunkt stand fest, dass der Energiebedarf deutlich sinken würde.“

20 Prozent BAFA-Förderung verkürzt Amortisationszeit auf drei Jahre

Ende 2016 wurden die drei Kompressoren und die ES-16-Steuerung geliefert. Eine angedachte Wärmerückgewinnung erwies sich aufgrund der großen Entfernung zwischen Kompressorstation und potenziellen Abnehmern als technisch sehr aufwendig und wurde deshalb verworfen.

Eine Förderung aufgrund ihrer Effizienz erhielt die neue Druckluftstation auch ohne diese zusätzliche Maßnahme. „Das Förderprogramm des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), über das der Antrag lief, nennt sich ‚Effiziente Querschnitts-Technologien im Mittelstand‘“, erklärt Bernd Wälter. „Im Förderkatalog des BAFA sind unsere GA-VSD-Maschinen als förderfähige Einzelmaßnahme gelistet und werden bei einer Betriebsgröße wie hier in Hagen mit 20 Prozent des Kaufpreises bezuschusst. Durch die Förderung und die jährlichen Energieeinsparungen wird sich die neue Druckluftanlage bereits in rund drei Jahren amortisiert haben.“

Zusammen mit den neuen Kompressoren entschied man sich in Hagen für den Service „Xtended Warranty+“. Dieser verlängert die Standardgarantie auf fünf Jahre und deckt alle Reparaturkosten ab, die nicht auf Fahrlässigkeit des Betreibers oder ungeeignete Standortbedingungen zurückzuführen sind. Darüber hinaus umfasst der Service auch die proaktive Wartung der Maschinen durch Service-Techniker des Herstellers.

Smartlink Energy dokumentiert die Effizienzparameter

Der beste Zeitpunkt für die Wartung wird über das Fernüberwachungssystem Smartlink ermittelt. In Hagen setzt man die erweiterte Variante Smartlink Energy ein. Diese liefert eine monatliche Übersicht über die Betriebsstunden der Kompressoren und die verbleibende Zeit bis zum nächsten Servicetermin.

Darüber hinaus überwacht das System die komplette Druckluftstation und schickt im Notfall eine Warnmeldung per E-Mail oder SMS an den Betreiber. Last but not least erhält der Anwender alle notwendigen Werkzeuge, um die Anforderungen eines Energiemanagementsystems gemäß ISO 50001 zu erfüllen. Alle Effizienzparameter können verfolgt und dokumentiert werden.

Mit der neuen Anlage und dem Service ist man in Hagen mehr als zufrieden. „Hinsichtlich der Effizienz haben wir mehr erreicht als gedacht“, lobt Klaus-Dieter Strauß. „Alle Versprechen wurden eingehalten und unsere Vorgaben optimal umgesetzt. Alles läuft einwandfrei.“ do

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