空気システムとサステナビリティ対策の環境影響の理解

近代産業における空気システム導入

空気システム — アクチュエータ、ツール、および機械の駆動に圧縮空気に依存しています。アンダーパンは、自動車工場の組立ラインから食品加工施設の機器包装まで、数えきれない産業操作を欠かせません。それらの固有の利点は、高い信頼性、爆発的な環境の固有の安全、および制御の容易さなど、不可欠です。しかし、グローバル持続可能性の目標が強化されるにつれて、これらのシステムの環境のフットプリントは、厳しいスプルチニを必要とします。この記事では、これらの技術が持続可能であることを確認するために、空気の行動の問題を調査し、その技術が維持できるようにします。

空気システム環境への影響

空気系システムの環境影響は多面的であり、主にエネルギー消費、材料廃棄物、騒音発生から成る。これらの影響の徹底的な理解は、有意義な緩和に向けた第一歩です。

エネルギー消費量と関連排出

圧縮空気は、本質的にエネルギー集中力です。現代の産業コンプレッサーは、通常、入力電気エネルギーの10～20%を、使用時に有用な作業に変えます。残りの部分は、熱、摩擦、およびシステム不効率性によって失われます。米国のエネルギー省によると、米国内のすべての産業電力消費の約10%を圧縮空気システムアカウント、およびそのエネルギーの30%までは、漏れ、不適切な使用、およびメンテナンスによる無駄です。圧縮機が直接電力を供給する場合[F]: [F] ガス排出量] [F] [F]

「空気を圧縮するために使用されるエネルギーの多くは無駄です。漏れ、圧力低下、誤用は、必要に応じて2〜3倍のエネルギーを消費するシステムを引き起こす可能性があります。」 — ]エネルギーの米国部、圧縮空気チャレンジ]

リークの問題

リークは、空気系におけるエネルギー廃棄物の単一の最大のソースです。典型的な産業施設では、リークは、総圧縮機の出力の20%から30%を無駄にすることができます。 100 psiの単一の1⁄8インチの直径の穴は、電力の年間2,500ドル以上の組織をコストダウンすることができ、約12トンのCO2を毎年貢献する(典型的なグリッド排出因子を消費する)。エネルギーを超えて、リークは、より頻繁にコンプレッサーのサイクリングを要求し、機器の摩耗を加速し、メンテナンス関連のリソース消費量を増加させる。

騒音汚染とその影響

空気圧工具や機械が重要な騒音を発生させる - 多くの場合、85dB(A)を超えると、長時間にわたる曝露を聴覚障害を引き起こす可能性があります。騒音汚染は、労働者の健康と安全の問題だけでなく、住宅地の近くで施設のコミュニティの懸念です。騒音が無駄にされたエネルギーを生成するために使用されるエネルギー。排気ポートにサイレンサーをインストールし、音を抑えるなどの緩和戦略は不可欠ですが、材料とエネルギーコストを追加します。

素材の消費と終生の懸念

空気系は、バルブ、シリンダー、ホース、継手、フィルター、潤滑剤などの幅広いコンポーネントの配列を必要とします。これらの多くは、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼、および各種ポリマーなどの材料から作られています。これらの材料の抽出、処理、および輸送は、独自の環境負荷を運ぶ。さらに、空気圧部品の終末期処分は、リサイクルが困難である混合材料廃棄物で結果します。空気潤滑剤は、空気潤滑剤で使用しても、環境に有害物質が処理されないことがあります。

空気システムのためのサステナビリティ対策

空気圧の影響に対処するには、技術アップグレード、運用規準、システム再設計を組み合わせる包括的なアプローチが必要です。エネルギー消費、排出量、廃棄物を減らすために、次の対策が実証されています。

エネルギー効率性コンプレッサー技術

現代のコンプレッサーは、効率性を向上させるためにいくつかの革新を組み込んでいます。

可変速ドライブ(VSD):[]]]])は、実際の需要にコンプレッサー出力を合わせることで、VSDは固定速度ユニットと比較して15〜35%のエネルギー消費を削減することができます。
2段圧縮:[]2段コンプレッサーは、ステージ間の空気を冷却し、単段設計よりも圧縮空気の1単位あたりのエネルギーを削減します。
高効率モーター:[ NEMA PremiumまたはIE4クラスモーターを備えた標準モータを交換することで、電気損失が低減されます。

リーク検出と修復プログラム

系統的な漏洩管理は、最も費用対効果の高い持続可能性対策の一つです。継続的なプログラムを実施するには、次のものが含まれます。

ベースライン超音波漏れ調査をシステム全体で実施。
重度・修理費をベースとした漏れの軽減と優先化
故障継手、ホース、シールの修理または交換。
定期的に再調査(四半期または半年)して進捗状況を追跡します。

よく漏れた管理システムは、20%以上のエネルギー消費を削減することができます。 []]]エネルギースタープログラム]]は、施設が開始するのを助けるための無料のツールとガイドラインを提供しています。

熱回復システム

空気圧縮機への電気エネルギー入力の90%まで熱に変換され、大気に拒絶されます。熱回復システムは、この廃棄物熱をキャプチャし、スペースの加熱、水予熱、またはプロセス加熱のためにそれをリダイレクトします。冷間気候では、これは、施設の加熱コストの重要な部分をオフセットし、エネルギーの手形と全体的なカーボンフットプリントの両方を減らすことができます。

再生可能エネルギーの統合

太陽光発電の配列などのオンサイト再生可能生成によるパワーコンプレッサーは、電力消費に伴う排出量を直接排除します。資本投資が実質的ですが、太陽光コストを低下させ、電力率が上昇すると、このオプションは経済的に魅力的になります。特に、高い地下負荷圧縮空気需要を有する施設。

システム設計最適化

利用時の需要を減らすことは、供給効率を向上させるよりも、より効果的です。設計戦略は次のとおりです。

]低圧設定:]]2 psiによるシステム圧力の減少は1%でエネルギー消費を削減できます。多くのアプリケーションは、必要に応じてより高い圧力を使用します。
] 直径の配管:[ 適切なパイプ径は圧力降下を最小化し、コンプレッサー負荷を削減します。
]不適切な使用を緩和:[圧縮空気は、送風機や電気アクチュエータが接尾する軽量材料を冷却、床の清掃、または移動するなどの作業に使用するべきではありません。

代替技術:電気は補完として駆動

多くのアプリケーションでは、電気サーボモーターとアクチュエータは、優れたエネルギー効率と精度を提供する、空気圧シリンダを交換することができます。空気圧は、小さな封筒や爆発的な環境で高電力を必要とするアプリケーションにとって不可欠であり、エンド・オブ・アーム・グリップのための電気駆動を使用してハイブリッド・システムが、全体的な空気消費を削減することができます。国際再生可能エネルギー機関による研究は、産業廃棄物処理の制御が重要なプロセスであることを強調しています。

スマート監視と制御

業界 4.0 テクノロジーは、持続可能性のための新しい機会をもたらします。コンプレッサー、ドライヤー、およびディストリビューションライン上のワイヤレスセンサーは、リアルタイムのデータにクラウドベースの分析プラットフォームに供給することができます。これらのシステムは、異常(例えば、圧力低下、温度のスパイク、増加したモーター電流)を検出し、問題を開発します。予測メンテナンスは、漏れや障害が大きな廃棄物を引き起こす前に介入を引き起こします。さらに、高度なコンプレッサーローラーは、複数のユニットのシーケンシングを最適化し、すべての効率的な組み合わせを実行し、エネルギー使用を削減することができます。

規制と標準風景

いくつかの基準と認定は、持続可能な空気システム管理を導きます。

ISO 50001(エネルギー管理):[は、エネルギー性能を体系的に向上するために組織のためのフレームワークを提供し、多くの場合、圧縮空気システムを通過します。
[VDMA 24584(圧縮空気漏れ測定):[])クオンチングおよび分類漏れの手法を定義するヨーロッパ規格。
エナジースター工業フォーカス:[ 圧縮空気システムを最適化するためのセクター固有のガイダンスを提供します。

これら基準の遵守は、環境への影響を削減するだけでなく、税金のインセンティブやユーティリティリベートのための施設を修飾することができます。

事例:自動車製造業における持続可能な空気

1つの主要な自動車メーカーは、そのアセンブリ工場全体で包括的な圧縮空気の最適化プログラムを実施しました。アクションには、VSDコンプレッサーをインストールし、2,000の接続ポイントにわたって超音波漏れ検出を展開し、塗料ブース換気空気を予熱するために熱回復を追加し、簡単な空気圧ピックアップと場所操作の30%を電気アクチュエータに変換しました。結果:28%の圧縮空気エネルギー消費量、年間節約$1.2百万、およびCO2排出量の4,500トンの減少 - ほぼ1,000の自動車をオフにすることに相当する

結論: より緑の空気の未来へ

空気圧システムは、持続可能性に無関係ではありません。これらのシステムの環境への影響は、漏れ、コンプレッサからの排出、騒音汚染、材料消費によるエネルギー廃棄物が大幅に削減され、非審的な行動によって大幅に削減できます。エネルギー効率の高い機器に投資することで、厳格なリーク管理を実行し、廃棄物の熱を回復し、再生可能エネルギーの統合、および再設計システムは、業界は、操業コストを削減し、同時に二酸化炭素排出量を削減することができます。輸送の約束は、各プラントの効率性を保証し、企業は、適切な環境要件を満たす必要があります。