Bei der industriellen Herstellung von Käse wird viel Wasser benötigt – sei es als Bestandteil des Produktionsprozesses oder für Reinigungszwecke. Das ist auch bei der Käserei Goldsteig der Fall. Dort wird das Abwasser in großen Tanks gesammelt und soweit aufbereitet, dass es in die Kanalisation geleitet werden kann. Die Reinigung selbst erfolgt – wie in der biologischen Wasseraufbereitung üblich – mithilfe von geeigneten Bakterienstämmen, die auf ausreichende Sauerstoffzufuhr angewiesen sind. Der lebensnotwendige Sauerstoff für die Bakterien wird von Gebläsen bereitgestellt, die Druckluft in die Wasserbecken oder -tanks einblasen. Da die Maschinen nahezu ständig im Einsatz sind, beanspruchen sie in der Regel auch rund die Hälfte des Energiebedarfs der Wasseraufbereitung.
Vor diesem Hintergrund lohnt sich ein genauerer Blick auf die Drucklufterzeugung zur Belüftung der biologischen Reinigung, denn hier kann sich ein sehr hohes Einsparpotenzial verstecken. Besonders dann, wenn durch technischen Fortschritt energieeffizientere Maschinen auf den Markt kommen
Die Käserei Goldsteig plante eine Modernisierung der Belüftung. Das war eine gute Gelegenheit, die Anlage insgesamt auf den Prüfstand zu stellen und auch im Hinblick auf mögliche Energiekosteneinsparungen im Gebläsebereich etwas zu tun.
Bisher war in der Käserei ein klassisches Drehkolbengebläse im Einsatz. Aus verschiedenen Gründen fiel die Wahl 2015 auf ein brandneues Schraubengebläse. Zum einen weist die Abwasseraufbereitung der Käserei eine relativ hohe Einblastiefe auf, bei der Drehkolbengebläse an ihre thermischen Belastungsgrenzen kommen. In einem solchen Fall sind Schraubengebläse von Vorteil, weil sie durch den Einsatz einer wesentlich effizienteren Verdichtungstechnologie deutlich niedrigere Betriebstemperaturen als Drehkolbengebläse aufweisen, sodass auch bei einem Betriebsdruck von rund 1000 mbar Überdruck, der sich durch die bei Goldsteig vorhandene hohe Einblastiefe ergibt, ein zuverlässiger Betrieb auf Dauer sichergestellt ist und weniger Wärme in die Bioreaktoren eingetragen wird.
Zum anderen konnte durch den Umstieg auf Schraubengebläse der Leistungsbedarf für die Drucklufterzeugung um 28 % gesenkt werden. Schraubengebläse sind zwar in der Anschaffung etwas teurer, amortisieren sich aber aufgrund ihrer erheblichen Energieeinsparungen bereits in einem Zeitraum von 1,5 bis 2 Jahren.
Doch wie unterscheiden sich Schrauben- und Drehkolbengebläse unter konstruktiven und thermodynamischen Gesichtspunkten?
Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Verdichtertechnologien liegt in der Geometrie der Rotoren. Bei den Drehkolbengebläsen ist der Querschnitt der Haupt- und Nebenrotoren gleich, zum Beispiel sind beide dreiflügelig und verlaufen in Längsrichtung geradlinig. Die Größe des zwischen Zylinder und den Rotorflügeln eingeschlossenen Volumens bleibt während der Rotordrehung bzw. des Verdichtungsvorgangs konstant. In der Thermodynamik wird dies als isochore Verdichtung bezeichnet. Der Druck baut sich nach dem Verdichter in der Prozessleitung durch stetiges Nachschieben von Luftmolekülen gegen die dort herrschenden Widerstände auf.
