Zakłady o wszystkich skalach zyskują narzędzia wymagane do poprawy efektywności energetycznej i wykorzystania ciepła z własnych systemów sprężonego powietrza.
Dlaczego ciepła z systemów sprężonego powietrza nie odzyskuje większa liczba małych i średnich zakładów produkcyjnych? Dlaczego standardowe procedury związane z odzyskiem energii w większych zakładach trwają tak długo? Potencjał oszczędności energii jest oczywisty. Korzyści z redukcji emisji są oczywiste, a wskaźnik zwrotu z inwestycji (ROI) jest wysoki, więc zwrot następuje w krótkim czasie.
Mowa tu o efektywności energetycznej i redukcji lub eliminacji odpadów — i to nie bez powodu! Szacuje się, że sektor przemysłowy w Unii Europejskiej odpowiada za 20–25% całkowitego zużycia energii. Jeśli UE chce osiągnąć neutralność pod względem emisji dwutlenku węgla do roku 2050, ogromna i w dużej mierze niewykorzystana szansa leży w wydajności energetycznej przemysłu i eliminacji odpadów. Bez względu na utrzymywaną klauzulę „siły wyższej” eliminacja marnotrawstwa energii jest nie tylko właściwą rzeczą do zrobienia, ale także ma sens biznesowy — niezależnie od skali funkcjonowania Twojej firmy.
Przysłowiowe sedno znajduje w samej fabryce. W tym artykule spróbuję zilustrować znaczące zalety systemów odzysku ciepła (HRS) dla małych i średnich zakładów produkcyjnych.
O jakiej ilości ciepła mówimy?
W typowym układzie sprężania z wtryskiem oleju teoretycznie odzyskiwane ciepło może stanowić 96% całkowitego zużycia energii elektrycznej. Składa się na nie ciepło rozproszone w chłodnicy oleju (78%), w chłodnicy końcowej (13%) oraz ciepło wypromieniowane z silnika napędowego (5%).
Ciepło wydzielane przez chłodnicę oleju może być wykorzystywane do podgrzewania wody, a ciepło odprowadzane przez chłodnicę końcową i silnik napędowy – do dodatkowego ogrzewania pomieszczenia. Pozostałe 4% ciepła nie może zostać odzyskać, ponieważ 2% promieniuje przez obudowę, a pozostałe 2% – przez jej otwory wentylacyjne.
Nie ma jednego uniwersalnego podejścia do odzyskiwania ciepła. Takie czynniki jak umiejscowienie sprężarki powietrza w układzie ciepła procesowego, ciepłej wody lub systemu powietrznego odgrywają znaczącą rolę, jednak tak samo ważny jest typ pracującej sprężarki. Sprężarki smarowane olejem są zdecydowanie najczęściej używanymi sprężarkami w zastosowaniach przemysłowych ze względu na ogólną akceptację tej technologii i jej niezawodność. Szacuje się, że ponad 90% wszystkich instalacji śrubowych sprężarek powietrza w Europie stanowią sprężarki smarowane olejem. Zapewniają one niezawodne sprężone powietrze różnym branżom, takim jak sektor motoryzacyjny, produkcji ogólnej czy opakowań. Aby pomóc większości branż, system odzysku ciepła bardzo dobrze może współpracować ze wszystkimi typami sprężarek powietrza smarowanych olejem.
Od początku
Korzystanie z energii odpadowej oczywiście nie jest nową koncepcją. Przez dziesięciolecia oszczędności energii były dostrzegane w różnych branżach, w których natychmiastowy zwrot z niewielkiej inwestycji początkowej był wyraźny. Najdroższym składnikiem całkowitego kosztu sprężonego powietrza jest energia. W rzeczywistości w całym okresie eksploatacji typowej sprężarki energia zazwyczaj jest kilkukrotnie bardziej kosztowna, niż cena zakupu samej sprężarki. Podsumowując, maksymalizacja efektywności energetycznej pozwala zaoszczędzić spore pieniądze. Wielkie zakłady w sektorze przemysłowym należały do inicjatorów – przede wszystkim zakłady stosujące systemy sprężonego powietrza o dużej wydajności, działające 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu i wymagające ciepła technologicznego w swoich działaniach. Do takich branż należały sektory żywności i napojów, farmaceutyczny i tekstylny. Mówiąc najprościej, im większa skala działalności, tym większe oszczędności energii.
W tym samym czasie małe firmy inżynieryjne przekształcały lub tworzyły firmy typu spin-off, znane również jako firmy usług energetycznych (ESCO). Ich chlebem powszednim jest szeroka gama rozwiązań energetycznych, w tym projektowanie i wdrażanie projektów oszczędzania energii, modernizacja, oszczędzanie energii, outsourcing infrastruktury energetycznej, wytwarzanie i zaopatrywanie w energię oraz zarządzanie ryzykiem.
Jednak wskaźnik przyjęcia HRS w przypadku zakładów o małej i średniej skali był dość niski. Komisja Europejska w swoim raporcie „Waloryzacja ciepła odpadowego: poprawa efektywności energetycznej w przemyśle przetwórczym” zauważyła, że „Potencjał przemysłowego odzysku ciepła odpadowego jest nadal niewykorzystany z powodu kilku technicznych i nietechnicznych barier. Wśród nich potrzeba wydajnych i opłacalnych technologii odzyskiwania strat ciepła oraz ponownego wykorzystania, ulepszania lub przekształcania tego ciepła w celu zapewnienia jego waloryzacji.1″
Wykorzystanie odzysku ciepła
Jak wspomniano wcześniej, najbardziej zyskują na odzysku ciepła zazwyczaj te zakłady, które wymagają również ciepła technologicznego i działają 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu. Zwykle obserwujemy, że w przypadku tego typu zakładów będą beneficjentami znacznego zwrotu z inwestycji z odzysku ciepła — często w okresie krótszym niż rok, a rzadko w ciągu dwóch lat.
Chociaż wykorzystanie odzyskanego ciepła jest niejednakowe, istnieją ogromne korzyści, które można odnieść do różnej wielkości zakładów. Na przykład użycie odzysku ciepła w miesiącach zimowych przynosi znaczne korzyści w zakresie ograniczenia kosztów i emisji dwutlenku węgla. Różne branże korzystają z tego coraz bardziej popularnego rozwiązania, stosując odzysk ciepła zarówno do ogrzewania pomieszczeń, jak i ogrzewania wody dla komfortu ludzi (ogrzewanie obiektów).
W takich przypadkach ciepło jest wykorzystywane jako dodatkowe źródło ciepła, co z kolei zmniejsza wymagania stawiane tradycyjnym kotłom zasilanym węglem, zmniejszając tym samym koszty paliwa grzewczego i powodując zmniejszenie emisji dwutlenku węgla. W przypadkach, gdy odzyskane ciepło jest wykorzystywane do podgrzewania wody, obserwujemy sprawność sięgającą 85%, wzrastającą do 96% w całkowicie zoptymalizowanych zakładach, a w przypadku ogrzewania pomieszczeń (powietrzem) sprawność osiąga wartości od 60 do 70%. Przy takich wynikach zakłady często uzyskują krótkoterminowy zwrot z inwestycji wynoszący od jednego do trzech lat.
Zatem niezależnie od wielkości lub branży i aspektów operacyjnych procesów, odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie ciepła z systemu sprężonego powietrza przynosi znaczące korzyści. Ale dlaczego proces przyjęcia tej technologii trwa tak długo?
Zastosowanie technologii
W przypadku wielu małych i średnich zakładów odzysk ciepła po prostu nie był kwestią priorytetową. Zazwyczaj (i słusznie) kluczowymi priorytetami instalacji sprężonego powietrza były: wydajność, niezawodność, energooszczędność, a następnie odzysk ciepła – HRS zajmuje ostatnie miejsce!
Jesteśmy teraz świadkami fali zmian w przemyśle. Naciski regulacyjne i polityczne powodują niezbędne zobowiązania w zakresie efektywności energetycznej. Oczekiwania konsumentów w zakresie pozyskiwania zrównoważonych, „zielonych” produktów przedłużają „długą rękę” w zakresie identyfikowalności i odpowiedzialności za środowisko także łańcucha dostaw. Obniżenie energochłonności (i wreszcie, co najważniejsze – know-how i systemów odzyskiwania ciepła) staje się coraz bardziej rozpowszechnione i konkurencyjne pod względem kosztów.
Przemysł sprężonego powietrza poczynił ogromne postępy w poprawie wydajności, niezawodności i efektywności energetycznej systemów sprężonego powietrza, czyniąc je osiągalnymi dla zakładów każdej wielkości. Kiedyś tempo wdrażania tej innowacji nie było zawrotne, jednakże teraz firma ELGi wprowadza na rynek bardzo efektywne systemy odzysku ciepła typu „plug and play”. W połączeniu z naciskiem operacyjnym na audyt energetyczny i zgodność wydajności systemu z globalnymi normami zarządzania energią (takimi jak ISO 50001), teraz małe i średnie zakłady mogą czerpać korzyści z odzysku ciepła łatwiej niż kiedykolwiek wcześniej.
Matematyka jest jednoznaczna
Teraz narzędzia i technologie odzysku ciepła są dostępne dla zakładów każdej wielkości, umożliwiając czerpanie z nich korzyści. Wysoka stopa zwrotu z inwestycji przynosi natychmiastowe oszczędności, a co ważniejsze, redukcja emisji dwutlenku węgla pomaga obniżyć ślad węglowy netto firmy. Odzysk ciepła to nie tylko właściwa rzecz dla przyszłości naszej planety, ale ma również sens z punktu widzenia celów biznesowych.
Małe i średnie firmy mają teraz narzędzia i możliwości, aby wyprzedzić wszelkie zmiany regulacyjne, sprostać wymaganiom klientów (i ich dalszych konsumentów) w zakresie lepszego zrównoważonego rozwoju i ostatecznie poprawić stale rosnące cele w zakresie produktywności.
Oprócz tego potencjalnego darmowego źródła energii należy wziąć pod uwagę inne ważne aspekty. Przykładem może być odpowiednio zwymiarowana instalacja sprężonego powietrza, obejmująca samą sprężarkownię oraz jej lokalizację w stosunku do miejsca użytkowania (odbiór sprężonego powietrza). Ostatecznym celem jest zatem odzyskanie ciepła z odpowiednio dobranego systemu, który jest umieszczony jak najbliżej miejsca użytkowania. Aby uzyskać pomoc, zawsze możesz liczyć na współpracę między swoim ESCO a lokalnym ekspertem w dziedzinie sprężonego powietrza, ale jeśli ten artykuł nadal nie jest tak jasny, jak napis na ścianie Twojej fabryki, nie wierz mi na słowo. Komisja Europejska stwierdziła: „Poprawa efektywności energetycznej w procesach przemysłowych może prowadzić do znacznych oszczędności energii pierwotnej, dekarbonizacji dostaw energii i późniejszej redukcji emisji CO2. Obniżenie kosztów energii umożliwi również większą konkurencyjność”.
1 https://cordis.europa.eu/article/id/422033-waste-heat-valorisation
David De Pril, dyrektor ds. zarządzania produktami i marketingu, ELGi Europe
