Εξοικονόμηση Ενέργειας σε Συστήματα Πεπιεσμένου Αέρα
Η εξοικονόμηση ενέργειας σήμερα αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες βιωσιμότητας, στοχεύοντας σε ένα καλύτερο οικονομικό αποτέλεσμα τόσο για τον άνθρωπο, όσο και για το φυσικό περιβάλλον.
Η βιομηχανία στην Ελλάδα, με βάση και τα τελευταία στοιχεία του ΙΟΒΕ¹, καταναλώνει το 18% της συνολικής Τελικής Κατανάλωσης Ενέργειας (ΤΚΕ), με την ηλεκτρική ενέργεια να αποτελεί την κορωνίδα, αντιπροσωπεύοντας το 39% της συνολικής καταναλισκόμενης ενέργειας. Ακολουθούν το πετρέλαιο με ποσοστό 34%, το φυσικό αέριο με 12% και τα στερεά καύσιμα με 10%.
Εξειδικεύοντας το πως μπορεί η μείωση κατανάλωσης ενέργειας στη βιομηχανία να προάγει τη βιωσιμότητα και να οδηγήσει σε μια πράσινη ανάπτυξη, καταλήγουμε στα παρακάτω συμπεράσματα:
Μέσω της μείωσης του κόστους παραγωγής, άρα και αύξηση της ανταγωνιστικότητας
μέσω της μείωσης των εκπομπών των αέριων ρύπων και εναρμονισμό με τις Κοινοτικές Οδηγίες
μέσω της θετικής συμβολής στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας
μέσω της μείωσης της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα
μέσω της συμβολής στην επίτευξη των στόχων και των δεσμεύσεων της χώρας σχετικά με τη μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου σε διεθνές επίπεδο.
Οι όποιες επεμβάσεις εξοικονόμησης ενέργειας σε μία βιομηχανία θα πρέπει να στοχεύουν σε αυτούς τους τομείς και εφαρμογές όπου η δυνητική εξοικονόμηση ενέργειας είναι σημαντική, μεγιστοποιώντας με αυτόν τον τρόπο το όφελος από την όποια παρέμβαση, και μειώνοντας παράλληλα τον χρόνο απόσβεσης του κεφαλαίου της επένδυσης (ROI). Από τις σημαντικότερες επεμβάσεις εξοικονόμησης ενέργειας που μπορεί να υλοποιηθεί σε μία βιομηχανία, είναι ο εκσυγχρονισμός των συστημάτων πεπιεσμένου αέρα. Αυτό γιατί ο πεπιεσμένος αέρας αποτελεί κατά μέσο όρο το 12% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας σε μία βιομηχανία. Ας δούμε όμως μέσω ποιων παρεμβάσεων σε ένα σύστημα πεπιεσμένου αέρα μπορούν να επιτευχθούν ενεργειακές εξοικονομήσεις.
Αξιολόγηση υφιστάμενης εγκατάστασης
Σε κάθε περίπτωση, πριν την επιλογή κάποιου αεροσυμπιεστή καλό θα είναι να γίνεται μία αξιολόγηση του υφιστάμενου συστήματος μέσω ενός ενεργειακού ελέγχου. Κατά τον έλεγχο αυτόν πραγματοποιείται μέτρηση του προφίλ της κατανάλωσης και ή τρέχουσα ενεργειακή απόδοση, ώστε να διαστασιολογηθεί ο ιδανικός αεροσυμπιεστής ή συνδυασμός αεροσυμπιεστών, που θα οδηγήσουν στις μεγαλύτερες δυνατές εξοικονομήσεις ενέργειας. Κατά τη διάρκεια του ελέγχου γίνεται εξομοίωση των προτεινόμενων λύσεων και ποσοτικοποίηση των εξοικονομήσεων έχοντας επιπλέον μία ξεκάθαρη εικόνα για το χρόνο απόσβεσης της επένδυσης κεφαλαίου. Καλό είναι να αναφέρουμε ότι σε κάποιες περιπτώσεις μετά από έναν τέτοιο έλεγχο μπορεί να προκύψουν ευκαιρίες εξοικονόμησης χωρίς να χρειαστεί να προχωρήσει κάποιου είδους επένδυση, απλά με τη σωστή ρύθμιση των παραμέτρων λειτουργίας του συστήματος.
Αεροσυμπιεστές μεταβλητής παροχής
Οι αεροσυμπιεστές μεταβλητής παροχής (VSD) χρησιμοποιούν ένα μετατροπέα συχνότητας (inverter) ο οποίος ελέγχει την ταχύτητα του κινητήρα και κατά συνέπεια την παροχή του αεροσυμπιεστή ακολουθώντας την ζήτηση από την κατανάλωση. Καθώς στο 88% των εγκαταστάσεων οι απαιτήσεις σε πεπιεσμένο αέρα παρουσιάζουν σημαντικές διακυμάνσεις, η παροχή από τους αεροσυμπιεστές θα πρέπει με κάποιον τρόπο να ελέγχεται ή να σταματάει. Σε μηχανήματα άνω των 7kW η δυνατότητα εκκινήσεων του κινητήρα μέσα στο διάστημα μίας ώρας, αλλά και κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι περιορισμένη, γιατί αυτό δύναται να προκαλέσει σημαντική βλάβη σε αυτόν και τελικά καταστροφή του. Έτσι, ένας συμβατικός αεροσυμπιεστής σταθερών στροφών ρυθμίζει την παροχή μέσω μίας βαλβίδας στην εισαγωγή αυτού (Unloader Valve). Όταν υπάρχει απαίτηση σε αέρα, η βαλβίδα αυτή είναι ανοικτή (Load) και ο αεροσυμπιεστής παράγει έργο. Όταν δεν υπάρχει απαίτηση σε αέρα από την κατανάλωση, η βαλβίδα αυτή κλείνει (Unload) και το στοιχείο συμπίεσης συνεχίζει να περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα στο κενό χωρίς να συμπιέζει αέρα, καταναλώνοντας όμως ένα 25 με 30% της ισχύος που θα κατανάλωνε παράγοντας έργο. Για να το καταλάβουμε καλύτερα ας φανταστούμε ένα αυτοκίνητο το οποίο κινείται με σταθερή ταχύτητα, ας πούμε 60 χ.α.ω, και τις στροφές του κινητήρα στις 3.000. Κάποια στιγμή πρέπει να σταματήσει, αλλά αντί να αφήσουμε το γκάζι βάζουμε νεκρά συνεχίζοντας να κρατάμε τις στροφές του κινητήρα σταθερές στις 3.000. Φανταστείτε τώρα να χρειάζεται να κινηθούμε με αυτόν τον τρόπο μέσα στην κίνηση και τι σημαίνει αυτό για την κατανάλωση μας. Αντίθετα, οι αεροσυμπιεστές μεταβλητής παροχής έχουν τη δυνατότητα να προσαρμόσουν την παροχή τους ανάλογα με τη ζήτηση και καθώς η σχέση παροχής κατανάλωσης είναι σχεδόν γραμμική, με αποτέλεσμα να οδηγούν σε εξοικονομήσεις που σε κάποιες περιπτώσεις μπορούν να αγγίξουν και το 50% σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση.
Δεν είναι όλοι οι αεροσυμπιεστές ίδιοι
Όλοι οι αεροσυμπιεστές με την ίδια ονομαστική ισχύ δεν είναι ίδιοι. Πολύ σημαντικό είναι να μην επικεντρωνόμαστε στην ονομαστική ισχύ, αλλά στην παροχή αυτού για τη δεδομένη ισχύ, καθώς ανάλογα με τον κατασκευαστή μπορεί να υπάρχουν σημαντικές διαφορές. Η πιο σημαντική παράμετρος για την ορθή σύγκριση και αξιολόγηση είναι ο λόγος ισχύος προς παροχή ο οποίος ονομάζεται Ειδική Κατανάλωση Ενέργειας (SER). Όσο μικρότερος είναι ο λόγος αυτός τόσο πιο αποδοτικός είναι ο αεροσυμπιεστής, άρα και μεγαλύτερη η εξοικονόμηση ενέργειας.
Κεντρική διαχείριση αεροστασίου
Η βασική ωφέλεια που μπορούμε να έχουμε από ένα σύστημα κεντρικής διαχείρισης, ειδικά σε αεροστάσια με πλέον των δύο αεροσυμπιεστών, είναι η μείωση του εύρους πίεσης λειτουργίας του συστήματος, καθώς είναι ο κεντρικός ελεγκτής αυτός που αποφασίζει ποιος αεροσυμπιεστής θα μπει ή θα βγει από το δίκτυο χωρίς αυτό να γίνεται άναρχα από τον τοπικό ελεγκτή του κάθε μηχανήματος ξεχωριστά. Εδώ είναι πολύ σημαντικό να αναφέρουμε ότι για κάθε 1 bar χαμηλότερης πίεσης λειτουργίας στο σύστημα μας έχουμε εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 7%, καθώς και μείωση τωνδιαρροών κατά 13%.
Σε ποιο απλούς ελεγκτές η σειρά προτεραιότητας των μηχανημάτων είναι προκαθορισμένη και σε πιο εξελιγμένους αυτή να καθορίζεται από ειδικούς αλγόριθμους έτσι ώστε να επιτυγχάνεται πάντα ο ιδανικός συνδυασμός αεροσυμπιεστών για τις εκάστοτε συνθήκες, οδηγώντας σε ακόμα μεγαλύτερες εξοικονόμησεις ενέργειας.
Τέλος, οι δυνατότητες τηλεμετρίας τόσο των κεντρικών μονάδων διαχείρισης όσο και των εκλεκτών της κάθε μονάδας ξεχωριστά, μπορεί να μας δώσει ανά πάσα στιγμή εικόνα για την ενεργειακή απόδοση του συστήματος ή της κάθε μονάδας χωριστά, βοηθώντας στην έγκαιρη αντιμετώπιση τυχόν προβλημάτων που οδηγούν στην αύξηση της ενεργειακής κατανάλωσης.
Σχεδιασμός δικτύου
Ένα σύνηθες φαινόμενο στην Ελληνική βιομηχανία και όχι μόνο, είναι ότι οι επεκτάσεις των δικτύων πεπιεσμένου αέρα να βασίζονται στον αρχικό σχεδιασμό και στις αρχικές διατομές των σωληνώσεων. Όμως όσο μεγαλώνει το μήκος του δικτύου και η συνολική παροχή αέρα, οδηγούμαστε σε πολύ μεγάλες πτώσεις πίεσης στο δίκτυο με αποτέλεσμα να λειτουργούμε το σύστημα μας σε σημαντικά υψηλότερη πίεση για να μπορέσουμε να διασφαλίσουμε την επιθυμητή στα σημεία κατανάλωσης. Μην ξεχνάμε ότι όπως αναφέραμε και παραπάνω, για κάθε 1 bar χαμηλότερης πίεσης λειτουργίας στο σύστημα μας έχουμε εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 7%, καθώς και μείωση των διαρροών κατά 13%. Μια σωστή μελέτη των αναγκών του δικτύου μπορεί να μας οδηγήσει σε σημαντικά μικρότερη πίεση λειτουργίας του συστήματος, και κατά συνέπεια σε σημαντικές εξοικονομήσεις ενέργειας.
Απώλειες δικτύου
Κατά μέσο όρο οι απώλειες από το δίκτυο του πεπιεσμένου αέρα αντιπροσωπεύουν το 20% της συνολικής κατανάλωσης αέρα σε μία βιομηχανία. Είναι λοιπόν κατανοητό ότι ο περιορισμός αυτών μπορεί να οδηγήσεις σε σημαντικές εξοικονομήσεις ενέργειας. Μια πρώτη εκτίμηση μέσω ενός ενεργειακού ελέγχου μπορεί να μας δώσει μια αρχική γενική εικόνα του προβλήματος. Στη συνέχεια, και ανάλογα με το μέγεθος αυτού μπορούν να ακολουθήσουν πιο εξειδικευμένες μετρήσεις όπως η ανίχνευση και καταγραφή των απωλειών μέσω υπερήχων.
Συντήρηση
Η σωστή συντήρηση του εκάστοτε εξοπλισμού είναι κάτι που βοηθάει στη σωστή «υγεία» και απόδοση αυτού. Η σωστή απόδοση ενός μηχανήματος καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του συμβάλει στη μειωμένη κατανάλωση αυτού, άρα και σε ενεργειακές εξοικονομήσεις. Επιπλέον η σωστή «υγεία» βοηθά στη μείωση της πιθανότητας αβαριών που μπορούν να οδηγήσουν σε έκτακτα κόστη.
Ανάκτηση ενέργειας
Ένα 94% της ενέργειας που καταναλώνει ένας αεροσυμπιεστής μετατρέπεται σε θερμότητα. Χωρίς ένα σύστημα ανάκτησης ενέργειας αυτή η θερμότητα χάνεται στην ατμόσφαιρα. Ανάλογα λοιπόν με τον τύπο του αεροσυμπιεστή, έως ένα 105% της καταναλισκομένης ενέργειας μπορεί να ανακτηθεί. Όσον αφορά τους λιπαινόμενους κοχλιοφόρους αεροσυμπιεστές αυτό το ποσοστό μπορεί να φράσει έως το 90%, και στην περίπτωση των ελεύθερων ελαίου αεροσυμπιεστών (Oil Free) το 105%, εκμεταλλευόμενοι και τη θερμότητα των υδρατμών στον αέρα της αναρρόφησης. Η ανάκτηση γίνεται με τη μορφή ζεστού νερού και μπορεί να εξυπηρετήσει εφαρμογές όπως η θέρμανση, το ζεστό νερό χρήσης και η προθέρμανση του νερού του λεβητοστασίου βοηθώντας στον ενεργειακό μετασχηματισμό της εκάστοτε επιχείρησης.
Κλείνοντας, αξίζει να αναφέρουμε ότι το 70% του κόστους ενός αεροσυμπιεστή στο χρόνο ζωής του αφορά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Γίνεται λοιπόν κατανοητό ότι όποια ενέργεια εξοικονόμησης προς αυτή την κατεύθυνση έχει πολλαπλάσια οφέλη σε σχέση με το κόστος κτήσης η συντήρησης αυτού.
Κωνσταντίνος Διονυσίου
Sales Excellence Manager Industrial Division
konstantinos.dionysiou@atlascopco.com
Διαβάστε επίσης
