V Evropě je v průmyslu celkově spotřebováno okolo 10 % elektrické energie na výrobu stlačeného vzduchu.
V článku vám přinášíme několik možností, jak efektivně využít spotřebovanou energii nutnou k výrobě stlačeného vzduchu, snížit si tak provozní náklady a maximálně využít odpadní teplo.
S výraznými nárůsty cen energií se doba návratnosti vložené investice zkracuje. Samotný rostoucí finanční náklad tak významně ovlivňuje konkurenceschopnost firmy, především pak u firem s vyšší spotřebou stlačeného vzduchu. Je potřeba si uvědomit i finanční hrozby, které jsou spjaty s následným překročením stanovených emisních limitů v jednotlivých oblastech průmyslu. Navíc se v budoucích letech očekává další snížení těchto limitů a naopak zvýšení postihů při jejich nedodržení.
V současnosti je nejčastějším zdrojem stlačeného vzduchu v průmyslu šroubový kompresor. Ten je buď ochlazován vodou nebo vzduchem. Až 90 % energie, která je potřebná k pohonu tohoto zařízení, se přeměňuje na teplo. To se zpravidla odvádí pryč bez užitku. To je ovšem velká škoda, jelikož by se toto teplo dalo využít například pro předehřev nebo ohřev TUV, vytápění budov i temperování skladových prostor. Pouhých 10 % se tedy přemění v energii stlačeného vzduchu.
Samotné stlačování vzduchu je doprovázeno vznikem velkého množství tepla, a to minimálně o teplotě 70 °C. Díky chladicí kapalině nebo vzduchu je možné toto teplo intenzivně odvádět mimo pracovní prostor šroubového kompresoru. Prostřednictvím zabudovaného výměníku je možné energii měnící se v teplo využít i pro další účely nebo ho dočasně ukládat v izolovaných akumulačních nádržích či boilerech.
V případě využití odpadního tepla významně vzrůstá hospodárnost provozu zařízení. Účinnost systému ZZT se u běžných šroubových kompresorů pohybuje až k 95 % (tepelná energie/elektrickému příkonu). Zabudování potřebného deskového výměníku a jeho napojení na chladicí kapalinový systém kompresoru představuje dodatečnou investici. Ta se pohybuje řádově okolo 300 000 Kč pro 100 kW zařízení. Avšak návratnost této investice, při průměrném dvousměnném provozu (6 000 MTH/rok), je v porovnání s teplem vyrobeným pomocí elektrické energie méně než 3 měsíce.
Při porovnání se zemním plynem se návratnost pohybuje okolo 6 měsíců (stav k 2/2022). V řadě případů je navíc možné využít teplo obsažené v chladicím vzduchu kompresoru a pomocí VZT potrubí vytápět přilehlé prostory. Další možností využití tepla z čistého stlačeného vzduchu je k regeneraci náplně absorpčních sušiček, pořípadě v bubnových sušičkách.
Je důležité si uvědomit, že největší finanční náklady, za předpokládanou dobu životnosti cca 10 let, jsou spojené se spotřebovanou elektrickou energií. Tyto náklady jsou cca 82 % z celkových nákladů. Samotná investice na pořízení zařízení je pouhých 8 %. Náklady za servis kompresoru se pak pohybují zhruba okolo 10 %. Z těchto výpočtů nám jasně vyplývají potenciální úspory, a to zejména při maximálním využití spotřebované elektrické energie i na další účely. Na tomto rozdělení nákladů je vidět důležitost instalace kvalitního zařízení s vysokou účinností výroby stlačeného vzduchu.
Cena za vyrobený m3 stlačeného vzduchu v reálných podmínkách
Při specifické spotřebě Pspec = 5,5 kWmin/m3 pro kompresor Gardner Denver ESM 90e (příkon 90 kW) a ceně 3 Kč/kWh je náklad 0,28 Kč za spotřebovanou energii na vyrobený 1 m3 stlačeného vzduchu o přetlaku 7 barů. Dále je nutné promítnout náklady související s pořízením zařízení a jeho servisem což představuje dalších 0,1 Kč/m3. Celkový náklad za vyrobený stlačený vzduch je tedy 0,38 Kč/m3. U standardních nových rozvodů stlačeného vzduchu je běžný únik kolem 10 % z celkového vyrobeného množství. V našem případě je pro tuto technologii roční finanční ztráta cca 356 000 Kč.
Pokud bychom porovnávali pneumatický systém s hydraulickým, pak doprava 1 m3 vody do výšky 70 metrů oběhovým čerpadlem WILO IP40/220 11-2 stojí zhruba 3,8 Kč při srovnatelné ceně elektrické energie. Přitom je voda cca 850x těžší než vzduch.
Z výše uvedeného porovnání jednoznačně vyplývá, jak drahý je stlačený vzduch včetně dalších nákladů souvisejících s provozem a jeho výrobou v reálných podmínkách.
Pro bližší informace kontaktujte specialistu na stlačený vzduch Ing. Reného Kunčara, technického ředitele VESKOM.
Více na www.veskom.cz
