Aria compressa e risparmio energetico

Nel settore manifatturiero nazionale il consumo elettrico destinato alla produzione di aria compressa incide, sul fabbisogno complessivo di stabilimento, mediamente per l’11%. Nella sola provincia di Bergamo si stima, per questa utility, un consumo annuo non inferiore a 650 GWh.

Negli interventi di risparmio energetico il tema dell’aria compressa gioca perciò un ruolo fondamentale per i positivi riscontri energetici, economici ed ambientali ad esso associati.

Durante la vita utile del compressore, che è mediamente assunta in 10 anni, il costo di produzione dell’aria è funzione di quattro voci d’addebito: investimento, manutenzione, acqua ed energia. L’energia elettrica pesa per il 73% e tale valore tende ad aumentare con la potenza della macchina.

Le linee di intervento per migliorare questo bilancio riguardano:

  • la riduzione delle perdite nella rete di distribuzione dell’aria
  • l’adozione di unità più efficienti
  • l’ottimizzazione della taglia del parco compressori e relativa gestione
  • il recupero di calore

 

LA RIDUZIONE DELLE PERDITE NELLA RETE DI DISTRIBUZIONE DELL’ARIA

La minimizzazione delle perdite nella rete di distribuzione si attua attraverso alcuni basilari accorgimenti quali:

  • un’accurata progettazione dei percorsi, della dimensione delle tubazioni e l’utilizzo di adeguati componenti circuitali che consentono di contenere le perdite di carico;
  • la separazione, quando possibile, delle reti di distribuzione in funzione della pressione nelle tubazioni stesse (alla pressione di 7 bar ogni incremento della pressione di 0,1 bar comporta un aumento dei consumi elettrici in centrale dell’1%);
  • la verifica della presenza di perdite lungo la rete causate da fori o da tenute (un foro da 1 mm provoca una perdita di 1 l/s a cui corrisponde una dissipazione di potenza in centrale di 0,3 kW; un foro da 3 mm causa una perdita di 10 l/s ed una dissipazione di 3,3 kW);
  • la predisposizione di sistemi automatici e/o manuali di intercettazione dell’aria a bordo macchina in modo da isolarle quando rimangono fuori servizio per periodi significativi;
  • la sensibilizzazione del personale di macchina e della manutenzione al tema del risparmio energetico nella produzione di aria compressa come fattore di competitività aziendale.

 

ADOZIONE DI UNITÀ PIÙ EFFICIENTI (compressore con regolazione in frequenza tramite inverter)

Quando un compressore raggiunge il valore superiore di settaggio della pressione la sua centralina di controllo non lo arresta in quanto potrebbe verificarsi una repentina riduzione della pressione che lo farebbe ripartire istantaneamente. Viene chiusa la valvola di aspirazione ed il compressore opera in condizioni di pompaggio a vuoto. Questa situazione è energeticamente dispendiosa,ma l’alternativa sarebbe quella di una serie di partenze e fermate che ridurrebbero il consumo elettrico pregiudicando la vita del compressore. In presenza di una domanda d’aria significativamente variabile la possibile soluzione da adottare è quella di un compressore con regolazione in frequenza che azzera i costi energetici dovuti al funzionamento a vuoto. In pratica, l’inverter percepisce la variazione della domanda d’aria ed adegua il funzionamento del motore variando il suo numero di giri attraverso la modifica della frequenza dell’alimentazione elettrica. Questa soluzione energeticamente efficiente (risparmi medi del 20%) comporta un aumento dell’onere d’investimento e quindi è giustificabile solo in presenza di una domanda fortemente variabile. Un’alternativa interessante è anche quella che prevede l’utilizzo di un motore con magneti permanenti che è in grado di sostenere una serie illimitata di cicli di partenza/arresto in accoppiamento sempre con un inverter.

 

L’OTTIMIZZAZIONE DELLA TAGLIA DEL PARCO COMPRESSORI E RELATIVA GESTIONE

L’ottimizzazione del parco compressori è attuabile attraverso l’intervento specifico del costruttore che, tramite apposita strumentazione, è in grado di ottimizzare la configurazione e relativa gestione della sala. Ovviamente ciò è fattibile solamente quando la sala compressori è costituita da unità del medesimo costruttore.

 

IL RECUPERO DI CALORE

Il recupero di calore generato dal processo di compressione dell’aria, pari a circa il 75% dell’energia assorbita, può essere un interessante strumento di risparmio energetico in quanto permette di riscaldare gli ambienti e/o produrre acqua calda uso sanitario.

La prima soluzione è attuabile intercettando con una semplice serranda lo scarico dell’aria di raffreddamento del compressore, mentre per la seconda è necessario prevedere uno scambiatore acqua-aria.

Servitec è in grado di monitorare la sala di compressione per valutare:

  • la presenza di perdite nella rete di distribuzione e/o di un utilizzo inefficiente dell’aria
  • l’adeguatezza del parco compressori alle reali necessità dell’azienda
  • la convenienza economica a sostituire un compressore tradizionale con un compressore a controllo di frequenza con o senza motore a magneti permanenti
  • la convenienza economica ad anticipare la messa fuori servizio di un compressore che ha ancora una certa spettanza di vita con un compressore di maggiori prestazioni energetiche
  • la convenienza economica ad adottare un compressore con recupero termico

Servitec è inoltre in grado di assistere le aziende nella predisposizione di un progetto tecnico-operativo per il monitoraggio in continua della pressione e della portata dell’aria prodotta nonché l’assorbimento di energia elettrica.

Queste informazioni consentono all’azienda di:

  • definire un costo energetico della produzione dell’aria su base oraria
  • ripartire i consumi e quindi i costi di generazione dell’aria per reparto e/o centro di consumo
  • monitorare l’efficienza di produzione dell’aria intesa come energia consumata per unità di aria prodotta
  • efficientare la tempistica degli interventi di manutenzione dei compressori
  • monitorare l’efficacia delle manutenzioni sulle unità di compressione