Lernfeld 15 · Prüfung Teil 2

Energieeffizienz und Umweltschutz

Energie sparen in der Industrie: Druckluftleckagen, Netzdruck, Frequenzumrichter und Affinitätsgesetz, LED-Beleuchtung, ISO 50001 und Entsorgung.

12 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Druckluft ist eine der teuersten Energieformen im Betrieb. Ein Kompressor wandelt fast seine gesamte elektrische Antriebsleistung in Wärme um, nur ein kleiner Teil steckt nutzbar in der Druckluft. Leckagen laufen rund um die Uhr, auch wenn niemand arbeitet. Du findest sie mit einem Ultraschall-Lecksuchgerät oder bei Stillstand am Zischen; die Leckmenge bestimmst du über den Druckabfall oder die Laufzeit des Kompressors bei abgeschalteten Verbrauchern. Als Faustregel spart jedes bar weniger Netzdruck etwa 6 bis 8 % der Antriebsenergie.

Pumpen und Lüfter, die bisher mit einer Drossel geregelt werden, sind ein zweiter großer Hebel. Mit einem Frequenzumrichter läuft der Motor nur so schnell, wie es nötig ist. Nach den Affinitätsgesetzen sinkt die Leistungsaufnahme mit der dritten Potenz der Drehzahl; schon eine kleine Absenkung spart viel. Weitere Maßnahmen sind effiziente Motoren, Wärmerückgewinnung am Kompressor, Abschalten in Pausen und der Tausch alter Leuchten gegen LED.

Ein Energiemanagementsystem nach DIN EN ISO 50001 sorgt dafür, dass Verbräuche gemessen, Ziele festgelegt und Verbesserungen dauerhaft verfolgt werden. Zum Umweltschutz gehört auch die richtige Entsorgung. Altöl, ölhaltige Putzlappen, Kühlschmierstoffe und Spraydosen sind gefährliche Abfälle und kommen getrennt in die vorgesehenen Behälter; saubere Metallspäne gehen sortenrein in die Verwertung.

Das solltest du dir merken

Leckagen sind der größte vermeidbare Verlust im Druckluftnetz.
Je bar weniger Netzdruck sinkt der Energiebedarf um etwa 6 bis 8 %.
Bei Pumpen und Lüftern sinkt die Leistung mit der dritten Potenz der Drehzahl.
Fast die gesamte Antriebsenergie eines Kompressors wird zu Wärme, die sich zurückgewinnen lässt.
DIN EN ISO 50001 beschreibt das Energiemanagementsystem.

Formeln

Affinitätsgesetz für die Leistung: $P_{2} = P_{1} \cdot (\frac{n _{2}}{n _{1}})^{3}$; $P_{1}$ , $P_{2}$ Leistungsaufnahme vorher und nachher, $n_{1}$ , $n_{2}$ Drehzahlen
Jährliche Energiekosten: $K = P \cdot t \cdot k$; $K$ Kosten in €, $P$ Leistung in kW, $t$ Betriebsstunden im Jahr in h, $k$ Strompreis in € je kWh
Energie für Leckagen: $W = Q_{L} \cdot t \cdot w$; $W$ in kWh, $Q_{L}$ Leckmenge in m³/h, $t$ Zeit unter Druck in h, $w$ spezifischer Energiebedarf in kWh je m³

Typische Fehler in der Prüfung

Mit dem Affinitätsgesetz linear statt mit der dritten Potenz gerechnet.
Die Leckmenge in m³/min mit Stunden multipliziert, ohne mit 60 umzurechnen.
Bei Leuchten nur die Lampenleistung gerechnet und die Verluste im Vorschaltgerät vergessen.
Ölhaltige Putzlappen in den Restmüll gegeben.

Tipps aus der Werkstatt

Druckluft ist eine der teuersten Energieformen im Betrieb. Leckagen kosten oft einen großen Teil der erzeugten Luft und sind mit Ultraschall leicht zu finden. Den Netzdruck nur so hoch wie nötig einstellen, jedes bar mehr kostet spürbar Energie.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

12 Aufgaben zu „Energieeffizienz und Umweltschutz“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 15 (Optimieren von technischen Systemen); DIN EN ISO 50001, Kreislaufwirtschaftsgesetz. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.