Tiết kiệm năng lượng với hệ thống khí nén

Tại châu Âu, các công ty có thể tiết kiệm trung bình 33% chi phí năng lượng (tương đương với hàng tỷ kWh) bằng cách sử dụng hệ thống khí nén. Trong một số ngành, tỷ lệ này còn có thể lên đến 70%.

Khí nén là một trong những phương tiện truyền tải năng lượng quan trọng và đa năng nhất trong các nhà máy sản xuất. Nhưng những khoản rò rỉ năng lượng do đường ống bị hở hay kích thước không chính xác lại khá lơn và thường không được chú ý một cách đầy đủ.

Hiện tại, một khoản rò rỉ khoảng 10% thường được áp dụng trong việc tính toán nhu cầu về lượng khí nén cần tạo ra. Tiềm năng tiết kiệm điện trong lĩnh vực này là rất lớn và chắc chắn sẽ đem lại những lợi ích đáng kinh ngạc về mặt chi phí: Một quy luật đơn giản là, những khoản đầu tư vào tiết kiệm điện thường có thể hoàn vốn trong khoảng thời gian 1 đến 2 năm.

1000 giải pháp khí nén tiết kiệm hàng tỷ kWh

Hệ thống khí nén là một cấu trúc phức tạp kết nối giữa nhà sản xuất và người tiêu dùng trong một khoảng cách khá xa. Cùng với đó, có nhiều cách để giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.

Đầu tiên là chính bản thân máy nén. Các động cơ điện hiệu quả cao đã có những bước nhảy vọt trong những năm gần đây. Ví dụ, bộ chuyển đổi tần số có thể tự điều chỉnh tốc độ của ổ đĩa máy nén để đáp ứng tải trọng thực tế.

Điều này có nghĩa là lượng khí nén được tạo ra chỉ vừa đủ đáp ứng nhu cầu điện tại một thời điểm nhất định. Jurgen Wisse, Quản lý kinh doanh dòng hàng máy nén khí công nghiệp tại Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbHm Essen, giải thích: “Theo quan điểm của chúng tôi, việc sử dụng máy nén với nhiều loại tốc độ khác nhau cho phép người dùng lựa chọn loại sản phẩm thích hợp nhất với nhu cầu hiệu quả của mình”.

Quan trọng không kém là các phương tiện truyền tải điện được sử dụng, bởi hộp số và các ổ đĩa vành đai có thể gây ra tổn thất truyền tải. Tuy nhiên chúng ta có thể tránh được điều này trong các hệ thống truyền động trực tiếp ngày nay khi động cơ truyền động và khoá máy nén liên kết trực tiếp với nhau, trong thế hệ máy nén mới nhất của BRENNER.

Thêm vào đó, hiệu quả của một máy nén còn phụ thuộc vào cài đặt điều khiển bên trong. Các hệ thống hiện đại sử dụng một loạt các giải pháp điều khiển và có thể điều chỉnh một cách chính xác công suất của máy nén sao cho phù hợp với nhu cầu đa dạng về khí nén.

Hơn thế, việc xử lý khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất năng lượng của một hệ thống cung cấp khí nén. Điều này chủ yếu được quyết định bởi quá trình sấy. Thế hệ máy làm lạnh khí nén và máy sấy hấp thụ cho khởi động khi khí nén thực sự cần thiết. Điều này giúp hạn chế việc tiêu tốn năng lượng dư thừa với hiệu suất lên đến 60%, tuỳ thuộc vào loại mấy sấy và điều kiện hoạt động. Các nhà sản xuất như Beko, Kaeser, Boge và Untrafilter đang đi đầu trong lĩnh vực này.

Tối ưu hoá giản đơn các thành phần hệ thống một cách riêng lẻ là không đủ

Để tối đa hóa hiệu quả của tổng thể hệ thống khí nén, các công ty sáng chế đã tìm cách tích hợp các giải pháp tối ưu hoá của mỗi thành phần trong hệ thống. Các phân tích về nhu cầu hỗ trợ bằng máy tính hay còn gọi là “kiểm toán khí nén” là những công cụ đáng giá trong trường hợp này.

Các nhà sản xuất thậm chí còn có thể tiết kiệm được không ít năng lượng trong hệ thống kiểm soát và điều tiết của các trạm nén khí. Các hệ thống kiểm soát và điều tiết liên hoàn giữa các máy có thể giảm thiểu tiêu thụ điện năng một cách đáng kể. Theo Harald Harter của công ty Gardner Denver Industrial, "Hiệu quả của các trạm khí nén với mười hai máy nén bao gồm cả thiết bị hạ có thể được được tối đa hoá nếu sử dụng hệ thống quản lý SmartAir Master”.

Nhưng trước đó, chúng ta còn có thể thu được hiệu quả năng lượng đáng kể trong việc thu hồi nhiệt. Trong một hệ thống thu hồi nước nóng, chúng ta có thể thu hồi được đến 72% năng lượng của máy nén dưới dạng nhiệt, còn trong một hệ thống làm lạnh thuần tuý, con số này có thể đạt đến 90%. Các ứng dụng thu hồi nhiệt có phạm vi khá đa dạng, từ lò sưởi điện và rèm không khí nóng đến quá trình làm nóng nước hay khí buồng đốt.

Có lẽ cách thức đơn giản nhất để đạt được những khoản tiết kiệm lớn là ở các khu vực rò rỉ. Những tổn thất năng lượng từ rò rỉ trong một hệ thống đường ống khí nén thường dao động từ 10% đến 25%. Với thiết bị phát hiện tiên tiến, giờ đây việc xác định vị trí và sửa chữa các lỗi rò rỉ đã trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Hơn cả phép cộng vật lý thuần tuý – Bảo tồn năng lượng hệ thống

Có rất nhiều bước nhỏ để tăng cường hiệu quả năng lượng trong một hệ thống khí nén. Tuy nhiên, để tối ưu hoá các khoản tiết kiệm, chúng ta cần một cách tiếp cận toàn diện hơn – từ quá trình sản xuất, xử lý và phân phối khí nén đến các ứng dụng liên quan. Đây là cách duy nhất để khai phá những khoản tiết kiệm tiềm năng và đưa hiệu quả năng lượng đến mức tối đa.

Anh Tuấn (Theo Hannovermesse)