Żyjemy w dobie rosnących cen energii elektrycznej oraz presji na realizację celów zrównoważonego rozwoju (ESG). Polskie przedsiębiorstwa przemysłowe poszukują sposobów na optymalizację kosztów operacyjnych. Uwaga kadry zarządzającej często skupia się na głównych procesach technologicznych. Tymczasem spore pieniądze uciekają tam, gdzie nikt nie patrzy. Jednym z najbardziej energochłonnych i często ignorowanych obszarów jest sprężone powietrze-jego wytwarzanie, uzdatnianie i dystrybucja.

Sprężone powietrze bywa powszechnie nazywane czwartym medium użytkowym – zaraz obok prądu, wody i gazu. Niewielu przedsiębiorców ma jednak świadomość kosztów eksploatacji stacji sprężonego powietrza. Aż 70–80% całkowitych kosztów wytwarzania sprężonego powietrza stanowi właśnie energia elektryczna. Zakup samych urządzeń to zaledwie ułamek wydatków. Prawdziwe wydatki zaczynają się, gdy rozpoczynamy eksploatować stację sprężarek. Gdzie zatem zakład przemysłowy traci najwięcej pieniędzy i jak efektywnie zatrzymać ten proces?

Gdzie powstają ukryte koszty? Najczęstsze źródła strat w układach sprężonego powietrza

Efektywność energetyczna układu sprężonego powietrza to stosunek jego wytwarzanej ilości do zużytej energii w tym procesie. Jej wielkość zależy od wielu wzajemnie powiązanych elementów. Brak holistycznego podejścia do zarządzania sprężonym powietrzem prowadzi do powstawania znacznych kosztów ukrytych. Do najważniejszych przyczyn strat zaliczamy:

• Nieszczelności w instalacji. Mikropęknięcia, nieszczelne szybkozłączki czy zużyte uszczelnienia to zmora utrzymania ruchu. Mogą powodować straty sięgające od 20% do nawet 50% całości wyprodukowanego sprężonego powietrza.

• Praca na biegu jałowym i straty przełączeniowe. Niedopasowane sterowanie kompresorami sprawia, że często pracują one bez obciążenia, zużywając prąd bez generowania wartości dla produkcji.

• Sztucznie zawyżone ciśnienie robocze. Podniesienie ciśnienia sprężonego powietrza zaledwie o 1 bar ponad realne zapotrzebowanie. Niestety nadal to częsta praktyka. Zwiększa zużycie energii elektrycznej całej stacji o około 6–10%.

• Brak odzysku ciepła odpadowego. Aż do 96% energii elektrycznej pobieranej przez sprężarkę jest przekształcane w ciepło. Czasami w wielu zakładach jest ono bezpowrotnie marnowane. A przecież może służyć do ogrzewania hal lub wody procesowej. To niemalże darmowe źródło energii cieplnej.

• Brak integracji i nadzoru urządzeń. Brak nadrzędnego sterowania pracą sprężarek prowadzi do ich wzajemnego spowalniania i nieefektywnego podziału obciążeń.

Cyfryzacja i Przemysł 4.0 sposobem na niższe koszty energii

Rozwiązaniem tego problemu jest nowoczesna automatyka i analityka danych. Współczesny rozwój przemysłu opiera się na koncepcji Przemysłu 4.0. Kluczową rolę odgrywa w niej wymiana danych, diagnostyka predykcyjna i optymalizacja parametrów pracy urządzeń.

Sercem nowoczesnej i wydajnej instalacji jest zaawansowany system zarządzania sprężonym powietrzem. Może to być SIGMA AIR MANAGER 4.0 (SAM 4.0) opracowany przez firmę KAESER KOMPRESSOREN. Tego typu inteligentny komputer sterujący analizuje zapotrzebowanie na sprężone powietrze w czasie rzeczywistym. Uwzględnia przy tym pobór oraz charakterystykę sprawnościową poszczególnych kompresorów, osuszaczy czy filtrów.

Jest wyposażony w opatentowane algorytmy np. adaptacyjna regulacja 3-D-advanced Control. System zarządzania sprężonym powietrzem stale wylicza i wdraża optymalny scenariusz pracy całej stacji. Minimalizuje to straty energii wynikające z przełączania urządzeń. Eliminuje zbędną pracę na biegu jałowym oraz precyzyjnie dopasowuje ciśnienie wyjściowe do aktualnych wymogów technologicznych fabryki.

Korzyści z wdrożenia nadrzędnego sterowania stacją sprężarek w zakładzie

System zarządzania sprężonym powietrzem i ciągły monitoring to sprawdzone rozwiązanie.

Przynosi ono bezpośrednie korzyści finansowe i operacyjne:

1. Oszczędność energii elektrycznej. Wyeliminowanie nadmiernego ciśnienia i optymalne dołączanie różnych sprężarek pozwala obniżyć koszty energii elektrycznej. Mówimy o redukcji nawet o kilkanaście do kilkudziesięciu procent.

2. Konserwacja prewencyjna. Stała analiza parametrów roboczych pozwala wykryć anomalie. A także zużycie komponentów. Umożliwia to działania zapobiegawcze, a w rezultacie chroni przed nieplanowanymi przestojami produkcji.

3. Maksymalna stabilność procesów. Precyzyjne utrzymywanie wymaganego ciśnienia przekłada się na wyższą jakość produktów końcowych. Ma wpływ równie na dłuższą żywotność narzędzi pneumatycznych.

4. Zgodność z normą ISO 50001. Przejrzysta archiwizacja danych, raportowanie zużycia energii i ciągła rejestracja parametrów ułatwiają prowadzenie audytów energetycznych.

Jak krok po kroku zoptymalizować zużycie energii?

Proces optymalizacji warto rozpocząć od dokładnej analizy stanu faktycznego. Taka inwentaryzacja może być wykonana w formie audyt energetyczny stacji sprężarek oraz profilu zapotrzebowania na sprężone powietrze. Kolejnym krokiem jest usunięcie nieszczelności w sieci sprężonego powietrza. Następnie spięcie wszystkich urządzeń w jeden spójny system za pomocą nadrzędnego sterownika sterującego ich pracą w czasie rzeczywistym.

Ograniczenie ukrytych strat w obszarze sprężonego powietrza to jeden z najszybszych i najbardziej opłacalnych sposobów na poprawę rentowności przedsiębiorstwa. To również zwiększenie niezawodności produkcji oraz realne obniżenie śladu węglowego zakładu.