Energiekosten van perslucht belangrijk voor industrie

Van het elektriciteitsverbruik in de industrie gaat tenminste tien procent op aan persluchtcompressoren en persluchtdrogers. Perslucht is daarmee een belangrijke kostenpost voor de industrie. De kosten voor het produceren van perslucht worden gemiddeld voor 70% bepaald door energie. De resterende 30% gaat op aan onderhoud, rente en afschrijving van de machine en kosten van de bediening daarvan. Het loont dus de moeite om aandacht te besteden aan het energieverbruik van perslucht.
   Om te beginnen is het belangrijk om te kijken of de druk, die de compressoren leveren niet onnodig hoog is. Het elektriciteitsverbruik van de compressor daalt uiteraard als de compressormotor minder hard hoeft te werken. Gebruikelijk is een overdruk van 8 bar na de compressor. Maar als alle apparatuur ook bij 7 ½, 7, of misschien nog minder, goed functioneert, dan besparen we geld en energie door de druk aan te passen. Van belang zijn ook de drukverliezen in het persluchtnet. Als leidingen te krap zijn dan is de drukval groot en moet de compressor meer doen dan eigenlijk nodig is. In het persluchtnet treden ook lekkages op. Het regelmatig inspecteren van het net en het dichten van lekken is belangrijk.
   Het energieverbruik hangt ook sterk af van het type compressoren en de regeling. De behoefte aan perslucht fluctueert sterk bij de meeste gebruikers in de industrie. De regelbaarheid van een compressor is beperkt en het energetisch rendement daalt bij deellast. Voor het meest toegepaste type compressor, de schroefcompressor, hebben de fabrikanten een oplossing gevonden door het toerental te laten variëren. Daarvoor wordt de asynchrone elektromotor voorzien van een frequentieregelaar, die de frequentie van de wisselstroom naar de motor varieert op basis van de druk in het persluchtsysteem. In tegenstelling tot de turbocompressor is de schroefcompressor goed regelbaar door het toerental te veranderen. Maar ideaal is het nog niet, want de asynchrone motor kan niet onbeperkt in toerental worden verlaagd. Rendement van motor en koppel dalen en de motor wordt extra warm. Als het minimaal toelaatbare toerental is bereikt, wordt de compressor op onbelast geschakeld.Het onbelast draaien van een compressor is heel onaantrekkelijk. Er wordt geen perslucht geleverd, maar er is nog een fors energieverbruik van de onbelast draaiende motor. De normaal toegepaste motoren mogen slechts een beperkt aantal keren per uur worden geschakeld. Onbelast draaien kan daardoor nog een fors aandeel hebben in het totale aantal bedrijfsuren van een compressor.
   Met de introductie van de HPM-technologie, oftewel hybride permanent magneetmotor, is een fraaie oplossing gevonden voor deze beperkingen. De HPM-motor heeft een rotor, die voorzien is van permanente magneten. De permanent magneetmotor is over een heel groot bereik regelbaar, waarbij koppel en rendement constant blijven. In tegenstelling tot de conventionele asynchrone motor zijn met deze techniek ook hoge toerentallen mogelijk. Directe aandrijving van de schroeven is dan ook mogelijk met deze technologie. Dat bespaart ook nog eens de verliezen van een tandwieloverbrenging. De HPM-motor mag onbeperkt worden in- en uitgeschakeld. Het onbelast draaien wordt hiermee simpel voorkomen. De aanloopstroom van de permanent magneetmotor is niet hoger dan de nominale stroom van de motor.

   Bij grotere compressoren is het lonend om het energieverbruik van de persluchtcompressor in meerdere stappen te laten plaatsvinden. Na de eerste compressietrap wordt de perslucht gekoeld alvorens in een tweede trap verder te worden gecomprimeerd. Deze werkwijze vergt minder vermogen. Bij turbocompressoren is een meertrapsuitvoering gebruikelijk. Bij schroefcompressoren is dit gebruikelijk bij grote vermogens in olievrije uitvoering. De meeste schroefcompressoren zijn uitgevoerd met een systeem, waarbij olie geïnjecteerd wordt in de schroeven. Dit beperkt lekverliezen tussen de rotoren en heeft een koelend effect, wat gunstig is voor het energieverbruik. De meest recente stap is een tweetrapsschroefcompressor met permanent magneetmotor. Deze heeft een gunstig rendement bij vollast, maar houdt dat ook onder sterk wisselende omstandigheden.

   Benutting van de warmte van persluchtcompressoren is ook een interessante optie om de energiekosten te verminderen. Van de arbeid, die een compressor verricht, wordt het overgrote deel omgezet in warmte. Deze warmte wordt meestal afgevoerd met luchtkoeling of waterkoeling. De warmte is bij schroefcompressoren uitstekend geschikt om gebouwen mee te verwarmen. Hiervoor zijn speciale warmtewisselaars beschikbaar bij de compressorfabrikanten. Ook kunnen sommige persluchtdrogers nuttig gebruik maken van deze warmte. Om te voorkomen, dat er condenswater in het persluchtnet komt, moet de perslucht na de compressor gedroogd worden. Dat doet men door koeling en/of door absorptiemateriaal, dat met warmte geregenereerd wordt. Droging is ook mogelijk met moderne membraanafscheiders.