David De Pril
David De Pril
Optimalisatie van het persluchtsysteem om het persluchtgebruik te verminderen begint met een audit. Vaak blijkt het systeem niet goed afgesteld en zijn significante besparingen mogelijk. Een vijftal maatregelen kan leiden tot minder energieverbruik.
Energiebesparing is altijd interessant omdat het kosten bespaart, maar kan binnenkort zelfs verplicht worden als de Europese Commisssie de EU Energy Efficiency Directive (EED) gaat herzien. EU-landen worden dan verplicht hun energieverbruik tegen 2030 collectief met 9% te verminderen ten opzichte van 2020. Bovendien zullen ze vanaf 2024 waarschijnlijk een extra 1,5% van het totale energieverbruik moeten besparen: bijna een verdubbeling van het huidige niveau van 0,8%.
Een van de meest voor de hand liggende kandidaten voor energiebesparing zijn processen die perslucht gebruiken. Daar zetten verbeteringen in de energie-efficiëntie echt zoden aan de dijk, omdat luchtcompressoren verantwoordelijk zijn voor zo’n 12% van het totale elektriciteitsverbruik in een fabriek. Bovendien bestaan de kosten van perslucht, gemeten over de hele levensduur van de installatie, voor 80% uit energieverbruik en voor maar 20% voor de installatie zelf.
Om het energieverbruik van een persluchtsysteem structureel te verminderen loont het om verder te kijken dan het systeem zelf. Het helpt om naar perslucht te kijken in de bredere context van operationele eisen en de druk om energie te besparen. De kunst is een balans te vinden tussen de operationele eisen, de kapitaalkosten, de levensduur van kritieke apparatuur en het energieverbruik.
Een traditionele Total Cost of Ownership (TCO) analyse kijkt alleen naar de energiekosten op basis van het vermogen van een compressorpakket of het specifieke stroomverbruik. Een operationele analyse neemt meer mee: niet alleen de compressor, maar ook de omgeving waarin die staat, de operationele pieken en dalen in de luchtvraag en eventuele plannen om de productie uit te breiden.
Dan blijkt dat zelfs de kleinste systeemelementen het energieverbruik van de compressor beïnvloeden. Het doel van zo’n analyse is om gefundeerde technische en economische keuzes te kunnen maken over compressoren, capaciteiten, operationele parameters, energie-efficiëntie en geplande veranderingen in de luchtvraag, waarbij rekening gehouden wordt met extra kosten door lekkage, onnodig gebruik van perslucht, enzovoorts.
Fabrikanten moeten dus eerst hun hele productieproces analyseren en bepalen hoeveel perslucht ze echt nodig hebben. Stap twee is analyseren hoe de compressorruimte geoptimaliseerd kan worden, en kritisch kijken naar de persluchtinstallatie en hoe die is ingesteld.
Stel: een fabrikant heeft uitbreidingsplannen. Meestal begint het gesprek tussen de fabrikant en de persluchtleverancier dan met een verzoek om meer perslucht, omdat de fabrikant denkt dat een extra compressor of een grotere compressor de oplossing is. Maar dat is niet zo als de rest van het systeem ongewijzigd blijft. Het toevoegen van een extra compressor kan zelfs leiden tot te veel druk op de installatie en meer energieverbruik. Het originele persluchtsysteem is immers ontworpen voor een specifiek productieproces met een specifieke capaciteit.
In plaats van lukraak een compressor toe te voegen, moet dus eerst goed gekeken worden hoe het huidige systeem nu presteert, hoe het leidingsysteem ontworpen is en of er sprake is van lekkages, en aan welke eisen het systeem straks moet voldoen. Een extra compressor is vaak helemaal niet nodig. Het nauwkeurig afstellen van de bestaande persluchtinstallatie op de nieuwe belasting – niet onder de hoogste druk of bij extreme taken – kan leiden tot minder druk op het hele systeem en een lager energieverbruik. Analyseren en optimaliseren loont dus.
Bij geplande aanpassingen aan het systeem moet dus altijd eerst het bestaande systeem geaudit worden door een persluchtauditor. Die controleert het systeem en kijkt hoe groot de toevoer is, hoe goed de compressorunits functioneren en welke druk er precies nodig is. Zo ontstaat een helder beeld van het systeem, de omgeving, de elementen, het leidingwerk en het kritische verbruik. Dan blijkt vaak dat de bestaande installatie met het bestaande vermogen, met wat aanpassingen aan de luchtstroom, prima kan voldoen aan de toegenomen productie-eisen.
Stel, een fabriek breidt zijn activiteiten uit en heeft tot 35% meer perslucht nodig. Stap 1 is een audit van de bestaande situatie. Stap 2 is het optimaliseren van het huidige systeem om met exact hetzelfde vermogen te voldoen aan de toegenomen vraag. Dit blijkt heel vaak gewoon mogelijk, mede door te letten op de volgende vijf aspecten.
Lekkage treedt in de loop van de tijd altijd op door versleten slangen, onjuiste verbindingen, verkeerde onderdelen of corrosie. Naar schatting kan wel 20-30% van de perslucht verloren gaan door lekkage. Lekkage vanwege een gaatje van 3 mm kost 4 kW per uur aan elektriciteit. Jaarlijks betekent dat een verlies van 19.200 kW (bij 7 bar gedurende 16 uur per dag, 300 dagen per jaar).
Meer dan genoeg ruimte voor verbetering dus. Alleen al het aandraaien van verbindingen en het gebruik van deugdelijke afdichtingen en afdichtingsmiddelen scheelt enorm. Ook het gebruik van kwalitatief goede fittingen, slangen en verbindingen helpt. Die gaan langer mee. Een audit kan zwakke plekken aan het licht brengen en met een lekdetectieprogramma en regelmatig onderhoud worden lekkages sneller verholpen.
Oneigenlijk gebruik van perslucht komt vaak voor. Operators gebruiken perslucht soms om gewassen onderdelen droog te blazen of hun kleren te ontdoen van stof. Het opsporen en elimineren van dit soort dingen kan aanzienlijke winst opleveren.
Dit gaat om de extra lucht die verbruikt wordt als de perslucht onder hogere druk staat dan nodig. Dit betekent onnodig energieverbruik. Het gebruik van drukregelaars kan helpen om dit te voorkomen.
Om de juiste drukken in te stellen is kennis nodig: je moet de eisen begrijpen, drukverliezen in het leidingsysteem tussen de compressor en de productieapparatuur bepalen en dan de juiste laad- en ontlastdruk zo laag mogelijk instellen om aan de eisen van de toepassing te voldoen. Door de ingestelde druk van de compressor met 1 bar te verlagen, bespaar je tot 7% op het totale energieverbruik van de compressor. Omgerekend naar een jaar (300 dagen, 16 uur per dag) scheelt dat bij een stroomverbruik van 110kW 36.960 kWh.
Hoewel er altijd enig drukverlies optreedt in leidingen en apparatuur, is het zaak het drukverschil tussen de uitlaat van de compressor en het punt waarop de perslucht wordt gebruikt, zo klein mogelijk te houden. Dat begint al bij het leidingontwerp: de leidingen moeten zo kort mogelijk zijn (compressor en toepassing moeten dus zo dicht mogelijk bij elkaar zitten) en de diameter en vorm van de leidingen moeten geoptimaliseerd worden. De stroomafwaartse apparatuur moet zo min mogelijk drukval veroorzaken en onderhouden worden volgens de richtlijnen van de compressorleverancier en regelmatig gereinigd worden. Bedenk dat een drukverlies van 1 bar 7% extra energie kost!
Een goede audit levert dus veel bruikbare informatie op: een compleet beeld van het persluchtverbruik waarmee lekkages gemakkelijker op te sporen zijn, compressoren gedimensioneerd kunnen worden en het energieverbruik omlaag kan. Deze informatie is niet alleen van belang voor bestaande installaties, maar ook voor toekomstige productie-uitbreiding.
David De Pril is directeur productmanagement en marketing bij ELGi Compressors Europe. Vertaling en bewerking: Mischa Hoyinck.
