W przypadku analizy zużycia energii w zakładach przemysłowych często skupiamy się na zwiększaniu dostępnych mocy wytwórczych lub modernizacji źródeł energii. Podejście takie jest poprawne, jednak nie zawsze prowadzi do uzyskania najlepszego efektu ekonomicznego.
W wielu przypadkach bardziej zasadne jest wykorzystanie energii, która już występuje w procesie technologicznym, a obecnie jest tracona.
Jednym z takich obszarów jest sprężone powietrze. W procesie sprężania niemal cała energia elektryczna pobierana przez sprężarkę zostaje zamieniona w energię cieplną. W standardowych warunkach eksploatacyjnych ciepło to oddawane jest do otoczenia poprzez chłodzenie powietrzem i nie jest w żaden sposób wykorzystywane. Jednocześnie w tym samym zakładzie bardzo często występuje zapotrzebowanie na energię cieplną, która jest dostarczana z zewnętrznego źródła.
W analizowanym przypadku rozpatrzono pracę sprężarek powietrza oraz możliwość wykorzystania powstającego w nich ciepła do zasilania instalacji centralnego ogrzewania i CWU. W ujęciu teoretycznym, przy zastosowaniu chłodzenia wodnego, możliwe jest odzyskanie do około 76% energii dostarczonej do sprężarki w postaci energii elektrycznej.
Wartość ta jest często przyjmowana jako punkt odniesienia, jednak w praktyce rzeczywisty efekt zależy od sposobu eksploatacji instalacji, parametrów pracy oraz możliwości odbioru ciepła. Z tego względu w analizowanym projekcie wykonano pomiary rzeczywiste, które pozwoliły określić faktyczny poziom odzysku energii.
Na ich podstawie uzyskano wynik:
62% energii cieplnej w stosunku do 100% energii elektrycznej dostarczonej do sprężarek. Wartość ta jest niższa od maksymalnej, jednak ma istotną przewagę – jest wartością rzeczywistą, wynikającą z pracy konkretnej instalacji.
Odzysk energii został zrealizowany poprzez zastosowanie wymienników ciepła w układzie chłodzenia oleju sprężarek. Ciepło odebrane w tym miejscu zostało przekazane do instalacji centralnego ogrzewania poprzez podgrzewanie wody powrotnej kierowanej do węzła cieplnego tak jak na poniższym schemacie:
Takie rozwiązanie nie ingeruje w sam proces technologiczny, a jedynie wykorzystuje strumień energii, który wcześniej był tracony.
Istotnym elementem była również odpowiednia organizacja pracy sprężarek oraz dopasowanie instalacji odbiorczej tak, aby możliwe było maksymalne wykorzystanie odzyskanego ciepła w okresach jego zapotrzebowania.
Uzyskane oszczędności energii wynoszą:
1821 GJ rocznie, co odpowiada 43,5 toe
Oszczędność ta wynika bezpośrednio z ograniczenia poboru energii cieplnej z zewnętrznego źródła oraz wykorzystania energii powstającej w procesie sprężania.
Dodatkowym elementem wpływającym na opłacalność przedsięwzięcia jest system świadectw efektywności energetycznej.
Dla uzyskanej oszczędności na poziomie 43,5 toe wartość Białych Certyfikatów wynosiła około 100 tys. PLN. W połączeniu z krótkim czasem zwrotu, który w tym przypadku wynosi poniżej jednego roku, oznacza to bardzo wysoką efektywność ekonomiczną projektu.
Należy przy tym zwrócić uwagę, że wykorzystanie odzyskanego ciepła ma charakter sezonowy. W okresach letnich, gdy zapotrzebowanie na ogrzewanie nie występuje, część energii nie jest odbierana i nadal musi zostać odprowadzona. Nie zmienia to jednak ogólnego wniosku, że sprężone powietrze stanowi jedno z najbardziej dostępnych źródeł energii odpadowej w zakładach przemysłowych.
Przedstawiony przypadek pokazuje, że poprawa efektywności energetycznej nie zawsze wymaga nowych źródeł energii ani zmian w technologii produkcji. W wielu sytuacjach wystarczające jest właściwe wykorzystanie energii, która już w procesie powstaje, a która bez podjęcia działań pozostaje niewykorzystana.
W tym ujęciu odzysk ciepła ze sprężarek powietrza wpisuje się w działania o stosunkowo krótkim czasie zwrotu, które mogą stanowić jeden z pierwszych kroków w kierunku ograniczenia zużycia energii w przedsiębiorstwie.