SCIENTIA

Druckluft ist essenziell in vielen Lebensbereichen, insbesondere in der industriellen Fertigung, und spielt eine signifikante Rolle bei den Klimazielen. In Deutschland besteht ein Einsparpotenzial bei der Druckluftoptimierung von 8 Terawattstunden (TWh) jährlich oder 5 Megatonnen (MT) CO2e, was etwa 1 Prozent der erforderlichen Maßnahmen für die Energiewende entspricht. Eine Steigerung der Digitalisierung bis 2030 könnte laut der bitkom-Studie „Klimaeffekte der Digitalisierung“ in der industriellen Fertigung bis zu 61 MT CO2e einsparen. Möglich wird dies durch den Einsatz intelligenter Sensorik und KI-gesteuerter Steuerungssysteme in der Druckluftversorgung. Schlüsselaspekte hierfür sind das Auskoppeln von Wärme aus Kompressoren, optimierte Kompressorsteuerung und Taktung, fortgeschrittenes Management von Leckagen sowie präventive Instandhaltung. Ein zentrales Element ist die „digitalisierte Volumenstrommessung Druckluft“ direkt nach dem Kompressor, die Betriebsbedingungen realitätsnah erfasst und es ermöglicht, Störungen sofort zu erkennen und die Effizienz der Kompressoren weiter zu erhöhen.

Laut VDMA werden in Deutschland jährlich ca. 62.000 Kompressoren mit einer mittleren Betriebsdauer von jeweils 3.500 BH p.a. betrieben, deren Effizienzpotenzial vielfältig jedoch bislang ungenutzt ist. Eine vorbeugende und zustandsorientierte Instandhaltung auf der Basis des zuverlässigen Parameters Energieeffizienz des Einzelkompressors ist bislang noch nicht möglich. Daraus ergibt sich das Erfordernis einer Volumenstrommessung direkt hinter dem Kompressor, um die Leistungsdaten der Kompressoren zu überprüfen und für den Dauerbetrieb dessen Energieeffizienz sicherzustellen. Als dritte und neue Regelgröße wird die Effizienz des Einzelkompressors übergeordneten und KI-basierten Kompressorsteuerungen dienen, um die max. mögliche Systemeffizienz zu erreichen.

Das Projektkonsortium umfasst die KMU Postberg + Co GmbH aus Kassel, die inTec automation GmbH aus Baunatal und das Institut für Rechnerarchitektur und Systemprogrammierung (ICAS) der Universität Kassel. Postberg + Co GmbH, gegründet 2003, besitzt umfassende Expertise im Bereich Druckluft und hat zahlreiche Sensoren und Armaturen entwickelt und patentiert. Die inTec automation GmbH, gegründet 1997, spezialisiert sich auf Industrieautomation und Steuerungstechnik, inklusive Programmierung von Steuerungen, IPCs, Datenbanken sowie Prozess- und Anlagenvisualisierung. Das ICAS forscht intensiv an Prototyping und Verifizierung verschiedener elektronischer Systeme für Anwendungen wie IoT, Automobil-Elektronik, autonomes Fahren, Bahntechnik, industrielle Automatisierung, Logistik, Robotik und Medizintechnik.