Was ein Druckluftleck wirklich kostet und wie Sie Ihre eigene Leckageprüfung durchführen können

Niemand plant Kosten für Undichtigkeiten ein. Das ist ja gerade das Problem.

Energieeffizienz wird als eigener Posten im Haushalt ausgewiesen. Für neue Kompressoren wird eine Wirtschaftlichkeitsanalyse mit Amortisationsberechnung erstellt. Leckagen hingegen bleiben einfach bestehen, zischen mit Frequenzen, die zu hoch sind, um sie zu hören, und verbrauchen still und leise zwischen einem Fünftel und einem Drittel der gesamten Leistung des Kompressors. Da sie auf keiner Rechnung auftauchen, stehen sie auch nie auf der Tagesordnung von Besprechungen.

Dann rechnet jemand zum ersten Mal nach. Ein 3-mm-Loch, das klein genug ist, um es mit einer Fingerspitze abzudecken, kann pro Jahr mehr kosten als ein echtes Wartungsbudget. In diesem Artikel geht es um diese Berechnung und darum, wie Sie die Lecks selbst mit Geräten finden können, die Sie bereits besitzen.

Die Rechenaufgaben, die fast niemand löst

Hier ist die Berechnung, und sie ist einfacher, als man denkt.

Schritt eins: Wie viel Luft entweicht aus einem Loch?. Bei etwa 7 bar lässt sich der gedrosselte Durchfluss durch eine runde Öffnung in etwa wie folgt berechnen:

Lochdurchmesser	Ungefähre Leckagerate (an der freien Luft)
1 mm	~1,3 l/s (0,08 m³/min)
2 mm	~5 l/s (0,3 m³/min)
3 mm	~12 l/s (0,7 m³/min)
5 mm	~33 l/s (2,0 m³/min)

Beachten Sie den Verlauf dieser Kurve. Er hängt von der Fläche ab, sodass sich der Verlust bei einer Verdopplung des Lochdurchmessers vervierfacht. Ein Loch, das nur geringfügig größer ist, verursacht weitaus höhere Kosten als man “geringfügig” annehmen würde.

Schritt zwei: Verwandle Luft in Kilowatt. Die Erzeugung von Druckluft mit 7 bar erfordert je nach Wirkungsgrad der Maschine und Wartungszustand etwa 6 bis 7,5 kW elektrische Leistungsaufnahme pro geliefertem m³/min. Als grobe Schätzung können Sie 7 kW pro m³/min zugrunde legen. Ältere oder schlecht gewartete Anlagen weisen einen höheren Verbrauch auf.

Schritt 3: Mit der Stundenzahl und dem Tarif multiplizieren.

Jahreskosten ≈ Leckagerate (m³/min) × spezifische Leistung (kW pro m³/min) × Betriebsstunden × Strompreis

Führen Sie das 3-mm-Loch hindurch. Leckagerate 0,7 m³/min, spezifische Leistung 7 kW, eine normale Zweischichtanlage mit 6.000 Betriebsstunden pro Jahr, Strompreis $0,12 pro kWh:

0,7 × 7 × 6.000 × 0,12 = $3.528 pro Jahr. Ein Werk mit zwei Schichten, nichts Außergewöhnliches. Und das für ein Loch, das man unter dem Daumen verstecken kann.

Übertragen Sie das auf die Praxis. Von Energieversorgern geförderte Druckluftprogramme in Europa und Nordamerika haben wiederholt ergeben, dass Betriebe ohne Leckagemanagement Verluste erleiden 20–30% der gesamten Druckluftproduktion auf Leckagen. Nehmen wir eine Anlage, in der ein 90-kW-Kompressor 6.000 Stunden lang läuft: Das entspricht 540.000 kWh Eingangsenergie pro Jahr, wovon der Anteil der Leckagen bei 20% etwa 108.000 kWh beträgt. Bei $0,12/kWh sind das ungefähr $13.000 pro Jahr in der Luft, die niemand nutzte. Jedes Jahr, bis jemand mit einem Stück Seifenlösung die Linie entlanggeht.

Wir haben schon dutzende Male miterlebt, wie sich das in kleinerem Maßstab abgespielt hat. Die Reaktion ist immer dieselbe: eine kurze Pause, während es erst einmal sacken muss.

Warum sich Lecks ausbreiten, anstatt an Ort und Stelle zu bleiben

Zwei Mechanismen sollte man kennen, denn sie erklären, warum die Aussage “Wir haben die Lecks letztes Jahr behoben” keine Rechtfertigung ist.

Die Lecks werden größer. Ein winziges Loch in einer Gewindeverbindung erodiert. Durch Vibrationen lösen sich die Anschlüsse. Feuchtigkeit in der Leitung führt zu Korrosion an allen Bauteilen stromabwärts eines Trockners, der seine Aufgabe nicht ganz erfüllt. Ein unbeachtetes Leck, das mit 1 mm beginnt, vergrößert sich im Laufe von ein paar Jahren mühelos auf 3 mm.

Ein höherer Druck sorgt dafür, dass mehr durchkommt. Die Leckagemenge steigt mit dem Systemdruck an, und zwar annähernd linear und manchmal sogar noch stärker. Das bedeutet, dass die übliche Abhilfe bei leistungsschwachen Werkzeugen – nämlich die Anhebung des Sollwerts – sowohl die Leckagemenge als auch die Energiekosten erhöht. Wenn Sie die Leistung der Werkzeuge durch Druckerhöhung statt durch Beseitigung der Engstelle verbessern, haben Sie eine Maschine gebaut, die Leckagen verursacht.

Es gibt noch einen dritten, weniger offensichtlichen Faktor. Sobald in einer Leitung hörbare Undichtigkeiten auftreten, nehmen die Menschen diese nicht mehr wahr. Neue Mitarbeiter halten sie gar nicht erst für ungewöhnlich. Das ist normales menschliches Verhalten, keine Nachlässigkeit – und genau deshalb muss die Behebung im Rahmen eines planmäßigen Programms erfolgen und darf nicht nur ein einmaliger, heldenhafter Wochenend-Einsatz sein.

Wo sich Undichtigkeiten tatsächlich verbergen

Grob gesagt in der Reihenfolge, wie oft wir sie vorfinden:

1. Schnellkupplungen, der mit großem Abstand häufigste Übeltäter. Vor allem die billigen Modelle, insbesondere dort, wo der Schlauch über den Boden gezogen wird.
2. Gewindeverbindungen und Verschraubungen, wo Vibrationen auf mangelhafte Montage und Alterung treffen.
3. Kondensatabläufe. Schwimmerventile, die offen stehen bleiben, manuelle Ablassventile, die einen Spalt offen lassen, elektronische Ablassventile, die schon seit Monaten nicht mehr funktionieren. Ein offen stehendes Ablassventil kann die größte einzelne Leckstelle in der Anlage sein.
4. Drosselklappen und Filterbehälter, wo Dichtungen aushärten, O-Ringe sich abflachen und Schalen Risse bekommen.
5. Der flexible Schlauch selbst, durch Abrieb durchlöchert, insbesondere an Stellen, an denen es am Maschinenrahmen reibt.
6. Flanschdichtungen und Dichtungen für Filtergehäuse.
7. Magnetventilgehäuse und Stellmembranen auf automatisierten Anlagen.
8. Der Kompressorraum selbst, mit Überdruckventilen, Undichtigkeiten an Sicherheitsventilen und lockeren Rohrleitungen.
9. Messgeräte und Anzeigen, für sich genommen klein und in der Summe lächerlich.

Ein praktischer Hinweis aus der Erfahrung: Die größten Lecks sind oft nicht dort, wo man zuerst hinschaut. Die wirklich wertvollen Funde sind meist ein klemmender Abfluss oder ein gerissener Verteiler im Inneren eines Maschinenschranks – beides Dinge, die das Ohr völlig übersieht.

Eine Prüfung durchführen, bei der nur der Kompressor und eine Uhr zum Einsatz kommen

Sie können einen verlässlichen Wert für die Gesamtleckage ermitteln, ohne etwas kaufen zu müssen. Dabei handelt es sich um den Abschalt-Abklingtest, der etwa eine halbe Stunde dauert.

Bereiten Sie sich vor. Wählen Sie einen Zeitpunkt, zu dem die Anlage tatsächlich keine Druckluft verbraucht oder zu dem Sie dafür sorgen können, dass alle Anlagen abgeschaltet werden. Beachten Sie, dass dies auch Geräte umfasst, die zeitweise Druckluft verbrauchen: Verpackungsmaschinen mit Pneumatik, Entlüftungsventile und alle Geräte, die über eine Zeitschaltuhr gesteuert werden.

Aufzeichnen. Wenn das System den normalen Betriebsdruck erreicht hat und alle luftbetriebenen Geräte ausgeschaltet sind, schließen Sie das Absperrventil, das die Verteilung vom Kompressor und vom Druckbehälter trennt. Starten Sie die Zeitmessung.

Maß. Notieren Sie, wie lange es dauert, bis der Systemdruck auf einen festgelegten niedrigeren Wert abfällt, beispielsweise von 7,0 bar auf 6,0 bar. Wiederholen Sie den Test ein- oder zweimal; sollten die Zeiten stark voneinander abweichen, hat noch etwas Luft angesaugt, und der Test zählt nicht.

Konvertieren. Als Näherungswert beträgt der prozentuale Leckageanteil:

%-Leckage ≈ (Druckabfall in bar ÷ verstrichene Minuten) × (Systemvolumen in m³ ÷ absoluter Startdruck in bar) × 100

Der eine Punkt, den die Leute oft falsch verstehen, ist Systemlautstärke. Es geht nicht nur um den Empfänger – es geht um den Empfänger plus jeder Meter Rohr, zuzüglich des Volumens in Trocknern, Filtern und Nachkühlern. Wenn Sie diesen Wert nicht kennen, berechnen Sie ihn anhand der Rohrdimensionen oder schätzen Sie ihn konservativ und betrachten Sie das Ergebnis als Obergrenze für die Leckage. Jede Anlage, in der tankmontierte Kompaktgeräte zum Einsatz kommen, verfügt bereits über einen bekannten Wert; eine Einheit wie die 7,5-HP-Kolbenkompressor mit einem 80-Gallonen-Tank trägt genau dieses Tankvolumen bei.

Beispielrechnung: Systemvolumen (Rohrleitungen plus Behälter) 3 m³, Druckabfall von 7 bar(g) auf 6 bar(g) – das sind 1 bar – über einen Zeitraum von 4 Minuten, ausgehend von etwa 8 bar absolut:

(1 ÷ 4) × (3 ÷ 8) × 100 ≈ 9,41 TP3T-Leckage

Wenn man das nach Feierabend macht und drei Monate später auf demselben System wiederholt, erhält man eine echte Trendlinie, die weitaus aussagekräftiger ist als eine einmalige Zahl. Alles, was über etwa 10% liegt, verdient Beachtung; Anlagen, die ihre Luft wirklich gut verwalten, liegen in der Regel deutlich unter 5%.

Wenn Sie mehr Präzision benötigen oder die Anlage nicht abgeschaltet werden kann, verändert ein Ultraschall-Leckdetektor alles – er ortet Lecks in einer lauten Anlage in einer Entfernung von 8 bis 10 Metern, einschließlich der kleinen Lecks, die bei einem Abklingtest niemals auffallen. Die meisten Händler vermieten solche Geräte. Ehrlich gesagt: Wenn Sie über eine installierte Kompressorleistung von mehr als etwa 100 kW verfügen, lässt sich gegen den Kauf eines solchen Geräts kaum ein stichhaltiges Argument vorbringen.

Ergebnisse in Reparaturen umsetzen

Sie zu finden, macht den Spaß aus. Bei der Behebung der Fehler scheitern die Programme dann meist.

Versehe alles mit einem Tag. Physische Etiketten mit einer Nummer und einem Standort, die in ein Protokoll fotografiert werden. Das klingt nach übertriebener Bürokratie, bis man einmal versucht, zwanzig Befunde an ein Wartungsteam weiterzugeben und mit anzusehen, wie fünfzehn davon einfach verschwinden.

Nach Größe sortieren, dabei aber den Schwierigkeitsgrad berücksichtigen. Ein 2-mm-Leck an einer zugänglichen Kupplung wird zuerst behoben. Ein großes Leck an einer Produktionsmaschine, die erst bei der nächsten Abschaltung angehalten werden kann, wird in den Zeitplan aufgenommen – es bringt nichts, Aufträge ganz oben auf eine Liste zu setzen, die in diesem Monat physisch gar nicht erledigt werden können.

Auswirkungen der Gleisreparatur erfassen. Führen Sie den Zerfallstest nach einer Reparaturrunde erneut durch. Wenn die Zahl sinkt, wird das Budget im nächsten Jahr verlängert. Außerdem ist dies die einzige Möglichkeit, um festzustellen, ob die Arbeiten tatsächlich ordnungsgemäß ausgeführt wurden.

Legen Sie einen wiederkehrenden Termin fest. Normalerweise erfolgt dies vierteljährlich oder zweimal jährlich. Bei manchen Anlagen werden Leckageprüfungen im Rahmen derselben Wartungsrunde durchgeführt wie der Filterwechsel, was sehr effizient ist. Gleicher Rundgang, anderes Hinhören.

Kauf das nächste Mal etwas Besseres. Jede defekte Kupplung, die durch ein identisches Billigteil ersetzt wird, ist ein vorprogrammierter zukünftiger Ausfall. Hochleistungs-Kupplungen mit hohem Durchfluss machen sich allein schon durch die eingesparten Druckluftkosten bezahlt, ganz zu schweigen von der Leistungssteigerung am Werkzeug.

Die Fehler, die die Lecks wieder auftraten ließen

Eine kurze Liste – all diese Filme habe ich kürzlich gesehen:

• Rohrdichtmittel als Notlösung verwenden. Dichtmasse auf einer undichten Verbindung verdeckt diese für einen Monat. Tauschen Sie die Armatur aus.
• Verschärfung statt Untersuchung. Wird an einer undichten Verschraubung mehr Drehmoment aufgebracht, führt dies häufig dazu, dass die nächste Verschraubung in der Leitung ebenfalls bricht.
• Kugelhähne zur “Drosselung” zur Hälfte schließen. Das führt zu keiner sinnvollen Reduzierung im weiteren Verlauf; es fügt lediglich eine Einschränkung hinzu.
• Den Kompressorraum außer Acht lassen. Das ist der letzte Ort, an dem jemand nachschaut, und dort wimmelt es nur so von Armaturen, Abflüssen und Ventilen.
• Das ganze Jahr über mit ungewöhnlich hohem Druck in Betrieb weil eine Maschine dies im Dezember benötigte. Es kommt bemerkenswert häufig vor, dass der Sollwert vorübergehend angehoben und dann so belassen wird.
• Vergessen, dass es automatische Ablassvorrichtungen gibt. Die wertvollsten fünf Minuten in diesem ganzen Artikel sind vielleicht die, in denen Sie überprüfen, ob Ihre elektronischen Ablassventile tatsächlich funktionieren und nicht in geöffneter Position hängen geblieben sind.

Wenn in Ihrem System hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit herrschen, wirkt sich das Wassermanagement auf all dies aus – die Kombination aus einem unzureichenden Trockner und einem unzureichenden Entwässerungssystem untergräbt das Verteilungssystem von innen heraus. Unsere Anmerkungen zu Temperatur- und Feuchtigkeitsmanagement Deck diese Seite ab.

Ein Programm zur Bekämpfung von Leckagen, das Sie noch in diesem Monat starten könnten

1. Ermitteln Sie einen Ausgangswert. Verfallstest heute Abend oder morgen vor Schichtbeginn. Notiere dir die Zahl.
2. Spaziergang mit Seifenlösung in einer ruhigen Phase. Notiere alles, was du findest, egal wie klein es auch sein mag.
3. Protokoll mit Fotos und Tags. Zwanzig Einträge in einer Tabelle sind besser als gar nichts.
4. Lege diese Woche die fünf bestmöglichen Plätze fest. Dann messen Sie erneut. Veröffentlichen Sie die Verbesserung.
5. Überprüfen Sie die beiden Punkte, die in der Regel im Vordergrund stehen: Kondensatabläufe und die Schnellkupplung als Standard in der gesamten Anlage.
6. Ein Folgeaudit buchen bevor du diesen Schritt abschließt. Das ist der Schritt, den die meisten Pflanzen überspringen.
7. Vergleichen Sie diese mit Ihren Energieverbrauchswerten. Falls Sie sich auch einen Überblick über das Gesamtbild verschaffen möchten, finden Sie in unseren Leitfäden zu Maßnahmen zur Energieeinsparung und Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz neben diesem stehen.

Häufig gestellte Fragen

Wie viel kostet es, ein kleines Luftleck unbeachtet zu lassen?

Nach der obigen Berechnung belaufen sich die Kosten für ein einzelnes 1-mm-Loch bei 7 bar und einem Betrieb von 6.000 Stunden pro Jahr bei einem Strompreis von etwa $0,12/kWh auf einige hundert Dollar jährlich. Das ist wenig. Das Problem ist jedoch, dass Anlagen selten nur ein solches Loch haben – sie haben Dutzende davon, und die entscheidenden sind in der Regel größer als 1 mm.

Welcher Prozentsatz an Leckage ist akzeptabel?

Werte unterhalb von 5% sind im Normbereich. Bei Werten um 10% lohnt sich eine Überprüfung. Werte über 20% deuten in der Regel eher auf ein bestimmtes vernachlässigtes Bauteil als auf allgemeinen Verschleiß hin. Beginnen Sie mit den Abflüssen und den Kupplungen.

Brauche ich teure Geräte, um Lecks zu finden?

Um gar nicht erst anzufangen. Mit Seifenlösung und einem Abschalt-Leckagetest lassen sich zahlreiche Lecks aufspüren, insbesondere die großen. Ultraschall-Leckdetektoren sind besonders bei kleinen Lecks und beim Arbeiten in einer lauten Anlage von großem Nutzen und machen sich schnell bezahlt, wenn Sie über eine große Kompressoranlage verfügen. In der Regel können Sie ein solches Gerät zunächst mieten, bevor Sie sich zum Kauf entschließen.

Wird sich die Behebung von Undichtigkeiten wirklich spürbar auf meine Energiekosten auswirken?

In der Regel ja, und oft sogar mehr als erwartet, da die meisten Anlagen gleichzeitig feststellen, dass sie den Drucksollwert wieder senken können. Es ist eines der wenigen Effizienzprojekte, bei denen die Messtechnik den Business Case wirklich untermauert.

Hilft der Austausch des Kompressors bei Undichtigkeiten?

Nur indirekt. Neue Maschinen beheben das Verteilungsproblem zwar nicht, doch wenn Sie ohnehin einen Austausch vornehmen, kann ein Gerät mit variabler Drehzahl besser auf den sinkenden Bedarf reagieren, sobald die Leckagen unter Kontrolle gebracht werden. Vergleichen Sie die Optionen in unserem Artikel zur Frequenzumrichtertechnologie und zum Schraubenkompressor VSD 30 HP.

Wenn Ihr Kraftwerk einen Jahresverbrauch von mehr als einigen hunderttausend Kilowattstunden aufweist, lohnt sich ein Gespräch. Teilen Sie uns bitte die Größe Ihres Kompressors, die Betriebsstunden und den Tarif über das Kontaktseite und wir werden grobe Zahlen dazu nennen. In der Zwischenzeit wird unser Wartungsanleitung für Schraubenkompressoren dient dazu, die andere Seite des Systems zur Ehrlichkeit anzuhalten.