W chłodnictwie przemysłowym uwaga służb utrzymania ruchu skupia się zazwyczaj na sprężarkach. To one posiadają silniki o największych mocach, więc naturalnie utożsamiane są z głównym miejscem powstawania kosztów. Tymczasem stacja skraplania – a w szczególności skraplacze natryskowo-wyparne – kryje w sobie ogromny, często zbagatelizowany potencjał optymalizacyjny.W jednej z analizowanych przeze mnie instalacji kluczowym ułatwieniem było dedykowane, oddzielne opomiarowanie elektryczne stacji skraplania. Pozwoliło to na bieżąco testować modyfikacje algorytmów bez zgadywania. Do oceny efektywności posłużyłem się wskaźnikiem jednostkowego zużycia energii (kWh/jednostkę produkcji). Wykorzystanie wskaźnika jest absolutnie kluczowe – pozwala odseparować rzeczywistą sprawność energetyczną układu od powszechnych wahań wolumenu produkcyjnego
Wentylatory – koniec z chaotyczną pracą
Pierwszym obszarem była praca wentylatorów. Przed zmianami pracowały one bez spójnej logiki: jeden na wysokim biegu, drugi na niskim, a trzeci pozostawał wyłączony. Powodowało to niekorzystne zjawiska aerodynamiczne, w tym zaciąganie wilgotnych oparów z wylotu na wlot skraplaczy i niepotrzebny wzrost ciśnienia skraplania.Wdrożyliśmy kaskadowy system sterowania:
- W pierwszej kolejności uruchamiane są wszystkie wentylatory na niskich biegach (zaczynając od jednostek skrajnych), co zapewnia równomierny przepływ powietrza
- Dopiero przy dalszym wzroście temperatury system załącza wysokie biegi
Samo uporządkowanie wentylatorów przyniosło 50,4 MWh oszczędności rocznie.
Przepływ wody i kaskada pomp
Drugim krokiem była optymalizacja układu pompowego. W omawianym zakładzie zbiornik wody znajdował się nisko pod urządzeniami, a skraplacze zamontowano wysoko, co wymagało pokonania znacznego ciśnienia. Na wspólny kolektor pracowało 7 pomp wody, które – jako spadek po poprzedniej instalacji – były mocno przewymiarowane. Poza okresami silnych mrozów pracowały wszystkie naraz.
Zamiast opierać się na domysłach, przeprowadziłem obserwacje na żywo przy skraplaczach, weryfikując stopień zwilżenia wężownic dla różnej liczby pracujących pomp:
- 1–3 pompy: woda nie pokrywała wężownic równomiernie, co powodowało spadek wydajności
- 4–5 pomp: idealny, ciągły film wodny na rurach
- 6–7 pomp: brak jakiejkolwiek różnicy w jakości zwilżenia – czyste marnotrawstwo prądu
Przekuliśmy to na nową kaskadę: przy wzroście ciśnienia skraplania najpierw załączają się 4 pompy, w razie potrzeby 5., a wentylatory uruchamiają się dopiero w kolejnym kroku. Ta zmiana dała kolejne 181 MWh oszczędności rocznie.
Wpływ na całą instalację i wnioski
Podczas wprowadzania zmian kluczowe było stałe monitorowanie całej instalacji chłodniczej. Należy uważać, aby optymalizacja na skraplaczach nie podniosła ciśnienia skraplania na tyle, by zwiększyć pobór mocy przez sprężarki.
Pomiary potwierdziły pełny sukces:
- Wskaźnik zużycia energii na samej stacji skraplania spadł z 0,18 do 0,13.
- Wskaźnik zużycia energii dla CAŁEJ instalacji chłodniczej zmniejszył się o 7,9%.
- Obawy o zakamienienie wężownic przy mniejszym przepływie wody okazały się bezpodstawne – urządzenie z 2001 roku do dzisiaj jest w doskonałym stanie mechanicznym.
Co najważniejsze, całe wdrożenie miało charakter całkowicie bezkapitałowy (ZERO CAPEX). Wynikało wyłącznie ze zmiany algorytmów w istniejącej automatyce, rzetelnych pomiarów oraz ścisłej współpracy z zespołem mediów energetycznych zakładu. Przy obecnych cenach energii to ponad 160 tys. zł czystego zysku rocznie.