4 minAntriebstechnikVeröffentlicht am 10. September 2024

Rasche Amortisation: Optimierte Lüfterapplikation bei Völpker senkt Energiekosten

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Der ABB-Partner IWIK hat beim Spezialwachse- und Gerbstoffhersteller Völpker in einer Sprühtrocknungsanlage einen Abluftventilator mit Riemenantrieb durch einen direkt angetriebenen Ventilator mit einer hocheffizienten Motoren-Frequenzumrichter-Kombination von ABB ersetzt. Die Lüfterapplikation verbraucht seitdem rund 60 % weniger Strom. Das verdeutlicht, wie rasch sich signifikante Energiekosteneinsparungen im Bestand mithilfe moderner Antriebstechnik realisieren lassen.

Die Völpker Spezialprodukte GmbH konzentriert sich auf die Entwicklung und Herstellung von Spezialwachsen und Gerbstoffen, die der familiengeführte Mittelständler weltweit vertreibt. In der Firmenzentrale im sachsen-anhaltinischen Völpke stand im Jahr 2022 der Umbau einer Sprühtrocknungsanlage für Chromgerbstoffe an. Im Rahmen der Umbaumaßnahmen wurde der Antriebsspezialist IWIK GmbH damit beauftragt, in der 1991 erstellten Anlage den bestehenden Abluftventilator durch eine moderne Lösung zu ersetzen. Das Unternehmen aus dem hessischen Bensheim ist ein ABB-Partner und bietet zertifizierte Leistungen in den Bereichen Verkauf, Support, Wartung und Engineering in enger Zusammenarbeit mit ABB an.

Materialtransport durch Abluftventilator

In der Sprühtrocknungsanlage wird unter Einsatz von Wärmeenergie ein flüssiger Einsatzstoff zu einem staubförmigen Produkt verarbeitet, das mittels Flugstromverfahren zur weiteren Verarbeitung transportiert wird. Ein Abluftventilator verursacht dazu in dem System einen Unterdruck, der die Partikel mittels Volumenstrom aus dem Sprühtrockner in den Filter transportiert. Die Anwendung läuft circa 6.000 Betriebsstunden im Jahr.

IWIK-Geschäftsführer Jan Gretzler leitete das Modernisierungsprojekt. Er erläutert die Änderung: „Der Fördervolumenstrom betrug vorher rund 23.500 Kubikmeter pro Stunde, heute ist er gut 2.800 Kubikmeter höher. Er könnte wieder auf den alten Wert reduziert werden, Völpker nutzt aber den höheren Volumenstrom, um die Anlage neu einzustellen. Das ist ein positiver Nebeneffekt einer Neuanlage.“

In der Vergangenheit hatte ein über einen Drallregler geregelter 45-kW-Abluftventilator diese Aufgabe erledigt. Ein Riemenantrieb diente dabei als Kraftübertragung vom Motor zum Ventilator. Das von IWIK ausgelegte und installierte neue Antriebssystem besteht aus einem ABB Industrial Drive ACS880-01 als Wandgerät in Schutzart IP54 und einem IE3-Asynchronmotor von ABB. Der neue Radialventilator mit Edelstahlgehäuse stammt von der Firma Reitz. Das Regelsignal erfolgt auf Basis des alten Regelsignals des Drallreglers.

IWIK hat den bestehenden Abluftventilator einer Sprühtrocknungsanlage für Chromgerbstoffe durch eine moderne Lüfter- und Antriebslösung ersetzt. (Quelle: IWIK GmbH)

Projekt stellte besondere Anforderungen

Das Projekt stellte besondere Anforderungen an IWIK. Zunächst mussten Fragen zur Regelung und Staubförderung beantwortet werden. Darüber hinaus war eine genaue Vorarbeit wichtig, um den individuell gefertigten Ventilator in den vorhandenen Stahlbau einzubringen. Aufstellung und saugseitiger Anschluss mussten nicht angepasst werden, lediglich der druckseitige Auslass des Ventilators benötigte ein kleines Übergangsstück mit leicht veränderter Geometrie. Da es sich um eine verfahrenstechnische Anlage handelt, mussten auch thermodynamische Aspekte beachtet werden, denn Druck, Volumenstrom und Temperatur können sich auf das Produktionsergebnis auswirken.

Eine Kernkompetenz von IWIK ist die Antriebssteuerung, insbesondere bei Frequenzumrichtern. Das Unternehmen parametrierte daher auch den ACS880-01 und nahm ihn in Betrieb.

Amortisationszeit von 1,9 Jahren

Der Erfolg des Umbaus war schnell sichtbar: Der Abluftventilator verbraucht dank der hocheffizienten Antriebslösung heute bei einer um 40 % reduzierten Drehzahl 59,8 % weniger Strom. Das entspricht einer Einsparung von 75,5 MWh pro Jahr.

Durch den reduzierten Stromverbrauch sinken die Stromkosten für die Applikation um jährlich 22.640 Euro. Auch die Umwelt profitiert davon, denn die Anlage emittiert seitdem jährlich 22,6 t weniger CO2. Aufgrund der großen Einsparungen amortisiert sich das Projekt nach nur 1,9 Jahren.

Durch das effizientere System konnte trotz der Energieeinsparung bei gleichem Unterdruck im Sprühtrockner der Volumenstrom außerdem um circa 15 % gesteigert werden. Das ermöglicht einen 10 % höheren Produktaustrag in der gleichen Produktionszeit.

Dank einer hocheffizienten Motoren-Frequenzumrichter-Kombination von ABB verbraucht die Lüfterapplikation heute rund 60 % weniger Strom. (Quelle: IWIK GmbH)

Verbesserter Wirkungsgrad und geringerer Instandhaltungsaufwand

Die neue Ventilator- und Antriebslösung bietet noch weitere Vorteile: Durch den Wegfall des Riemenantriebs und durch die passgenaue Auslegung des Lüfters auf die Anwendung, den besseren Wirkungsgrad des IE3-Motors und die Frequenzumrichterregelung mit dem ACS880-01 wird ein optimaler Betrieb des Systems gewährleistet. Der eingesparte Riemenantrieb hat zusätzlich einen reduzierten Instandhaltungsaufwand und verringerte Instandhaltungskosten zur Folge. Tatsächlich ist das Gesamtantriebssystem aus Motor und Motorkonsole trotz Wegfalls des Riemenantriebes in seiner Baulänge kürzer geworden.

Jan Gretzler betont: „Bei diesem Projekt waren wir nicht nur als ABB-Partner für die Umsetzung der Antriebslösung gefragt. Die verfahrenstechnische Komponente erforderte auch große Engineering-Kompetenz für die Auslegung der Applikation. Das hat die IWIK in diesem Fall geleistet.“

Ergänzende Information zu Völpker

Die Produkte von Völpker sind zwar in vielen alltäglichen Dingen enthalten, aber in der Regel nicht zu sehen. Ohne die Wachse und Gerbstoffe des Unternehmens wären viele Produkte nicht so flexibel, haltbar und glänzend oder würden sich nicht so gut herstellen lassen. Das macht das Familienunternehmen zu einem wichtigen Zulieferer für die Elektronik- und Automobilindustrie, den Food-Contact-Bereich sowie für die Kosmetik- und Pharmaindustrie. Rund 4.000 t Spezialwachse, 18.000 t Chromgerbstoffe und 4.000 t flüssige Gerbstoffe produziert Völpker an seinen beiden Standorten Völpke und Barleben in Sachsen-Anhalt.