Koszt energii elektrycznej stanowi największą część wydatków związanych z całym cyklem życia sprężarki. Według często przyjmowanych szacunków może odpowiadać za około 70% wszystkich kosztów. Pozostałą część tworzą zakup urządzenia, jego serwis i konserwacja. Z tego powodu przy wyborze sprężarki należy analizować nie tylko cenę i nominalną wydajność, lecz także jej efektywność energetyczną.
Czy wydajność sprężarki określa jej energooszczędność?
Wielu użytkowników zwraca uwagę przede wszystkim na wydajność sprężarki. Producenci starają się uzyskać jak największy przepływ przy określonej mocy silnika. Sama wydajność nie pokazuje jednak, ile energii urządzenie pobiera do wytworzenia konkretnej ilości sprężonego powietrza.
Instalacje sprężonego powietrza często są przewymiarowane. Zakładany przepływ uwzględnia duży zapas oraz kilka współczynników bezpieczeństwa, dlatego może przekraczać rzeczywiste zapotrzebowanie zakładu. Sprężarka pracuje wtedy przez znaczną część czasu przy częściowym obciążeniu lub na biegu jałowym.
Maksymalizacja przepływu nie musi więc oznaczać wysokiej efektywności energetycznej. Wydajność należy zawsze porównywać z mocą pobieraną przez urządzenie. Dotyczy to zarówno pojedynczych maszyn, jak i całej kategorii sprężarek śrubowych olejowych.
Moc właściwa sprężarki jako wskaźnik zużycia energii
Jednym z najbardziej miarodajnych parametrów jest moc właściwa, nazywana także mocą specyficzną. Wartość podaje się w kW/(m³/min). Wskaźnik określa stosunek mocy elektrycznej pobieranej przez sprężarkę do ilości sprężonego powietrza dostarczanego na jej wyjściu.
Moc właściwą można porównać do zużycia paliwa wyrażonego w litrach na 100 kilometrów. Niższa wartość oznacza, że urządzenie zużywa mniej energii do wytworzenia tej samej ilości sprężonego powietrza. W połączeniu z ceną zakupu parametr ten pomaga ocenić rzeczywistą wartość sprężarki.
Należy jednak pamiętać, że producent określa moc właściwą dla ustalonych warunków otoczenia, konkretnego ciśnienia i maksymalnej wydajności. Sprężarka rzadko pracuje stale w takich warunkach, zwłaszcza gdy instalacja ma zbyt dużą wydajność w stosunku do zapotrzebowania.
Dlaczego trzeba analizować pracę przy częściowym obciążeniu?
Większość sprężarek przez znaczną część czasu pracuje przy częściowym obciążeniu. Wynika to między innymi ze zmian zapotrzebowania, przewymiarowania urządzeń, przestojów maszyn oraz zmian wielkości produkcji.
Z tego powodu efektywności energetycznej nie należy oceniać wyłącznie na podstawie parametrów jednej sprężarki przy maksymalnej wydajności. Bardziej miarodajna jest moc właściwa całego układu sprężonego powietrza.
Wskaźnik ten pokazuje, czy system utrzymuje niskie zużycie energii przy różnych poziomach produkcji. W przypadku nowej instalacji trudno określić go dokładnie, chyba że w zakładzie działa już podobny układ. W istniejącej instalacji potrzebne dane można zebrać podczas pomiarów prowadzonych w trakcie normalnej pracy urządzeń.
Pomiar rzeczywistego zapotrzebowania na sprężone powietrze
Pomiar zużycia sprężonego powietrza nie wymaga wstrzymywania produkcji ani planowania przestojów. Zebrane dane pozwalają sprawdzić przepływ, pobór energii, ciśnienie oraz sposób pracy sprężarek przy zmiennym obciążeniu.
Narzędzie BOGE AIReport porównuje rzeczywiste zapotrzebowanie na energię z ilością wytwarzanego sprężonego powietrza. Analiza może wskazać między innymi niewłaściwą współpracę urządzeń, zbyt duże straty ciśnienia, nieszczelności, pracę przy nadmiernym ciśnieniu lub zużycie sprężarek.
Zebrane wyniki można następnie wykorzystać do porównania różnych wariantów instalacji za pomocą BOGE CST, czyli BOGE Compressor Sizing Tool. Pozwala to sprawdzić, która konfiguracja urządzeń najlepiej odpowiada rzeczywistemu profilowi zapotrzebowania i ile energii może zużywać.
Kiedy należy zmierzyć zużycie sprężonego powietrza?
Pomiar warto przeprowadzić przed zakupem nowej sprężarki lub wymianą starego, wyeksploatowanego urządzenia. Dotyczy to także sytuacji, w której firma planuje zastąpić dotychczasową sprężarkę modelem o takiej samej wydajności.
Wymiana urządzenia daje możliwość sprawdzenia całego systemu i wykrycia miejsc wymagających poprawy. Analiza może ujawnić:
- zbyt wysokie ciśnienie robocze,
- duże spadki ciśnienia,
- źle dobrane średnice przewodów,
- niewystarczającą pojemność zbiorników,
- straty wynikające z nieszczelności,
- niekorzystny sposób sterowania sprężarkami,
- zbyt częstą pracę na biegu jałowym.
Zakup urządzenia o identycznej wydajności bez wcześniejszego pomiaru może utrwalić problemy występujące w dotychczasowej instalacji.
Sterowanie układem wielosprężarkowym a zużycie energii
Zapotrzebowanie na sprężone powietrze zmienia się wraz ze wzrostem lub ograniczeniem produkcji. Utrzymanie wysokiej efektywności energetycznej w układzie wielosprężarkowym wymaga właściwego doboru urządzeń oraz ich skoordynowanego sterowania.
System BOGE Airtelligence Provis 3.0 dobiera kombinację sprężarek i pozostałych urządzeń do aktualnego zapotrzebowania na sprężone powietrze. Sterownik optymalizuje czas pracy pod obciążeniem, ogranicza bieg jałowy i zapobiega wytwarzaniu powietrza pod zbyt wysokim ciśnieniem.
Opcjonalny moduł Airlogic pozwala włączyć do systemu także inne części instalacji, takie jak żaluzje na wlocie powietrza, kanały odprowadzające ciepłe powietrze oraz urządzenia pomocnicze. Sterowanie może uwzględniać temperaturę i bieżące wymagania produkcji.
Dobór sprężarki na podstawie rzeczywistych danych
Dokładne określenie zapotrzebowania na sprężone powietrze pozwala dobrać urządzenia do sposobu pracy zakładu. Firma może dzięki temu uniknąć zakupu zbyt dużej sprężarki oraz kosztów wynikających z jej nieefektywnej pracy przy częściowym obciążeniu.
O wyborze urządzenia nie powinna decydować wyłącznie jego maksymalna wydajność. Należy uwzględnić moc właściwą, profil poboru powietrza, wymagane ciśnienie oraz sposób sterowania całym systemem. Takie podejście pozwala ograniczyć koszt zakupu i późniejsze wydatki na energię podczas wieloletniej eksploatacji sprężarki.
FAQ – efektywność energetyczna sprężarek
Czy sprężarka z regulacją częstotliwości zawsze zużywa mniej energii?
Nie. Regulacja częstotliwości najlepiej sprawdza się w instalacjach ze zmiennym zapotrzebowaniem na sprężone powietrze. Przy stałym poborze dobrze dobrana sprężarka o stałej prędkości może pracować równie ekonomicznie.
Jak porównywać moc właściwą sprężarek różnych producentów?
Należy sprawdzić, czy producenci podali parametry dla tego samego ciśnienia roboczego, temperatury otoczenia i metody pomiaru wydajności. Porównanie danych wyznaczonych w innych warunkach może prowadzić do błędnych wniosków.
Czy niższe ciśnienie robocze zawsze zmniejsza zużycie energii?
Obniżenie ciśnienia zwykle ogranicza pobór energii, ale instalacja nadal musi zapewniać prawidłową pracę wszystkich odbiorników. Przed zmianą nastaw trzeba sprawdzić spadki ciśnienia na przewodach, filtrach, osuszaczu i punktach poboru.
Kiedy kilka mniejszych sprężarek działa oszczędniej niż jedna duża?
Układ z kilkoma urządzeniami może lepiej dopasować wydajność do zmiennego poboru powietrza. Taka konfiguracja ogranicza pracę na biegu jałowym i pozwala wyłączać część sprężarek przy mniejszym zapotrzebowaniu.
Jak wielkość zbiornika wpływa na zużycie energii?
Prawidłowo dobrany zbiornik stabilizuje ciśnienie i ogranicza częste przełączanie sprężarki między trybami pracy. Zbyt mała pojemność może powodować niestabilną pracę, natomiast sam większy zbiornik nie naprawi źle dobranej sprężarki lub nieprawidłowego sterowania.
Czy odzysk ciepła ze sprężarki poprawia opłacalność instalacji?
Tak, jeżeli zakład może wykorzystać odzyskane ciepło do ogrzewania pomieszczeń, wody lub procesów technologicznych. Rozwiązanie nie zmniejsza bezpośrednio poboru energii przez sprężarkę, ale ogranicza zapotrzebowanie na energię z innych źródeł.
Jak często należy ponownie mierzyć zapotrzebowanie na sprężone powietrze?
Pomiar warto powtórzyć po rozbudowie produkcji, zmianie parku maszynowego, zwiększeniu liczby zmian lub modernizacji instalacji. Profil poboru może zmienić się także wtedy, gdy nominalna wydajność produkcji pozostaje podobna.
Czy klasa jakości sprężonego powietrza wpływa na zużycie energii?
Tak. Każdy dodatkowy etap filtracji i uzdatniania powoduje spadek ciśnienia, który sprężarka musi pokonać. Dlatego parametry osuszania i filtracji należy dopasować do wymagań odbiorników, zamiast stosować najwyższą klasę jakości w całej instalacji.
