แม้ว่าอากาศจะเป็นอิสระ แต่การผลิต การบำบัด และการกระจายอากาศอัดนั้นใช้พลังงานจำนวนมากและก่อให้เกิดต้นทุนจำนวนมาก ตามสถิติ การสร้างอากาศอัด 1 แรงม้าต้องใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณ 8 แรงม้า แม้ว่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจะค่อนข้างต่ำ แต่การใช้อากาศอัดในภาคอุตสาหกรรมนั้นเกินกว่าการใช้ไฟฟ้าหรือไฮดรอลิกมาก นี่เป็นเพราะข้อดีเฉพาะตัวหลายประการของอากาศอัด ทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม
อย่างไรก็ตาม การใช้อากาศอัดอย่างมีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับการผลิตด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้พร้อมทั้งลดของเสียให้เหลือน้อยที่สุด ต้นทุนพลังงานเป็นค่าใช้จ่ายที่สำคัญที่สุด- ซึ่งครอบคลุมการผลิต การจัดจำหน่าย และการบำรุงรักษาระบบที่ให้อากาศที่สะอาดและแห้งที่ความดันคงที่ ในทางปฏิบัติ ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานมักมีมากกว่าราคาซื้อคอมเพรสเซอร์เริ่มแรกเมื่อพิจารณาถึงต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ
ในอดีต เมื่ออัตราค่าไฟฟ้าต่ำ ผู้ผลิตหลายรายไม่ค่อยสนใจเรื่องต้นทุนอากาศอัด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากราคาพลังงานสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง บริษัทต่างๆ จึงถูกบังคับให้-ประเมินต้นทุนการดำเนินงานของระบบอัดอากาศอีกครั้ง และแสวงหาวิธีใหม่ๆ ในการลดค่าใช้จ่าย ลองนึกถึงผู้ผลิตที่ใช้งานคอมเพรสเซอร์ขนาด 200-แรงม้าอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงต่อวัน 365 วันต่อปี ที่อัตราค่าไฟฟ้า 0.03 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ค่าไฟฟ้าต่อปีอยู่ที่ 41,273 ดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอัตราเพิ่มขึ้นเป็น 0.10 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ค่าใช้จ่ายต่อปีสำหรับคอมเพรสเซอร์ตัวเดียวกันจึงเพิ่มขึ้นเป็น 137,578 เหรียญสหรัฐฯ ด้วยต้นทุนด้านพลังงานที่เพิ่มขึ้น ผู้จัดการโรงงานจึงตระหนักมากขึ้นว่าการลดค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับอากาศอัดเป็นปัญหาสำคัญที่ต้องได้รับการดูแลทันที
1.0 ปัจจัยที่ทำให้เกิดการสูญเสียต้นทุนในระบบอัดอากาศ
ของเสียเป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุนหลักในระบบอัดอากาศ สาเหตุหลักของขยะมีสามสาเหตุ: การรั่วไหล ความต้องการเทียมที่มากเกินไป และการใช้งานที่ไม่เหมาะสม
1.1 การรั่วไหล: แหล่งที่มาหลักของของเสียจากอากาศอัด
การรั่วไหลเป็นสาเหตุที่ชัดเจนที่สุดของการสูญเสียอากาศอัด เกิดขึ้นเมื่ออากาศอัดไหลไปยังพื้นที่ความกดอากาศต่ำ- โมเลกุลของอากาศจะหลุดออกไปทางช่องเปิดที่มีขนาดใหญ่เพียงพอ อัตราการรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นเมื่อความแตกต่างของความดันระหว่างอากาศอัดและบรรยากาศกว้างขึ้น การเสื่อมสภาพ ท่อที่สึกกร่อน และการเชื่อมต่อแบบเกลียวเป็นโอกาสสำคัญที่ให้เกิดการรั่วไหลดังกล่าว อุปกรณ์เชื่อมต่อด่วน-คุณภาพต่ำ-และโดยเฉพาะอย่างยิ่งท่อพลาสติกหรือยาง มักจะเกิดรอยแตกร้าวเนื่องจากการเสื่อมสภาพตามอายุ การสั่นสะเทือน หรือการกัดกร่อนของสารเคมี ซึ่งทั้งหมดนี้นำไปสู่การสูญเสียอากาศอัด
ในความเป็นจริง ประมาณ 80% ของการรั่วไหลนั้นไม่สามารถได้ยินได้ รอยรั่วที่ "มองไม่เห็น" เหล่านี้มักไม่มีใครสังเกตเห็นและไม่ได้รับการซ่อมแซม ตัวอย่างเช่น ที่ความดัน 100 psi การรั่วไหลหนึ่งในสี่-นิ้วทำให้เสียอากาศอัด 104 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที เทียบเท่ากับการใช้พลังงานไฟฟ้า 25 แรงม้า
[ต้นทุนพลังงาน (USD/ปี)=แรงม้าของมอเตอร์ x 0.746 x ชั่วโมงการทำงาน (ต่อปี) x อัตราไฟฟ้า (USD/kWh) / ประสิทธิภาพมอเตอร์]
จากสูตรนี้ สมมติว่ายังคงมีการรั่วไหลอยู่เป็นเวลา 8,760 ชั่วโมงต่อปี ค่าไฟฟ้าต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ 17,000 เหรียญสหรัฐ ซึ่งถือเป็นการสูญเสียที่สำคัญหากการรั่วไหลยังคงไม่ได้รับการจัดการ [ที่มา: กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา, 2022]
การวิจัยในโรงงานผลิตของสหรัฐอเมริการะบุว่ามีอัตราการรั่วไหลโดยเฉลี่ย 30% ส่งผลให้มีของเสียต่อปีรวมกันมากถึง 3.2 พันล้านดอลลาร์ [ที่มา: กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา, 2022] ดังนั้นการตรวจสอบและซ่อมแซมรอยรั่วอย่างทันท่วงทีจึงสามารถลดการใช้ไฟฟ้าและต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมาก
1.2 ความต้องการประดิษฐ์ที่มากเกินไป: แรงกดดันในการทำงานสูงเกินไป
ของเสียที่เกิดจากความต้องการเทียมมีสาเหตุหลักมาจากการทำงานของอุปกรณ์อัดอากาศที่ความดันสูงกว่าที่จำเป็น ตัวอย่างเช่น หากกระบอกสูบนิวแมติกต้องใช้อากาศ 1 ลูกบาศก์ฟุตในการชัก การเพิ่มความดันของระบบจาก 80 psig เป็น 100 psig จะทำให้กระบอกสูบใช้อากาศมากขึ้น (1.21 ลูกบาศก์ฟุต) ด้วยเหตุนี้ การทำงานที่ความดันสูงกว่าระดับที่เหมาะสมที่สุดที่อุปกรณ์นิวแมติกส์กำหนด ส่งผลให้มีการใช้อากาศเพิ่มขึ้นอย่างมาก
โซลูชั่น:
1.2.1 การปรับแรงดันของระบบให้เหมาะสมและการทำงานที่แรงดันต่ำสุดที่เป็นไปได้สามารถลดการสูญเสียอากาศที่เกิดจากแรงดันใช้งานที่มากเกินไป ตัวอย่างเช่น การลดความดันลงเหลือ 80 psi แทนที่จะเป็น 100 psi ช่วยลดการใช้อากาศอัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และในทางกลับกัน ก็ลดต้นทุนอีกด้วย
1.2.2 การจัดหาอุปกรณ์ที่มีความจุสูงกว่า-: หากระบบอัดอากาศที่มีอยู่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่สูงของอุปกรณ์ได้อีกต่อไป ควรพิจารณาในการซื้อเครื่องจักรที่มีความสามารถในการไหลสูงกว่า อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่ออัตราการไหลที่สูงขึ้นสามารถส่งกระแสลมที่ต้องการได้ที่แรงดันต่ำ ซึ่งช่วยลดของเสียที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของ-แรงดันสูง แนวทางนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดการใช้พลังงานเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มเสถียรภาพและประสิทธิภาพของระบบอีกด้วย
1.3 การใช้งานที่ไม่เหมาะสม: อากาศอัดเพื่อทดแทนแหล่งพลังงานอื่น
การใช้ลมอัดเพื่อทำความสะอาดพื้นที่หรือจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่ไม่ใช่-ระบบนิวแมติกถือเป็นรูปแบบหนึ่งของการใช้งานในทางที่ผิด ตัวอย่างเช่น การใช้ลมอัดเพื่อกำจัดเศษซากจากใต้เครื่องจักรมักจะสามารถทำได้ในราคาประหยัดกว่าด้วยไม้กวาด เครื่องเป่าลมไฟฟ้า พัดลม หรือเครื่องมืออื่นๆ การใช้อากาศอัดในสถานการณ์เหล่านี้ส่งผลให้มีต้นทุนสูงและประสิทธิภาพต่ำ
สารละลาย:
องค์กรควรตรวจสอบระบบอัดอากาศเป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าทรัพยากรไม่ได้ถูกใช้สำหรับงานที่ไม่จำเป็น การเปลี่ยนแหล่งพลังงานลมอัดด้วย-แหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสามารถลดทั้งการใช้พลังงานและ-ต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาวได้
2.0 จะหลีกเลี่ยงของเสียและลดต้นทุนได้อย่างไร
วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดของเสียจากอากาศอัดคือการประเมินระบบที่ครอบคลุม ซึ่งสามารถทำได้โดยให้ผู้เชี่ยวชาญด้านอากาศอัดทำการตรวจสอบอย่างละเอียด ระบุแหล่งที่มาของการรั่วไหล การใช้งานด้วยตนเองมากเกินไป และการใช้งานที่ไม่เหมาะสม และให้คำแนะนำในการปรับปรุง
การนำการปรับปรุงเหล่านี้ไปใช้ องค์กรต่างๆ สามารถลดของเสียในสามประเด็นสำคัญ-การรั่วไหล การใช้งานด้วยตนเอง และการใช้งานที่ไม่เหมาะสม- ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนรวมของระบบอัดอากาศและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
3.0 บทสรุป
เนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญ อากาศอัดจึงก่อให้เกิดต้นทุนจำนวนมากที่ไม่สามารถมองข้ามได้ การปรับระบบอัดอากาศให้เหมาะสม-การลดการรั่วไหล การปรับแรงดันในการทำงาน และการกำจัดการใช้งานที่ไม่เหมาะสม-องค์กรสามารถลดต้นทุนอัดอากาศได้อย่างมาก ท่ามกลางราคาพลังงานที่สูงขึ้นและกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น การนำมาตรการประหยัดพลังงานที่มีประสิทธิผล-มาใช้กลายเป็นสิ่งจำเป็นในการลดต้นทุนและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขัน
สำหรับภาคการผลิต การเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการอากาศอัดไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมาก แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญสู่การพัฒนาที่ยั่งยืน