Ile kosztuje sprężone powietrze?

Co składa się na koszt sprężonego powietrza?

1. Koszty kapitałowe (inwestycyjne)

Koszty kapitałowe to jednorazowe wydatki związane z zakupem i instalacją systemu sprężonego powietrza. Obejmują one:

• Kompresory - serce każdego systemu sprężonego powietrza. W zależności od rodzaju (śrubowe, tłokowe, odśrodkowe) oraz wielkości, ich ceny mogą się różnić od kilku do kilkuset tysięcy złotych za jednostki przemysłowe o dużej wydajności.

• Zbiorniki powietrza - magazynujące sprężone powietrze są konieczne do utrzymania stabilności ciśnienia w systemie. Koszt zbiornika zależy od jego pojemności i materiału z którego jest wykonany.

• Systemy przygotowania powietrza (filtry, odwadniacze, odolejacze, osuszacze) – odpowiadające za usunięcie ze sprężonego powietrza zanieczyszczeń różnych typów (cząstki stałe, woda, olej). Zależnie od oczekiwanego poziomu przygotowania, koszt tych rozwiązań może być bardzo różny a przy wyższych wymaganiach co do jakości powietrza nawet wysoki.

• Instalacja i przewody - instalacja systemu obejmuje montaż kompresorów, systemu przygotowania powietrza, zbiorników oraz sieci rurociągów i przewodów, które dostarczają sprężone powietrze do punktów odbioru. Koszty instalacji mogą być znaczące, zwłaszcza w dużych zakładach przemysłowych.

2. Koszty operacyjne

Koszty operacyjne są związane z bieżącym użytkowaniem systemu sprężonego powietrza. Obejmują one:

• Koszty energii - energia elektryczna jest głównym składnikiem kosztów operacyjnych systemu produkcji sprężonego powietrza. Szacuje się, że około 70-80% całkowitego kosztu sprężonego powietrza to koszty energii potrzebnej do napędzania kompresorów i innych urządzeń systemu wytwarzania tego medium. Koszty te są zmienne i zależą od wielu czynników, w tym od ceny zakupu energii na rynku, sprawności urządzeń wytwarzających, stosowanego poziomu ciśnienia, oraz skali źródeł strat energii.

  Główne źródła strat energii to:

  • nieszczelności - punkty przez które sprężone powietrze ucieka do atmosfery, powodują ubytek zmuszający kompresory do częstszego działania, a tym samym dodatkowej konsumpcji energii.

    

  • niewłaściwa regulacja ciśnienia - utrzymywanie nadmiernie wysokiego ciśnienia w systemie prowadzi do zbędnego, dodatkowego zużycia energii – kompresory pracują dłużej i pod wyższym obciążeniem. Każdy 1 bar nadmiernego ciśnienia zwiększa zużycie energii o około 7-8%.

  • niewydolny system dystrybucji – niewłaściwie dobrane średnice rurociągów i przewodów, nadmiernie długie trasy prowadzenia powietrza, oraz niepoprawnie dobrane elementy instalacji prowadzącej mogą zwiększać opory przepływu i skutkować dodatkowymi stratami ciśnienia przekładającymi się na konieczność wyższego obciążania kompresorów - większe koszty energii.

• Koszty utrzymania i serwisu - regularna konserwacja, przeglądy techniczne i naprawy systemu są niezbędne do zapewnienia jego niezawodności i długowieczności. Koszty te obejmują wymianę filtrów, olejów, uszczelek, oraz ewentualne naprawy kompresorów, urządzeń systemu przygotowania powietrza i elementów instalacji.

• Koszty zużycia materiałów - filtry, smary i inne materiały eksploatacyjne muszą być regularnie wymieniane, co generuje dodatkowe koszty.

Przykłady kosztów sprężonego powietrza w przemyśle

1. Przemysł motoryzacyjny

W branży motoryzacyjnej sprężone powietrze jest używane na szeroką skalę, między innymi do malowania, zasilania narzędzi pneumatycznych, automatyzacji linii produkcyjnych. Koszty sprężonego powietrza w takim zakładzie mogą sięgać nawet milionów złotych rocznie.

Optymalizacja:

• Modernizacja kompresorów - zastąpienie starszych rozwiązań konstrukcyjnych kompresorów nowoczesnymi jednostkami o wyższej efektywności energetycznej może znacząco obniżyć koszty operacyjne.

• Wykrywanie i usuwanie nieszczelności - regularne inspekcje instalacji i usuwanie nieszczelności mogą obniżyć koszty energii nawet o 20-30%.

• Automatyzacja systemu - wdrożenie systemów zarządzania i monitorowania sprężonym powietrzem pozwala na optymalizację pracy kompresorów oraz dostosowanie ciśnienia w systemie do rzeczywistych potrzeb, co również przyczynia się do oszczędności.

2. Przemysł spożywczy

W przemyśle spożywczym sprężone powietrze jest używane do różnych procesów, takich jak pakowanie, etykietowanie, transport wewnętrzny, a także jako medium do czyszczenia i osuszania. Podwyższone wymagania dotyczące jakości powietrza (czystość, wilgotność) sprawiają, że koszty związane z filtracją i suszeniem powietrza mogą być znaczące.

Optymalizacja:

• Energooszczędne osuszacze sprężonego powietrza - wybór energooszczędnych osuszaczy powietrza, które minimalizują zużycie energii przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej jakości powietrza, może znacząco obniżyć koszty eksploatacyjne.

• Systemy rekuperacji energii - wykorzystanie ciepła odpadowego z kompresorów do ogrzewania lub innych procesów przemysłowych może przynieść dodatkowe oszczędności.

3. Przemysł chemiczny

W przemyśle chemicznym sprężone powietrze jest kluczowe dla wielu procesów, takich jak transport materiałów, zasilanie systemów sterowania oraz zabezpieczanie procesów produkcyjnych. Ze względu na wysokie wymagania dotyczące niezawodności i bezpieczeństwa, koszty sprężonego powietrza w tym sektorze mogą być bardzo wysokie.

Optymalizacja:

• Zastosowanie kompresorów o zmiennym przepływie - sprężarki z regulacją prędkości obrotowej mogą dostosowywać wydajność do zmiennego zapotrzebowania na sprężone powietrze, co pozwala na zmniejszenie zużycia energii.

• Programy efektywności energetycznej - wdrożenie kompleksowych programów efektywności energetycznej, które obejmują zarówno modernizację sprzętu, jak i optymalizację procedur operacyjnych, może znacząco obniżyć całkowite koszty związane ze sprężonym powietrzem.

Obliczanie kosztu sprężonego powietrza

Poprawne określenie kosztu jednostkowego produkcji sprężonego powietrza w danym zakładzie przemysłowym polega na porównaniu kosztów działania układu w określonym przedziale czasowym do ilości sprężonego powietrza wyprodukowanego przez układ w tym okresie:

Po stronie kosztów działania układu należy uwzględnić:

1. Koszt energii elektrycznej - ilość energii elektrycznej zużytej przez system produkcji sprężonego powietrza (zależna od mocy kompresorów, czasu ich działania, poziomu sprawności), pomnożona to przez cenę zakupu jednostki energii elektrycznej.

2. Koszty utrzymania - wydatki związane z działaniami serwisowymi i naprawczymi. Mogą być stałe (np. abonament serwisowy) lub zmienne (zależne od liczby interwencji i wymienionych części).

3. Koszty materiałów eksploatacyjnych - filtry, smary, oleje oraz inne materiały eksploatacyjne.

Najlepsze praktyki zarządzania systemami sprężonego powietrza

Aby maksymalizować efektywność i minimalizować koszty związane ze sprężonym powietrzem, przedsiębiorstwa powinny wdrożyć szereg praktyk zarządzania ich systemami sprężonego powietrza.

Poniżej przedstawiamy kluczowe strategie, które mogą przyczynić się do optymalizacji tych systemów:

1. Regularna konserwacja i serwisowanie

Regularne przeglądy i konserwacja systemu produkcji sprężonego powietrza są kluczowe dla utrzymania jego efektywności i niezawodności:

• Przeglądy okresowe - planowanie regularnych przeglądów kompresorów, systemów uzdatniania powietrza, zbiorników i elementów instalacji pozwala na wczesne wykrywanie problemów i zapobieganie awariom zanim jeszcze one nastąpią.

• Wymiana filtrów i olejów - cykliczna wymiana filtrów powietrza, olejów smarowych oraz innych materiałów eksploatacyjnych zapewnia czystość powietrza oraz prawidłowe funkcjonowanie kompresorów.

• Kalibracja elementów systemu kontroli - utrzymanie wysokiej dokładności systemów kontroli ciśnienia i przepływu poprzez regularną kalibrację wchodzących w ich skład urządzeń pomiarowych.

2. Optymalizacja zastosowań sprężonego powietrza

Efektywne zarządzanie wykorzystaniem sprężonego powietrza w różnych aplikacjach może znacząco obniżyć koszty:

• Ocena efektywności zastosowań – przegląd zastosowań sprężonego powietrza pod kątem poziomu ich efektywności – eliminacja rozwiązań nieenergooszczędnych.

• Stosowanie rozwiązań energooszczędnych – minimalizowanie zużycia przez stosowanie rozwiązań pneumatycznych o wysokiej efektywności energetycznej, odpowiednio dobranych do aplikacji.

• Szkolenie pracowników - edukacja pracowników w zakresie efektywnego wykorzystania sprężonego powietrza np. umiejętność identyfikacji problemów nadmiernego zużycia, natychmiastowe zgłaszanie faktu ich wystąpienia, wyłączanie zasilań gdy nie są one używane itp.

3. Implementacja systemów zarządzania energią (EMS)

Zaawansowane systemy zarządzania energią mogą znacząco poprawić efektywność systemów sprężonego powietrza:

• Automatyzacja i monitorowanie - wdrożenie systemów automatyzacji i monitorowania, które dostosowują pracę kompresorów do aktualnych potrzeb, co pozwala na optymalizację zużycia energii.

  

• Analiza danych i raportowanie - wykorzystanie narzędzi do analizy danych i raportowania w celu identyfikacji trendów, optymalizacji procesów oraz szybkiego reagowania na nieprawidłowości.

  

• Integracja z infrastrukturą IT - integracja systemów zarządzania energią z innymi systemami informatycznymi w zakładzie, co umożliwia lepsze zarządzanie zasobami i optymalizację procesów.

  

4. Redukcja strat i optymalizacja systemu dystrybucji

Minimalizacja strat energii w systemie sprężonego powietrza jest kluczowa dla obniżenia kosztów operacyjnych:

• Uszczelnianie systemu - regularne sprawdzanie i uszczelnianie wszystkich połączeń oraz elementów systemu dystrybucji powietrza, aby zapobiec długotrwałemu utrzymywaniu nieszczelności.

• Optymalizacja przewodów - zapewnienie, że przewody są odpowiednio dobrane pod względem średnicy i długości, aby zminimalizować straty ciśnienia.

• Izolacja przewodów - izolowanie przewodów powietrza w celu zmniejszenia strat ciepła i wilgoci, co może poprawić efektywność całego systemu.

5. Zarządzanie podażą sprężonego powietrza

Efektywne zarządzanie podażą sprężonego powietrze może pomóc w optymalizacji zużycia energii:

• Zarządzanie obciążeniem - przeprowadzanie analizy popytu na sprężone powietrze w różnych okresach i dostosowywanie pracy kompresorów do zmieniających się potrzeb.

  

• Magazynowanie sprężonego powietrza - wykorzystanie zbiorników ciśnieniowych magazynowych do gromadzenia sprężonego powietrza w okresach niskiego zapotrzebowania i wykorzystywania go w okresach wysokiego popytu.

• Automatyzacja sterowania - implementacja systemów automatycznego sterowania kompresorem, które mogą dynamicznie dostosowywać produkcję sprężonego powietrza do aktualnych potrzeb, co minimalizuje zużycie energii.

Małe Case Study - Optymalizacja systemu sprężonego powietrza w zakładzie produkcyjnym

Aby zilustrować, jak te strategie mogą być wdrożone w praktyce, rozważmy studium przypadku zakładu produkcyjnego zajmującego się produkcją części motoryzacyjnych.

Sytuacja na start

Zakład posiadał system sprężonego powietrza starszego typu z kilkoma kompresorami tłokowymi o niskiej efektywności energetycznej. Po stronie konsumpcji system charakteryzował się licznymi nieszczelnościami, oraz niewłaściwie dobranymi przewodami, co prowadziło do wysokich kosztów operacyjnych.

Jakie podjęliśmy działania?

1. Audyt energetyczny - przeprowadzono kompleksowy audyt, który zidentyfikował główne źródła strat energii, w tym nieszczelności i niewłaściwą konfigurację elementów systemu dystrybucji.

2. Modernizacja kompresorów - zastąpiono stare kompresory tłokowe nowoczesnymi, energooszczędnymi rozwiązaniami śrubowymi z regulacją prędkości obrotowej.

3. Usunięcie nieszczelności - przeprowadzono detekcję nieszczelności i usunięto wszystkie wykryte źródła strat.

   

4. Optymalizacja przewodów – Zastosowano przewody o lepiej dobranych średnicach (eliminacja przewężeń) oraz skróconych drogach prowadzenia.

5. Implementacja EMS - Wdrożono system zarządzania energią monitorujący zużycie energii i automatycznie dostosowujący pracę kompresorów do aktualnego zapotrzebowania.

Rezultaty wdrożenia

• Redukcja zużycia energii - po modernizacji zużycie energii spadło o 25%, co przełożyło się na znaczące oszczędności kosztów operacyjnych.

• Zmniejszenie straty powietrza - usunięcie nieszczelności i optymalizacja systemu dystrybucji doprowadziły do zmniejszenia strat powietrza o 30%.

• Poprawa niezawodności systemu - nowoczesne kompresory śrubowe i lepsza jakość instalacji zwiększyły niezawodność systemu sprężonego powietrza, co zredukowało przestoje produkcyjne.

Autor:
Andrzej Wójcik
Manager rozwoju
produktu

Autor:
Andrzej Wójcik
Manager rozwoju
produktu