Pneumatik als echte Alternative
Bei der Planung von Anlagen der kommunalen Wasserwirtschaft lohnt sich ein Blick auf die Lebensdauerkosten. Neben dem Kaufpreis können sich die Folgekosten wie Betrieb, Energieverbrauch, Wartung und Reparatur zu echten Kostentreibern entwickeln. Nicht so mit pneumatischer Automatisierungstechnik: Sie ist robust, kostengünstig und zuverlässig, denn Druckluft lässt sich einfach transportieren, speichern und gut regulieren. Ein Vergleich pneumatischer und elektrischer Antriebstechnik fördert überraschende Ergebnisse hervor – pro Pneumatik.
Ein klassisches Beispiel einer Filtrationsanlage für ein kommunales Wasserwerk mit sieben Mehrschichtfiltern, sieben Aktivkohlefiltern und 84 automatisierten Armaturen zeigte bei der Anschaffung einen Kostenvorteil von 28% pro Pneumatik. Die Anschaffungs- und Installationskosten umfassten dabei Antriebe und Zubehör, Montage und Inbetriebnahme, Komponenten der Ansteuerung bis zur Feldbusschnittstelle sowie Komponenten der Energieversorgung wie pneumatische Antriebe, Kompressor mit Trockner und Druckspeicher im Vergleich zu elektrischen Antrieben mit Schaltschrankelementen für Energieübertragung und Sicherungen.
Studie zum Energieverbrauch
Für den Anlagenbetrieb erarbeitete das EneffAH-Projektkonsortium, ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördertes Energieforschungsprogramm, einen detaillierten Vergleich zwischen pneumatischer und elektrischer Antriebstechnik. Laut dieser Studie erzielen moderne Druckluftanlagen von der Erzeugung bis zu den Antrieben einen Wirkungsgrad von 42%. Nach einer anerkannten Formel ergab das Verhältnis von nutzbarer zu aufgenommener Leistung für elektrische Antriebe 40%.
Woher kommen die Kostenvorteile der Pneumatik? Lediglich für die Steuerung und die Erzeugung der Druckluft benötigen pneumatische Antriebe Strom, die eigentliche Bewegung erfolgt durch die Druckluft. Dagegen benötigen elektrische Antriebe dauerhaft Energie für die Elektronik, die Heizung und die Bewegung. Beim betrachteten Wasserwerk liegen die Energiekosten im Vergleich zu den Investitionskosten ohnehin auf einem vernachlässigbaren Niveau.
Überlastsicher
In Anlagen der Wassertechnik werden Armaturen häufig nur unregelmäßig oder über längere Zeit gar nicht betätigt. Dies kann zu Ablagerungen und Verbackungen und damit zu erhöhten Losbrechmomenten oder Kräften führen. Pneumatische Antriebe können diese einfach durch eine Steigerung des Luftdrucks überwinden. Sie sind ohne Schaden bis zum Stillstand belastbar und erweisen sich als unempfindlich für Temperaturunterschiede, Verschmutzung und Feuchtigkeit. Lediglich für das Steuern und Erzeugen der Druckluft benötigen pneumatische Antriebe Strom und wirken direkt auf die Absperrarmatur.
Diese Überlastsicherheit erlaubt eine höhere Kraft der Antriebe ganz einfach durch Druckerhöhung. Damit können häufig kleinere Baugrößen mit geringerem Gewicht eingesetzt werden, als es bei elektrischen Antrieben der Fall wäre. Wird leckagefrei verschlaucht und sind die Anlagen exakt dimensioniert, erhält man damit energieeffiziente Lösungen. Mit pneumatischen Systemen von Festo sind hohe Kräfte bis 75.000 N und Drehmomente bis 10.000 Nm möglich.
Digitalisierung für noch mehr Energieeffizienz
Das brandneue Festo Motion Terminal VTEM katapultiert die Pneumatik ins Zeitalter von Industrie 4.0 – mit Apps, die es ermöglichen, über 50 Einzelkomponenten zu ersetzen. Wie das Smartphone vor zehn Jahren den Markt der Mobilfunk-Endgeräte durcheinandergewirbelt hat, so wird das Festo Motion Terminal die Automatisierungstechnik auf den Kopf stellen. Die neue Art der Funktionsintegration – kombiniert mit Software-Apps – vereinfacht die komplette Wertschöpfungskette, denn es wird nur noch eine Hardware benötigt.
Das Motion Terminal erlaubt es beispielsweise, für das Öffnen und Schließen von Prozessventilen unterschiedliche Druckniveaus zu verwenden. Dadurch kann der Verbrauch von Druckluft drastisch reduziert werden. Weiterhin kann nach einer frei parametrierbaren Anzahl von Schaltungen eine Diagnosefunktion aktiviert werden, die antriebsbezogen mögliche Leckagen detektiert und konkrete Wartungsmeldungen sendet oder den Anlagenteil abschaltet. Dadurch lässt sich die aufwändige manuelle Leckageortung in ausgedehnten Druckluftnetzen vermeiden.
Perspektiven der Energieeffizienz
Durch das Energie-Effizienz-Modul MSE6-E2M, wird Energiesparen ganz einfach. Mit Hilfe integrierter Durchfluss- und Drucksensoren reduziert und überwacht es selbstständig den Luftverbrauch an Anlagen. Das Modul erkennt den Betriebszustand, wenn keine Druckluft verbraucht wird, und schaltet die Zufuhr automatisch ab. Im abgesperrten Zustand prüft es die Dichtigkeit des Systems. Bei zu starkem Abfall wird die Steuerung informiert. Die automatische Leckage-Erkennung ermöglicht eine gezielte Wartung und die permanente Überwachung des Verbrauchs steigert die Prozesssicherheit.
Einfach unkompliziert
Pneumatik ist eine unkomplizierte Technik, die Installation ist einfach. Außer für die Endlagen-Abfrage und die Überwachung der Druckluftversorgung ist keine Überwachungs- und Kontrollfunktion notwendig. Ganz nach dem Motto „Einbauen und vergessen“.
Pneumatische Antriebe haben sich als erschütterungsfest und langlebig erwiesen. Sie sind aus wenigen Bauteilen aufgebaut und dadurch weniger störanfällig. Zudem sind pneumatische Antriebe dauerlastfest und bleiben über die gesamte Lebensdauer wartungsfrei.
„Unkaputtbar“
Mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von bis zu 1 Million Schaltspielen überzeugen pneumatische Antriebe. Und das in rauen Umgebungen bei großen Temperaturunterschieden, Verschmutzung und Feuchtigkeit. Extreme Hitze oder Kälte und Feuchtigkeit können korrosionsgeschützten Pneumatik-Komponenten nichts anhaben – sie sind temperaturunempfindlich zwischen -20 °C und +80 °C, spezielle Tieftemperaturausführungen sogar bis -40 °C und Hochtemperaturausführungen bis +120 °C. Komponenten in kompletter Edelstahlausführung ergänzen das Produktportfolio.
Kosten runter
Durch die geringen Kosten lohnt sich so sogar das nachträgliche Automatisieren von Handarmaturen. Gerade im Vergleich zur elektrischen Antriebstechnik bringt der konsequente Einsatz dezentraler Automatisierungskonzepte mit Ventilinseln erhebliche Kostenvorteile – Einsparungen von 30% sind möglich, in Einzelfällen bis zu 50 %.
Safety first
Pneumatische Antriebe verfügen über drei Notfunktionen – Auf, Zu, Halt – bei Spannungsabfall. Sie sind prädestiniert für den Einsatz im Ex-Bereich, insbesondere wenn explosionsgeschützte Ventile, z. B. Namur-Ventile mit entsprechenden Spulen, verwendet werden. Kostengünstiger ist es, kompakte Ventilinseln außerhalb der Ex-Zone in ungefährlichen Bereichen zu platzieren. Die im Ex-Bereich eingesetzten pneumatischen Standardantriebe werden dabei über Schläuche versorgt – die Steuerungselektrik kann in ungefährlichen Bereichen installiert werden. Standardmäßig sind pneumatische Antriebe ATEX-zugelassen bis Zone 1.
Kompetente und fachgerechte Beratung
Experten von Festo helfen bei der Berechnung des Druckluftverbrauchs sowie der optimalen Auslegung des Druckluftnetzes und unterstützen auf Wunsch auch während der Ausschreibungsphase. Der Kunde erhält hier alles aus einer Hand – das ermöglicht eine einfache Bestellabwicklung und eine schnellere Realisierung des Projekts.
Festo ist gleichzeitig Global Player und unabhängiges Familienunternehmen mit Sitz in Esslingen am Neckar. In der industriellen Automatisierungstechnik und technischen Bildung setzt Festo seit seinen Anfängen Maßstäbe und leistet damit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung von Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft. Das Unternehmen liefert pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik für 300.000 Kunden der Fabrik- und Prozessautomatisierung in über 35 Branchen. Wachsende Bedeutung erhalten Bereiche wie Digitalisierung, KI sowie LifeTech mit Medizintechnik- und Laborautomation. Produkte und Services sind in 176 Ländern der Erde erhältlich. Weltweit rund 20.600 Mitarbeitende in rund 60 Ländern mit über 250 Niederlassungen erwirtschafteten 2023 einen Umsatz von ca. 3,65 Mrd. €. Davon werden jährlich rund 7 % in Forschung und Entwicklung investiert. Im Lernunternehmen beträgt der Anteil der Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen 1,5 % vom Umsatz. Festo Didactic SE ist führender Anbieter in technischer Aus- und Weiterbildung und bietet seinen Kunden weltweit umfassende digitale und physische Lernlösungen im industriellen Umfeld an.
