Argumenty pro zavedení energeticky účinnějších systémů stlačeného vzduchu

Argumenty pro zavedení energeticky účinnějších systémů stlačeného vzduchu

Eliminace úniků a rekuperace energie představují pro začátek dva důležité faktory.

Podle nedávné zprávy společnosti Atlas Copco mají uživatelé systémů stlačeného vzduchu ve Spojených státech k dispozici prostředky, které jim umožní šetřit náklady na energii a zároveň podporovat cíle trvalé udržitelnosti. To by mohlo vést k odhadovaným ročním úsporám energií ve výši 1 miliardy dolarů a ke snížení emisí CO2 o devět milionů tun.

Společnost Atlas Copco se sídlem v michiganském Auburn Hills (USA) je nadnárodním dodavatelem kompresorů, vakuových řešení a dalších typů průmyslových zařízení.

Hlavní cesta k dosažení výroby založené na principech trvalé udržitelnosti se v průmyslu zaměřuje na snižování spotřeby elektrické energie, což má jednak přispět k redukci emisí CO2 a zároveň přinést značné úspory podnikům, které ji realizují.

Společnost dále věří, že optimalizace systému výroby stlačeného vzduchu může být velkým krokem na cestě k jeho realizaci. Společnost Atlas Copco Compressors se podrobněji zaměřila na americký trh, pokud jde o stlačený vzduch. Analýza trhu dospěla k závěru, že americká výrobní sféra disponuje instalovanou základnou stlačeného vzduchu o výkonu nejméně 15 milionů koňských sil.

Je dobře známo, že při průmyslovém využívání stlačeného vzduchu dochází k plýtvání energií v důsledku úniků ze vzduchového potrubí, což často zůstává neodhaleno, a z mnoha dalších důvodů. Na základě různých auditů týkajících se problematiky stlačeného vzduchu u různých typů, velikostí a segmentů zákazníků dospěla analýza společnosti Atlas Copco Compressors k závěru, že Spojené státy by mohly ročně ušetřit přibližně 13 miliard kWh elektrické energie v souvislosti se spotřebou stlačeného vzduchu, což by americkým výrobcům ušetřilo více než 1 miliardu dolarů ročně na výdajích za energii. Stejně tak by se tím odstranilo ~9 milionů tun CO2 ročně, což odpovídá roční spotřebě elektřiny více než jednoho milionu domácností.

„Vzhledem k našim evropským kořenům je úspora energie naším dlouhodobým zájmem,“ prohlásil Robert Eshelman, prezident a generální ředitel společnosti Atlas Copco Compressors USA. „Silně vnímáme, že se v tomto odvětví skrývá obrovská příležitost. Stále existuje mnoho energeticky neefektivních systémů. Velmi si přejeme, aby si to uvědomili i naši zákazníci.“

Dva osvědčené návrhy

V průzkumu týkajícím se využití stlačeného vzduchu, který v roce 2021 provedlo více než 50 000 inženýrů, dodavatelů a zaměstnanců provozů v USA, se srovnávání systémů stlačeného vzduchu z hlediska účinnosti umístilo na druhém místě mezi hlavními problémy respondentů, přičemž 16 % respondentů jej označilo za hlavní problém.

Zpráva Atlas Copco Compressors zahrnovala informace o dalších dvou možných metodách úspor energie souvisejících s používáním vzduchových kompresorů. Mezi ně patří rekuperace energie a přechod z vodou chlazeného kompresoru na vzduchem chlazený kompresor.

Již beztak účinný systém vzduchových kompresorů lze vylepšit využitím modulů pro rekuperaci energie, které je nyní možné dodávat i zabudované ve výrobcích. Potenciál rekuperace energie spočívá ve skutečnosti, že při stlačování vzduchu vzniká teplo. Ve většině případů je tepelná energie odebrána – a stává se odpadním teplem – ještě než je stlačený vzduch rozveden do potrubního systému zařízení. Značné množství odpadního tepla, které dokonce představuje až 94 % energie dodávané do kompresoru, lze však získat zpět prostřednictvím ohřátého vzduchu nebo ohřáté vody, a to v závislosti na tom, zda je jednotka chlazena vzduchem nebo vodou.

Podnikům, jež zachycují tepelnou energii, se tak mohou výrazně vrátit investované prostředky. Pokud je energie získávána zpět prostřednictvím uzavřeného chladicího systému, zlepšují se provozní podmínky kompresorů, jejich spolehlivost a životnost, mimo jiné i díky vyrovnané teplotní hladině a vysoké kvalitě chladicí vody. Většina velkých dodavatelů produkujících střední a velké kompresory nyní nabízí úpravy pro montáž standardního zařízení pro rekuperaci odpadního tepla.

Navíc v aplikacích, kde může podnik přejít z vodou chlazeného kompresoru na vzduchem chlazený kompresor, lze eliminovat chladicí vodu používanou vodou chlazeným kompresorem. Vodou chlazený vzduchový kompresor o výkonu 200 koní průměrně spotřebovává více než sedm milionů galonů vody ročně; s úpravou a doprovodnými procesy pak jeho provoz vychází téměř na 50 000 dolarů ročně. U vzduchem chlazených kompresorů není třeba používat galony vody.

Přechodem na vzduchem chlazené kompresory odpadá nutnost využívat chladicí věže a systémy pro čerpání vody a zároveň je eliminována údržba pomocných zařízení používaných pro dodávku vody.

Vodou chlazené kompresory jsou samozřejmě pro určité aplikace nezbytné a existují způsoby, jak v takovém případě proces optimalizovat.

Zpět v USA

Ve Spojených státech amerických stanovilo tamější ministerstvo energetiky minimální normy účinnosti kompresorů, které budou brzy zavedeny; tím chce pomoci zajistit celostátní energetickou účinnost v odvětví stlačeného vzduchu.

Nové předpisy, které budou závazné od ledna 2025, byly stanoveny za přispění všech hlavních výrobců kompresorů. Odhaduje se, že během tří desetiletí, počínaje prvním celým rokem jejich uplatňování, přinesou aktualizované předpisy za období svého trvání úsporu energie ve výši více než 15 miliard kilowatthodin, což odpovídá množství energie potřebné k napájení 1,6 milionu domácností po dobu jednoho roku.

V roce 2019 stanovila kalifornská státní energetická komise vlastní nové požadavky pro komerční a průmyslové vzduchové kompresory, přičemž nová pravidla vstoupila v platnost v lednu 2022. Nové předpisy fakticky kopírují dříve odkazované federální předpisy; tato nařízení mají být uplatňována od roku 2025 a stanovují přísnější normy pro všechny velké mazané rotační vzduchové kompresory prodávané v Kalifornii.

Kompresory chlazené vodou jsou samozřejmě pro určité aplikace nezbytné a v takovém případě existují způsoby, jak proces optimalizovat.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz