SCR kompresory – energetické úspory
Koľko stojí elektrická energia?
Je všeobecne známe, že kompresory na výrobu stlačeného vzduchu v remeselnej výrobe a najmä v priemysle patria medzi stroje s najväčším odberom elektrickej energie vôbec. Aktuálna situácia na trhu s energiami, kedy registrujeme extrémne nárasty cien, by mala prinútiť každého používateľa kompresora k zamysleniu, či sa neoplatí práve teraz investovať do vylepšenia efektivity výroby stlačeného vzduchu a zaobstarať si nové a úspornejšie kompresory, a zaistiť tak nielen úsporu nákladov, ale aj konkurencieschopnosť svojej spoločnosti a elimináciu rastu cien svojich výrobkov.
Predtým, než sa spoločne pozrieme na to, ako môžu kompresory SCR prispieť k vyriešeniu Vašich starostí s účtom za elektrickú energiu, je nutné predovšetkým poznať, koľko stojí 1 kWh elektrickej energie a ročný objem spotreby energie a odvodiť, aký je potenciál na dosiahnutie úspor.
Vývoj cien silovej elektrickej energie
Do roku 2021 sa súhrnná cena elektrickej energie vrátane prenosu obvykle pohybovala v priemysle na úrovni okolo 0,10 EUR/kWh (zodpovedá pôvodným 2,50 Kč/kWh).
Aktuálne sa však už cena elektriny pohybuje na úrovni 0,20 až 0,28 EUR/kWh a v blízkej budúcnosti sa očakáva jej ďalší rast.
Energia na prvom mieste
Vždy sa oplatí myslieť na budúcnosť a platí to dvojnásobne, ak uvažujete o zakúpení nového skrutkového kompresora. S kompresorom, ktorý budete prevádzkovať 10 až 20 rokov, budete mať spojenú celú radu nákladov, ako je zaobstaranie stroja, jeho inštalácia, pravidelná údržba alebo riešenie havárií. Hlavným nákladom je však elektrická energia potrebná na jeho prevádzku.
Na základe našich skúseností tvoria náklady na elektrickú energiu v časovom horizonte 10 rokov viac ako 80 % všetkých nákladov. To je zhruba 14× viac, než býva obstarávacia cena kompresora. Pred nákupom sa preto rozhodne oplatí zistiť si informácie o tom, aký úsporný je stroj, ktorý si hodláte zaobstarať.
A to obzvlášť v čase extrémneho rastu účtov za elektrinu...
elektrická energia
cena kompresora
inštalácia
údržba
Úsporné riešenia na kompresoroch SCR
Všetky rady kompresorov SCR boli konštrukčne navrhnuté najmä s ohľadom na dosiahnutie čo najvyššej energetickej účinnosti a nájdete na nich mnoho inovatívnych a moderných prvkov, ktoré pomáhajú znížiť náklady na elektrickú energiu a výrobu stlačeného vzduchu v priemysle a energetike. Medzi riešenia, ktoré napomáhajú znížiť náklady na prevádzku kompresora, patria najmä:
- plynulá regulácia otáčok
- 2-stupňová kompresia
- bezztrátový priamy prevod
- motor s permanentnými magnetmi IE4
- nastavenie výstupného tlaku
- úsporný týždenný plán
- ventilátor s reguláciou otáčok
- nízkotlakové vyhotovenia
- bezolejové kompresory
Plynulá regulácia otáčok
Na trhu nájdete dva základné spôsoby riadenia chodu kompresora:
- kompresory s pevnými otáčkami (fixed speed - FS)
- kompresory s plynulou reguláciou otáčok pomocou frekvenčného meniča (variable speed - VSD)
Pri kompresoroch s pevnými otáčkami sú nastavené dve hodnoty tlaku – zapínací a vypínací. Ak tlak poklesne pod vypínaciu hodnotu, kompresor zapne hlavný motor a začína vyrábať stlačený vzduch.
Hneď ako dosiahne hodnotu vypínacieho tlaku, kompresor sa vypne, a to tým spôsobom, že najprv prejde do chodu naprázdno (tiež odľahčenie), kedy sa točí motor a skrutkový blok, ale je vypnutá sacia klapka a kompresor nevyrába vzduch. Až po určitom čase, rádovo niekoľkých desiatkach sekúnd až niekoľkých minútach, dochádza k celkovému vypnutiu stroja.
Dvojstupňové kompresory
Štandardné skrutkové kompresory používajú na stláčanie vzduchu iba jeden skrutkový blok. Ku kompresii na požadovaný tlak tak dochádza iba v jednom kroku, takzvanom stupni. Výhodou jednostupňového stláčania je nízka cena, z energetického hľadiska však nie je tento spôsob hospodárny.
Počas stláčania vzduchu sa značná časť dodanej energie premení na teplo a dôsledkom tohto javu je zníženie účinnosti a výroba výrazne menšieho množstva vzduchu oproti ideálnemu fyzikálnemu deju v tzv. izotermálnom stave, kedy sa všetka dodaná energia použije výhradne na stláčanie plynu a nevzniká žiadne teplo. Pre vyššiu účinnosť stláčania boli vyvinuté dvojstupňové kompresory, ktoré používajú 2 skrutkové bloky spojené navzájom prevodovým ústrojenstvom.
Elektrický motor IE4 s permanentnými magnetmi
Elektrické motory používané na kompresoroch musia podľa normy IEC EN 60034 od 1. 1. 2017 disponovať v príkonoch od 0,75 kW účinnosťou aspoň IE3, v prípade regulácie otáčok potom postačuje účinnosť IE2.
Moderné kompresory však používajú elektromotory s vyššou účinnosťou a najznámejším riešením sú motory s permanentnými magnetmi, ktorých účinnosť prevyšuje požiadavky účinnosti IE4. Rozdiely v účinnosti a dosiahnuté úspory na energiách medzi štandardmi IE3 a IE2 a PM-motormi na strojoch SCR nájdete v nasledujúcej tabuľke a oproti verziám IE2 možno ušetriť spravidla 2 – 5 % energie.
Priamy prevod 1:1 bez strát
Prevod medzi skrutkovým blokom a elektromotorom je u skrutkových kompresorov realizovaný štyrmi spôsobmi:
- pomocou klinových remeňov
- elastická spojka
- prevodovka
- priame spojenie, ktorého vlastnosti značne závisia od toho, či je použité v spojení s bežným elektromotorom alebo v spojení s bezložiskovým motorom s permanentnými magnetmi.
Flexibilné nastavenie tlaku
Pri stláčaní vzduchu dochádza k spotrebe energie. Čím vyšší je tlak, tým viac energie potrebuje kompresor na jeho dosiahnutie. Majte vždy na pamäti, že:
Stlačenie vzduchu o 1 bar navyše znamená približne 7 % vynaloženej energie!
Dobre zvolený kompresor by preto mal mať výstupný tlak mierne nad potrebnou úrovňou, aby nespotreboval zbytočnú energiu na nadmerné stlačenie, ktorá bude následne uvoľnená. Bohužiaľ sme často svedkami situácií, kedy používateľ prevádzkuje kompresor s dodávaným tlakom napríklad 10 bar a následne je na všetkých vstupných regulátoroch do strojov znížený tlak napríklad na 6 bar. Ekonomiku takého riešenia posúďte sami...
Inteligentné vypínanie kompresora
Veľkým problémom vo výrobných podnikoch je prítomnosť únikov stlačeného vzduchu, ktoré dosahujú spravidla okolo 20 %, ale možno sa stretnúť aj s výrazne vyššími hodnotami. Úniky v potrubnom systéme sú prítomné stále, teda aj v čase, kedy neprebieha výroba napr. cez víkend, v noci alebo cez prestávky medzi zmenami. Je preto extrémne výhodné vypnúť počas tejto doby dočasne kompresory, aby nevyrábali vzduch iba na pokrytie únikov v potrubí.
Na moderných jednotkách používaných na kompresoroch SCR je možné nastaviť týždenný plán chodu kompresora a v každom dni od pondelka do nedele nastaviť niekoľko časových úsekov, pri ktorých je kompresor zapnutý a pri ktorých je vypnutý.
Modelový príklad
Výrobný podnik s únikmi v potrubí vo výške 20 % spotreby vzduchu a s 2-zmennou prevádzkou s voľným víkendom
vypnutím kompresora mimo zmien zaistíte úsporu
0,52 × 0,2 = 10,4 %
| Deň | Čas od | Čas do | Stav |
| Po - Pi | 0:00 | 5:59 | vypnuté |
| 6:00 | 21:59 | zapnuté | |
| 22:00 | 23:59 | vypnuté | |
| So - Ne | 0:00 | 23:59 | vypnuté |
Nízkotlakové aplikácie 1,5-5 bar
V priemysle existuje mnoho aplikácií, ktoré potrebujú nižší tlak, než je bežných 7 – 10 bar dodávaných skrutkovými kompresormi. Takéto aplikácie sa najčastejšie vyskytujú v oblastiach sklárstva, plastikárstva, v textilnom priemysle alebo v cementárňach a potrebujú tlak stlačeného vzduchu spravidla 1,5 až 5 bar.
V týchto tzv. nízkotlakových aplikáciách nestačí vyrábať vzduch pomocou dúchadiel, ktorých horná hranica tlakovej výkonnosti končí na pretlaku okolo 1,5 bar, a preto sa používajú bežné skrutkové kompresory, ktoré majú výstupný tlak na úrovni okolo spomínaných 7 – 10 bar. Kompresory s reguláciou otáčok umožňujú síce znížiť dodávaný tlak až na úroveň 4 – 5 bar, ale potýkajú sa s 2 zásadnými problémami:
tlakové pásmo 4 – 5 bar - bežné kompresory nie sú optimalizované pre tlak 4 – 5 bar a energetická účinnosť je v tomto pásme veľmi zlá
tlakové pásmo 1,5 – 4 bar - kompresory musia aj tak vyrobiť tlak aspoň 4 bar, ktorý je následne redukovaný na potrebný tlak v rozpätí 1,5 – 4 bar
Bezolejové kompresory
Niektoré kritické aplikácie v priemysle vyžadujú dodávku bezolejového stlačeného vzduchu. Ide predovšetkým o nápojový priemysel, potravinárstvo, oblasti nemocníc a farmácie, dodávky priemyselného dýchateľného vzduchu pre tryskanie alebo lakovne. Bezolejový stlačený vzduch je definovaný podľa normy ISO 8573-1 triedou 0 a jeho výrobu možno zaistiť buď bežným kompresorom s príslušným systémom úpravy vzduchu alebo priamo pomocou bezolejového kompresora.
Použitie bezolejových kompresorov je čím ďalej vhodnejšie aj mimo uvedených kritických aplikácií, a to najmä z dôvodov nulového rizika zníženia kvality vzduchu vďaka priesaku oleja, ale hlavne aj kvôli výrazne nižším nákladom na investície a údržbu technológie.
Hlavné úspory bezolejových kompresorov:
- nie je potrebné inštalovať filtre a stĺpce s aktívnym uhlím
- nie je potrebné inštalovať separátor voda-olej
- žiadne výmeny oleja
- žiadne výmeny olejového a separačného filtra v kompresore
- nie je potrebné čistenie chladiča oleja
- odpadá údržba termostatického ventilu a spätného ventilu
- vložky filtrov pevných nečistôt majú dlhší servisný interval
- nie je potrebné vykonávať výmeny náplní separátorov
- nie je potrebné vykonávanie testov kvality kondenzátu
- žiadna legislatíva odpadových vôd
- odpadajú tlakové revízie olejového zásobníka v kompresore
Ventilátor s reguláciou otáčok
Každý kompresor je vybavený ventilátorom, ktorý zaisťuje odvod horúceho vzduchu prítomného vo vnútri kompresora a poskytuje chladenie olejového a vzduchového chladiča.
Energetická spotreba ventilátora predstavuje spravidla 2 až 5 % z celkového príkonu kompresora.
Vďaka regulácii odoberá motor ventilátora iba skutočne potrebné množstvo elektrickej energie a oproti tradičnému riešeniu, kedy beží ventilátor bez regulácie úplne naplno, dochádza k extrémnemu zníženiu spotreby elektrickej energie v ráde desiatok percent, čo znamená niekoľko percent z celkovej energetickej spotreby kompresora.
SCR AUDIT – zistite, koľko ušetríte!
Pokiaľ potrebujete pomôcť s dosiahnutím energetických úspor a neviete si rady s výberom optimálneho riešenia, obráťte sa na našu spoločnosť.
Máme mnoho skúseností s návrhmi kompresorových staníc a optimalizáciou nákladov na energie v existujúcich kompresorovniach, na ktorých základe sme pripravili koncept posúdenia aktuálneho stavu vo forme auditu SCR AUDIT.
Ak sa rozhodnete SCR AUDIT využiť, navštívime Vašu prevádzku a vykonáme v rámci auditu:
- komplexné posúdenie aktuálneho stavu kompresorov
- posúdenie systému úpravy vzduchu
- meranie spotreby stlačeného vzduchu
- detekciu a kvantifikáciu únikov vzduchu
Záznamy neboli nájdené...