התייעלות אנרגטית במערכות אוויר דחוס ככלי לחיסכון בכסף

לירן דייסי, אל אב מדחסים בע״מ. 14/3/2021

בשנים האחרונות חלה עליה משמעותית בעלויות האנרגיה של מפעלי התעשייה – מים, גז, חשמל. מצב זה גרם לכלל היצרנים לשים דגש על התייעלות אנרגטית, תוך הקטנה של צריכת אנרגיה בזבזנית במפעל והפיכת תהליכי הייצור ליעילים וחסכוניים יותר, ובמרכז - עלות החשמל, אשר מהווה חלק משמעותי ולעיתים העיקרי מעלויות האנרגיה השונות של המפעל. עלויות החשמל השונות מורכבות מכל מיני צרכנים, כגון – חימום, מיזוג, תאורה, כלי עבודה ועוד. אך אחד מצרכני החשמל הגדולים ביותר ברוב המפעלים, היא מערכת האוויר הדחוס אשר יכולה להוות כ-50% ואף יותר מעלויות החשמל של המפעל.

בחלק גדול ממפעלי הייצור נוהגים להתעלם ממערכת האוויר הדחוס, שזו טעות אשר עולה למפעל הרבה מאוד כסף. מערכות אוויר דחוס מיושנות, או מערכות שאינן מתוחזקות כראוי, מובילות לצריכת חשמל גבוהה ובזבזנית, דבר אשר ניתן לשנות באופן משמעותי בביצוע מספר שינויים. ברוב המקרים ישנם פתרונות אשר יורידו את עלויות החשמל באופן משמעותי, שיכול אף להגיע לחיסכון של 70-80% מעלות החשמל לייצור אוויר דחוס.

חיסכון בעלויות החשמל לייצור אוויר דחוס, ישפיע באופן ישיר על עלויות הייצור של המפעל ובכך תשפר את הרווחיות שלו כמובן.

לפנינו מספר דרכים על ידן נוכל ליעל את מערכת האוויר:

סקר אנרגיה למערכת אוויר דחוס

הסקר הוא כלי, אשר ניתן להשתמש בו על מנת לקבל תמונת מצב על מערכת האוויר הדחוס ויעילותה. ביצוע סקר אנרגיה ע״י חברה מקצועית עם ציוד ברמה גבוהה וקבלת דו״ח מפורט בסיום, תקנה לאדם האחראי על מערכת האוויר הדחוס, תמונת מצב על דרישת האוויר המפעלית בכל שעות העבודה של המפעל, ויעילות המערכת לאורך שעות העבודה. כמו כן, הדו״ח ייתן תמונת מצב על איכות, יעילות, ורמת כלל מרכיבי מערכת האוויר הדחוס (מייבש, מנקזי מים וכו׳). הדו״ח יתן לקורא כלים לשיפור יעילותה ומצבה התפעולי של כלל מערכת האוויר המפעלית.

מוכח כי ביצוע סקר אנרגיה מקצועי ומעמיק למערכת האוויר הדחוס, יוביל לחיסכון משמעותי של עשרות אחוזים בעלויות האנרגיה והתפעול של המערכת.

דוגמה מדו״ח סקר אנרגיה:

מדחס האוויר הוא המרכיב המרכזי בעלויות החשמל לייצור האוויר הדחוס. קיימות מספר טכנולוגיות של מדחסים לייצור אוויר דחוס, כגון – מדחס בוכנתי, מדחס להבים ועוד. הטכנולוגיה הנפוצה והיעילה ביותר כיום היא מדחסים בורגיים, אך גם בטכנולוגיה זו קיימות רמות שונות, איכויות שונות וטכנולוגיות הנעה שונות. הטכנולוגיה הוותיקה ביותר והכי פחות יעילה, היא הנעה כיבוי, אשר אינה מתחשבת בדרישת האוויר המפעלית כלל. הבאה בתור היא מדחס משנה מהירות (אינוורטר), אשר משנה את תפוקתו בהתאם לצריכת האוויר המפעלית, ובכך מפחית את צריכת החשמל באופן משמעותי, הטכנולוגיה היעילה ביותר כיום היא מדחס משנה מהירות בעל מנוע מגנט קבוע, אשר יעיל משמעותית מהמנוע הסטנדרטי, הן בתפוקה והן בגמישותו בשינוי המהירות.

למעשה גם במדחס עצמו, העלות הגבוהה ביותר לאורך חייו היא עלות החשמל כפי שניתן לראות באיור הבא:

כפי שניתן לראות בתרשים, כ- 85% מעלות המדחס לאורך חייו* היא עלות החשמל, ה- 15% הנותרים הם הרכישה ועלויות האחזקה השוטפות. ניתן לחסוך כ- 35% בממוצע מעלות החשמל ע״י שדרוג המדחס למדחס משנה מהירות (אינוורטר). לדוגמה: מדחס 100 כ״ס (75KW), שעובד כ- 7000 שעות בשנה, ועלות החשמל השעתית שלו היא כ- 45-50 ש״ח.

עלות החשמל השנתית שלו תהיה כ- **350,000 ש״ח ומעלה, בהתחשב בכך שמדובר במדחס שאינו משנה מהירות, במצב טוב ובאיכות גבוהה. במידה ונשדרג מדחס זה למדחס זהה בעל משנה מהירות, החיסכון השנתי הממוצע יהיה כ- 122,500 ש״ח. בעצם לאורך חייו של המדחס עלות החשמל תהיה כ- 3.5 מיליון ש״ח והחיסכון יהיה כ- 1.25 מיליון ש״ח.

כיום בנוסף למשנה מהירות, קיימת טכנולוגיית מנוע חשמלי בשם מגנט קבוע, אשר מספקת יעילות גבוהה יותר בכ-15%, בהשוואה למדחס משנה מהירות ללא מנוע מגנט קבוע, ומשפרת את יכולת ייצור האוויר וצריכת החשמל של המדחס.

ע״י שידרוג למדחס בטכנולוגיית מגנט קבוע ניתן לחסוך כ- 50%*** בממוצע, לעומת 35% במדחס אינוורטר סטנדרטי. בנוסף לשדרוג הטכנולוגי, מומלץ להתאים את לחץ העבודה לדרישות המפעל בפועל, עבודה בלחץ גבוהה מהנדרש מובילה לעלות ייצור אוויר גבוהה יותר לעיתים בעשרות אחוזים.

^{* אורך החיים הנמדד הוא 10 שנים.
** לצורך חישוב העלות השנתית: הספק מנוע מחושב 75kw*1.2sf= 90kw, עלות החשמל לפי חברת חשמל
53.09 אג׳, ו7000 שעות עבודה שנתיות, 90X0.5309X7000=334,467 .
*** החיסכון המחושב הוא אל מול מדחס ללא משנה מהירות.}

בנוסף למדחס האוויר, יש עוד רכיבים במערכת האוויר אשר שדרוגם או החלפתם ישפרו את צריכת החשמל כגון:

• מייבשי אוויר ישנים ולא יעילים, בעיקר מייבשי ספיחה אשר מאבדים כמות גבוהה של אוויר בכל מחזור עבודה. בדגמים החדישים בעלי מערכות בקרה ושסתומים מתקדמות, ניתן להגיע לחיסכון של כ-50% בצריכת האנרגיה בהשוואה לדגמים הישנים. שדרוגם של מייבשי הקירור הישנים, אשר עובדים עם מדחסי קירור לא יעילים, ומערכות פריקת נוזלים מיושנות, יכול לשפר את צריכת האנרגיה בעוד 15-20%.
• מנקזי מים המופעלים ע״י טיימר, הגורמים לאיבוד רב של אוויר במהלך ניקוז הנוזלים, ניתנים להחלפה במנקזים חכמים המופעלים ע״י מפלס הנוזלים ויחסכו כ- 70% בעלות החשמל.
• מאגר האוויר, אשר התאמתו לצורכי המפעל ולמערכת האוויר כאחד, תשפיע מאוד על יעילותה של מערכת האוויר וכך גם צנרת האוויר המפעלית.
• צנרת האוויר המפעלית הינה מרכיב מרכזי ביעילות האנרגטית של מערכת האוויר הדחוס. תכנון נכון של תווי הצנרת, קוטר הצנרת ותחזוקה שוטפת נכונה, כולל איתור ותיקון נזילות, ישפיעו בעשרות אחוזים על היעילות של מערכת האוויר הדחוס.

תיקון נזילות אוויר בצנרת המפעל ובמכונות הייצור תוביל לחיסכון של עשרות אחוזים. במפעלים רבים לא מייחסים חשיבות לנושא, אך נזילות אוויר הן אנרגיה מבוזבזת שמוערכת במאות מיליוני שקלים בשנה בתעשייה בישראל.

טבלה לחישוב נזילות אוויר ועלותן

טבלה זו מציגה את כמות האוויר אשר דולף בכל דקה, לפי קוטר חור ולחץ העבודה בקו האוויר. על מנת להמחיש את עלות הנזילה/ות בכסף, נמיר את כמות האוויר לקוט״ש (קילוואט שעה), האנרגיה אותה נשקיע לצורך ייצור האוויר. לדוגמה בקוטר ״1/4 ולחץ bar 7 כמות האוויר הדולפת הינה 2945 ליטר אוויר לדקה. על מנת לייצר כמות זו, אנו נשקיע בין 18 ל- 22 קוט״ש (תלוי בסוג ומצב מדחס האוויר).
בממוצע כ- 20 קוט״ש, עלות קוט״ש לתעשייה (מנתוני חברת החשמל) היא 53.09 אג׳ לקוט״ש. מפעל אשר עובד כ-7000 שעות בשנה עם מערכת האוויר, יבזבז על נזילת אוויר כזו כ- 74,000 ש״ח בשנה.

סיכום

לסיכום ניתן לקבוע, כי מערכת האוויר הדחוס עשויה להיות צרכנית אנרגיה גדולה מאוד. כפי שקראתם במאמר, ישנן דרכים רבות ומגוונות לייעל את מערכת האוויר הדחוס במפעלכם. מומלץ מאוד להיוועץ בחברה מקצועית, בעלת ידע נרחב בתחום. מומלץ לבקש שיגיע איש מקצוע לבצע סקירה של מערכות האוויר הדחוס על מנת לקבל המלצות כיצד לפעול, לשיפור יעילותה האנרגטית של מערכת האוויר הדחוס, שתוביל לחיסכון בעלויות החשמל למפעל.