Schraubengebläse mit einem Wirkungsgrad von 97 Prozent

Die Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft IFAT war für den 4. bis 8. Mai in München geplant, musste allerdings pandemiebedingt dann digital stattfinden. Atlas Copco stellte auf dem Ausstellerportal der Messe das neue, ölfrei verdichtende Schraubengebläse ZS 4 VSD+ in den Fokus. Es arbeitet effizient und eignet sich unter anderem für die Belüftung der biologischen Becken von Kläranlagen.

Zur Effizienz des ZS-Gebläses trägt der Permanentmagnetmotor mit Wirkungsklasse IE5 bei. Dieser weist über den kompletten Regelbereich der Maschine – also auch im Teillastbetrieb – einen nahezu konstant hohen Wirkungsgrad von 97 Prozent auf. Der Gebläse-Hersteller setzt in den Maschinen seinen selbst entwickelten Neos-Umrichter ein, der die Motoren mit einer aktuellen Technologie zur Drehzahlregelung laufen lässt (VSD+, Variable Speed Drive). Diese Umrichter steigern die Effizienz der Gebläse auch bei schwankender Auslastung, so dass sie mit bis zu zehn Prozent weniger Energie auskommen als die Vorgängerbaureihe. Die Gebläse werden mit Leistungen von 37 bis 90 Kilowatt angeboten und erzeugen vom TÜV zertifizierte, absolut reine Druckluft nach ISO 8573-1, Klasse 0 (2010).

Lisa-Marie Grzeskowiak, Produktmanagerin für Niederdrucksysteme erklärt, das Gebläse erziele mit seinem neuen Schraubenelement Druckerhöhungen von bis zu 1,5 bar. „Die Maschinen sind so kompakt konstruiert, dass ihre Standfläche nur etwa halb so groß ist wie bei den Vorgängern gleicher Leistung“, ergänzt sie. „Damit passen die Gebläse in jeden Kompressorraum und können mit dem Hubwagen leicht positioniert werden.“

Druck und Temperatur werden bei den Gebläsen kontinuierlich überwacht. Sie arbeiten mit einem einstufigen, direkt angetriebenen Schraubenelement und verbrauchen aufgrund der internen Verdichtung bis zu 30 Prozent weniger Energie als Drehkolbengebläse. Durch ihren großen Regelbereich arbeiten sie selbst bei stark schwankendem Druckluftbedarf sparsam.

Eine zweite Neuheit, die ebenfalls auf der IFAT vorgestellt wurde, sind die drehzahlgeregelten Turbogebläse der Baureihe ZB 5-6 VSD+. „Die Turbos sind maximal effizient und unter bestimmten Bedingungen auf lange Sicht noch wirtschaftlicher als die Schrauben“, sagt Grzeskowiak. Die neue ZB-Baureihe wurde für Druckerhöhungen bis 1,4 bar entwickelt. Die Turbogebläse werden mit Volumenströmen zwischen 2000 und 11000 Kubikmeter pro Stunde angeboten.

Ihre Antriebe sind magnetgelagert, also kontaktlos. Dadurch entfällt die Lagerreibung, was Vibrationen verhindert und den Verschleiß reduziert. Letztlich verringert dies also die Wartungskosten und sorgt für einen niedrigen Schalldruckpegel. „Gegenüber anderen Technologien sind Energieeinsparungen von 30 bis 60 Prozent möglich“, überschlägt die Produktmanagerin.

Die höhere Anfangsinvestition für die Turbos holen Anwender mit der Zeit über die niedrigere Stromrechnung wieder herein. „Ihre Vorteile spielen die Maschinen besonders dort aus, wo hohe Volumenströme gefordert sind“, sagt Grzeskowiak. „Hier können Turbos effizienter arbeiten als Schraubengebläse, zumindest bei relativ konstantem Druckluftbedarf, wenn entsprechend wenig geregelt werden muss.“ Bei stärker schwankenden Bedarfen und einem dadurch großen Regelbereich seien Schraubengebläse meist sinnvoller.

Auch die ZB 5-6 VSD+ sind mit einer integrierten Drehzahlregelung ausgestattet, sodass die Gebläse den erzeugten Volumenstrom stets den Anforderungen des jeweiligen Prozesses anpassen. Dadurch ist eine bedarfsgerechte Luftversorgung bei geringem Energieverbrauch möglich, die Lebenszykluskosten der ZB-Turbos sind entsprechend niedrig. Die Gebläse sind, wie die ZS-Schrauben auch, für ihre ölfreie Verdichtung gemäß ISO 8573-1, Klasse 0, zertifiziert. Das bedeutet, es wird kein Öl durch das Gebläse in den Prozess eingetragen. Dies verringert das Risiko einer Kontamination des Abwassers.

Wenn große Regelbereiche und Energieeffizienz gefragt sind, empfiehlt Grzeskowiak die Installation eines ZB-VSD+-Turbos in Kombination mit einer ZS-Schraube: „Das senkt die laufenden Kosten drastisch, ohne dass man auf Flexibilität und Regelbarkeit verzichten muss.“ Welche Verdichtertechnologie oder Maschinenkombination am sinnvollsten ist, hänge vom tatsächlichen Bedarf ab. „Hier schafft ein Airscan im Vorfeld Planungssicherheit“, schlägt die Produktmanagerin vor. „Dabei messen wir den tatsächlichen Volumenstrom im Betrieb, die Druckerhöhung sowie die Regelbereiche. Dann simulieren wir die Anlage unter Nutzung der modernsten Gebläsetechnologien.“

Neben Schrauben- und Turbogebläsen hat das Unternehmen für die Wasseraufbereitung auch noch die robusten Drehkolbengebläse der ZL-Serie im Programm. „Diese Technologie ist physikalisch zwar nicht so effizient wie die Schrauben- oder Turbogebläse, dafür sind unsere neuen ZL-Gebläse sehr kostengünstig in der Anschaffung“, sagt Grzeskowiak.

Welches System sich am besten für eine Kläranlage eignet und über die Lebensdauer am effizientesten ist, lässt sich nicht pauschal sagen. Für Druckerhöhungen unter 450 Millibar etwa könne man durchaus ein Drehkolbengebläse in Betracht ziehen, so Grzeskowiak. „Unsere ZL-Gebläse erhöhen den Druck um 300 bis 1000 Millibar und sind mit Leistungsaufnahmen von 1,1 bis 315 Kilowatt fein abgestuft erhältlich“, so die Produktmanagerin.

„Moderne Schraubengebläse wie die ZS brauchen aber weniger Energie, senken also die Stromkosten. Das rechtfertigt den höheren Anschaffungspreis in jedem Fall, denn die Investition amortisiert sich schnell.“ Ab einer Druckerhöhung von 450 mbar empfehle sie prinzipiell eher Schraubengebläse – und bei entsprechenden Rahmenbedingungen die Turbos oder eine Kombination der Technologien.