Dans les procédés de fabrication utilisant de l'air comprimé, les compresseurs d'air consomment environ 12% de l'énergie électrique totale et sur la durée de vie d'un compresseur d'air, 80% du coût est lié à la consommation d'énergie et 20% au coût d’achat et de maintenance du matériel. Niccolò Casini, responsable Produits chez Elgi Compressors Europe, examine les moyens de consommer moins d'énergie, de produire plus et d'apporter des avantages durables en termes de durabilité, de rentabilité et d'efficacité aux applications d'air comprimé.
Audit énergétique du système d'air comprimé
Qu’il s’agisse d'acheter un nouveau compresseur d'air ou de moderniser le système existant, il est essentiel de travailler en étroite collaboration avec un expert en la matière capable de concevoir ou de reconfigurer les systèmes d'air comprimé, cet expert pourrait également devenir fournisseur de services.
Ce partenaire effectuera un audit énergétique du système d'air comprimé ou un audit de l'air pour identifier les zones de perte ou d'inefficacité au sein d'un système d'air comprimé. En outre, des ingénieurs qualifiés en matière d'audit énergétique peuvent ensuite identifier et rectifier les défauts.
L'objectif est de trouver le bon équilibre dans les choix techniques et économiques - dans les unités de compression, les capacités, les paramètres opérationnels, l'efficacité énergétique, la planification des changements futurs de la demande d'air et la prise en compte de tous les coûts énergétiques.
Les rapports d'audit préparés par l'équipe d'experts d'Elgi comprennent des recommandations pour des mesures à court, moyen et long terme concernant l'optimisation énergétique, ainsi que des estimations financières et des analyses pour la mise en œuvre.
Choix de la technologie adaptée
Avec le grand nombre de technologies de compresseurs d'air disponibles sur le marché, le choix de la bonne solution pour la production peut s'avérer difficile. Lors du choix d'un compresseur d'air, il est essentiel d'évaluer le type de charge. Par exemple, un compresseur d'air à vis ne s'arrête pas immédiatement et passe en état de décharge pour limiter le nombre de démarrages et d'arrêts du moteur. Ce processus de déchargement consomme jusqu'à 30% d'énergie, ce qui augmente les coûts d'exploitation de l'entreprise. Lors de la sélection de l'unité pour l’installation, le cycle de fonctionnement, la pression de fonctionnement et la demande de débit d'air doivent être quelques-uns des éléments clés à prendre en compte.
Le cycle d'utilisation, c'est-à-dire le cycle de fonctionnement ou la durée pendant laquelle le compresseur fonctionne pour fournir de l'air comprimé à une pression constante et à un débit spécifique, est l'un des paramètres critiques qui permettent de décider si un variateur de vitesse fixe ou un variateur de fréquence (VFD) est nécessaire. Les fabricants peuvent choisir parmi une large gamme de compresseurs d'air équipés ou non d'un VFD en fonction de la variation de la demande de débit d'air.
L’éventualité d’une baisse de pression
Le choix du bon compresseur peut s'avérer un défi de taille, car plusieurs technologies et options sont disponibles sur le marché. L'examen de la qualité de l'air requis, de la capacité du compresseur, du cycle de travail et de l'utilisation avec le partenaire d'air comprimé aidera à choisir la bonne solution. Qu'il s'agisse de compresseurs à piston ou à vis, de l'entraînement à fréquence variable ou de la technologie à vitesse fixe, l'un des autres facteurs à prendre en compte est la conception globale du système et la réduction des pertes de charge - la réduction de la pression de l'air entre le point de décharge du compresseur et le point d'utilisation de l'application.
Une chute de pression élevée dans le système de distribution et dans les tuyaux, les conduites et les joints se traduit par une pression de fonctionnement plus faible pour l'utilisateur, ce qui entraîne une génération de pression supplémentaire et une augmentation significative de la consommation d'énergie.
Les zones les plus typiques où se produisent des "chutes de pression" sont le réservoir sous pression, le refroidisseur final, les équipements de traitement de l'air tels que les sécheurs, les filtres, les clapets anti-retour et le système de tuyauterie proprement dit. Pour chaque augmentation supplémentaire de 1 bar de la pression de refoulement, il y aura une consommation d'énergie supplémentaire d'environ 7% de la puissance à pleine charge. La production supplémentaire de pression entraînera également une augmentation de la capacité de stockage et du coût de l'équipement.
La chute de pression en amont des compresseurs, créée par le système de filtration de l'air d'admission, entraîne une augmentation de la consommation d'énergie. Une chute de pression en aval entraînera la nécessité de choisir un système de compression qui génère une pression plus importante. L'optimisation de la pression d'air et la minimisation des différentiels dans toutes les parties du système sont des critères importants pour un fonctionnement efficace et des économies d'énergie.
Si une application donnée nécessite une pression beaucoup plus élevée ou plus basse, il est conseillé d'utiliser un système d'air comprimé séparé pour cette pression plutôt que d'étendre ou de renforcer l'air comprimé à partir du système central de l'usine. Le retour sur investissement d'un système séparé sera économique par rapport aux économies d'énergie globales que l'usine réalisera en optimisant les besoins en pression.
Choisir les bons composants d’un système d'air comprimé
L'air comprimé contient des impuretés inhérentes qui peuvent être nocives pour l'application finale. Certains contaminants courants de l'air comprimé sont l'eau, la poussière, de petites particules d'usure, des bactéries, et parfois même de l'huile de lubrification détériorée. Pour une fiabilité accrue et de plus grandes économies d'énergie, l'air comprimé doit être propre et sec. En choisissant le bon produit parmi une large gamme d'accessoires pneumatiques en aval et en amont, il est possible de rendre l'air respectueux de l'environnement, de l'utilisation finale et du budget alloué :
- Lorsque l'air comprimé refroidit après un processus de compression, la vapeur d'eau se condense en eau liquide. Ce condensat doit être éliminé du système d'air comprimé pour éviter d'endommager l'équipement en aval.
- Le processus de compression de l'air à l'aide d'un compresseur d'air à vis lubrifié entraîne la formation de condensat (un mélange d'eau, d'huile et de particules de poussière). Pour éviter de polluer les eaux souterraines, il est nécessaire de traiter les condensats avant de les rejeter dans le système d'assainissement. Un séparateur d'huile et d'eau peut être facilement intégré dans n'importe quelle installation et élimine l'huile contenue dans le condensat grâce à un processus de séparation à plusieurs niveaux utilisant à la fois des fibres absorbantes efficaces et du charbon actif, en utilisant uniquement l'énergie gravitationnelle.
- L'air atmosphérique contient de l'humidité, des contaminants particulaires, des micro-organismes et des gaz. Lorsque cet air devient comprimé, la concentration de ces éléments augmente de 6 à 10 fois. Lorsque cet air atmosphérique est comprimé par un compresseur d'air, des traces d'huile et de métal sont ajoutées au cours du processus de compression. Des solutions de filtration fiables éliminent les contaminants de l'air comprimé, garantissant ainsi sa pureté avant qu'il ne soit utilisé pour une quelconque application. L'élément filtrant permet une élimination élevée des contaminants avec une faible perte de charge, permettant des économies d'énergie élevées.
- Les systèmes de récupération de chaleur (HRS) permettent de récupérer jusqu'à 78 % de la chaleur générée au cours du processus de compression d'air injecté dans l'huile et sont disponibles pour des opérations de toutes tailles. Cette chaleur peut être utilisée pour chauffer de l'eau, ce qui peut être utile dans le processus de production ou pour une utilisation domestique. Un retour sur investissement élevé permet de réaliser des économies immédiates et, plus important encore, la réduction des émissions de carbone permet de diminuer l'empreinte carbone nette de l'entreprise.
- Les vannes de purge à perte nulle éliminent le condensat formé lors de la production d'air comprimé, qui s'accumule dans les sécheurs, les refroidisseurs secondaires et les réservoirs d'air et peut causer de la rouille ou des dommages dans le système. Les vannes de purge automatiques sont conçues pour s'adapter directement à l'équipement et détecter le niveau de condensat afin d'éviter les pertes d'air comprimé dans le système.
