ระบบอากาศอัดเป็นระบบที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตหลายประเภท เช่น อุตสาหกรรม อาหาร โลหะ อโลหะ ไม้ สิ่งทอ กระดาษ เคมี เป็นต้น โดยทั่วไปแล้วโรงงานอุตสาหกรรมนิยมใช้ระบบอากาศอัดในกระบวนการผลิต หลายกระบวนการ เช่น การใช้ลมขับกระบอกสูบเครื่องพิมพ์ผ่า การพ่นสีรถยนต์ เป็นต้น เพราะลมเป็นพลังงานสะอาดและไม่มีอันตราย ระบบอากาศอัดเป็นระบบที่ใช้พลังงานไฟฟ้ามากเนื่องจากต้องการความดันของอากาศ อัดสูงและต้นทุนการผลิตอากาศอัดจะยิ่งสูงขึ้นหากมีการรั่วไหลในระบบ ระบบอากาศอัดที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปแบ่งเป็นประเภท ดังนี้
- เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ เป็นเครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง ยิ่งมีจํานวนขั้น (Stage) เพิ่มขึ้นยิ่งมีประสิทธิภาพสูง ส่วนใหญ่ใช้เพียง 2 ขั้น เครื่องอัดอากาศแบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าแบบระบายความ ร้อนด้วยอากาศ เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบเหมาะสมกับการรับโหลดที่ไม่สม่ำเสมอได้ดี เนื่องจากมีอุปกรณ์ Un-Load ที่ดีการใช้อุปกรณ์ Un-Load น้อยมากเมื่อเทียบกับเครื่องแบบอื่นๆ การควบคุมยังสามารถทําเป็นแบบ Multi steps ในช่วงการเดิน Part Load จะให้ประสิทธิภาพดี
- เครื่องอัดอากาศแบบโรตารี่สกรู เป็นเครื่องที่มีการสึกหรอน้อยเนื่องจากตัวสกรูไม่ได้สัมผัสกัน การอัดอากาศมีประสิทธิภาพพอสมควรแต่โครงสร้างเป็นตัวสกรูทําให้มีอัตราส๋วน ความดันคงที่ เครื่องอัดอากาศแบบโรตารี่สกรูเหมาะกับการรับโหลดเต็มพิกัดและสม่ำเสมอ จึงจะให้ประสิทธิภาพที่ดีได้
- เครื่องอัดอากาศแบบหอยโข่ง เป็นเครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงพอควร เหมาะกับระบบที่มีความต้องการอากาศมาก
มาตรการการอนุรักษ์พลังงานระบบอากาศอัดในภาคอุตสาหกรรม
สำหรับการอนุรักษ์พลังงานระบบอากาศอัดในภาคอุตสาหกรรม ซึ่งมี 2 มาตรการหลักในการดำเนินงานประกอบด้วย
มาตรการด้าน House Keeping เป็นมาตรการที่ไม่มีเงินลงทุนหรือใช้เงินลงทุนน้อย เช่น
- การลดการรั่วไหลของระบบอากาศอัดควรจะมีการตรวจสอบการใช้งานของอุปกรณ์ที่ใช้ งานอากาศอัดตามจุดต่างๆของโรงงาน เช่น จุดต่อข้อสาย ข้องอต่างๆ ซึ่งถ้าหากอุปกรณ์ดังกล่าวมีการเสื่อมสภาพจะก่อให้เกิดการสูญเสียอากาศรั่ว ไหลตามจุดต่างๆได้ ส่งผลให้เครื่องอัดอากาศทำงานหนักกว่าปกติและสูญเสียพลังงานไฟฟ้าโดยเปล่า ประโยชน์
- หลายโรงงานใช้ลมเป่าเป็นจำนวนมากนอกเหนือจากการใช้ในเครื่องจักร โดยส่วนใหญ่ลมเป่าใช้ข้อต่อจำนวนมากกับสายอ่อนหลายชนิด ขนาดของท่อเป่ามีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น บางจุดใช้สายเปลือยเป่า โดยไม่มีหัวลม ไม่มีระเบียบปฏิบัติการใช้งานลมเป่าให้กับพนักงาน ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการสูญเสียพลังงาน การสำรวจรอยรั่วของท่อส่งลมสามารถทำได้ง่ายๆ โดยการใช้น้ำสบู่ทาที่บริเวณผิวท่อส่งลม และฟังเสียงลมรั่ว หรือสังเกตจากฟองอากาศบริเวณที่มีรอยรั่ว บางโรงงานมีการเดินเครื่องตัวเปล่าโดยไม่ได้ปิดเครื่องอัดอากาศหลังเลิกงาน ดังนั้นควรจะมีการออกกฎระเบียบเวลาเปิดปิดและมีการติดตามดำเนินงาน
- ตรวจสอบการปิดวาล์วลมหลังเลิกใช้งาน เนื่องจากหลังเลิกใช้งานหากไม่ได้ทำการปิดวาล์วลมก่อนออกจากถังพักลม ในเช้าวันทำการถัดไปก่อนเริ่มเดินเครื่อง ลดอัดจะรั่วไหลออกจากถังพัก โดยสามารถสังเกตเปรียบเทียบได้จาก Pressure Gauge หลังเลิกงาน และวันทำการในวันถัดไป ระดับแรงดันอาจลดลงเหลือศูนย์บาร์หากไม่ได้ปิดวาล์วลม ทำให้ช่วงเริ่มเดินเครื่องอัดอากาศต้องสิ้นเปลืองพลังงานในการอัดอากาศให้ เต็มถัง
- การเปลี่ยนระบบคัดแยกซองเปล่าจากการใช้อากาศอัดเป็นพัดลม เป็นมาตรการลดการใช้เครื่องอัดอากาศที่ไม่เหมาะสม บางโรงงานมีการคัดแยกซองเปล่าที่ไม่ได้บรรจุโดยใช้ ชุดเป่าซองเปล่า โดยการติดตั้งระบบอากาศอัดเป่าซองเปล่า ด้านหลังเครื่องห่อผลิตภัณฑ์ตลอดเวลา ทั้งนี้เพื่อป้องกันการปะปนของซองเปล่าบรรจุไปกับกล่องผลิตภัณฑ์ ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากพนักงานบรรจุผลิตภัณฑ์ด้วยความรวดเร็ว จึงมีโอกาสที่จะหยิบซองเปล่าบรรจุลงในกล่องผลิตภัณฑ์ด้วย จากการทดลองปิดระบบการทำงานระบบอากาศอัดสำหรับเป่าซองเปล่า และใช้พัดลมกำลังวัตต์ต่ำเป่า พบว่ามีความแรงเพียงพอที่จะเป่าซองเปล่าออกไปได้ รวมทั้งใช้พลังงานน้อยกว่ามาก
- การลดความดันในการผลิตอากาศอัด ซึ่งหากผลิตอากาศอัดที่ความดันสูงเกินความจำเป็นในการใช้งาน ก็จะเป็นการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าในการอัดอากาศ โดยการอัดอากาศที่สภาวะความดันต่างๆกัน จะใช้พลังงานไฟฟ้าในการอัดอากาศไม่เท่ากัน หากลดความดันในการผลิตอากาศลงทุก 1 bar จะสามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ 7 – 13 เปอร์เซ็นต์
มาตรการด้าน Process Improvement เป็นมาตรการที่ต้องใช้เทคโนโลยีและเงินลงทุน
- มาตรการลดอุณหภูมิก่อนเข้าเครื่องอัดอากาศ เช่น การย้ายเครื่องอัดอากาศออกจากห้องที่มีความร้อนสูง เช่นติดตั้งใกล้กับ Boiler ซึ่งก่อให้เกิดอุณหภูมิรอบพื้นที่การใช้งานสูง ทำให้เครื่องอัดอากาศได้รับอากาศร้อนนำไปอัดอากาศให้ได้ความดันตามที่ตั้ง ไว้ ซึ่งจะส่งผลให้เครื่องอัดอากาศต้องทำงานเพิ่มขึ้น เพื่อให้ได้ความดันตามที่กำหนด เนื่องจากการอัดอากาศร้อนจะได้อากาศปริมาณน้อย เทียบกับการอัดอากาศที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นควรจะย้ายไปติดตั้งในบริเวณที่มีการถ่ายเทอากาศดี
- การปรับปรุงท่อเมนส่งจ่ายอากาศอัด บางโรงงานเดินท่อลมภายในโรงงานแบบท่อเดี่ยว หรือลักษณะก้างปลา ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในการอัดลมให้เกิดความเพียงพอต่อการใช้งาน ในการเดินท่อลมที่ดีนั้น ควรมีการเดินท่อลมแบบวงแหวน เพื่อให้ลมอัดจากส่วนที่มีการใช้งานน้อยไปชดเชยลมส่วนที่มีการใช้งานมาก เพื่อลดปัญหาความดันตก และไม่จำเป็นต้องผลิตอากาศอัดที่มีความดันสูงเกินความจำเป็น ส่งผลให้เกิดการประหยัดค่าใช้จ่ายในการผลิตอากาศอัดที่ใช้ในกระบวนการผลิต
- การจัดโหลดเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสมกับความต้องการ ยกตัวอย่างเช่นโรงงานมีการเดินเครื่องอัดอากาศ จำนวน 2 เครื่อง ขนาดใหญ่ ที่ความดันอากาศ 9 bar และขนาดกลาง ที่ความดันอากาศ 7 bar จากการตรวจวิเคราะห์การใช้พลังงานทั้ง 2 เครื่อง พบว่าเปอร์เซ็นต์การตัดต่อไม่เหมาะสม เนื่องจากเครื่องอัดอากาศขนาดใหญ่ มีการทำงานและตัดการทำงานในสัดส่วน 60:40 ซึ่งการตัดต่อการทำงานที่เหมาะสมควรมีสัดส่วนที่ 75:25 การที่เครื่องอัดอากาศมีการตัดโหลดนั้นหมายความว่าไม่มีการผลิตอากาศอัดออก มา
แต่เครื่องอัดอากาศยังใช้พลังงานไฟฟ้าบางส่วน ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ของพิกัดการใช้งานจริงในการเดินโหลด ดังนั้นหากจัดโหลดและให้เครื่องอัดอากาศทำงานเต็มประสิทธิภาพ ก็จะเป็นการประหยัดพลังงานไฟฟ้ามากเท่านั้น ทั้งนี้เปอร์เซ็นต์เดินโหลดไม่ควรเกิน 85 เปอร์เซ็นต์ เพราะจะทำให้เครื่องอัดอากาศทำงานมากเกินไป จากการตรวจวิเคราะห์การใช้พลังงาน โหลดของเครื่องอัดอากาศมีน้อย ทำให้เครื่องอัดอากาศทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ ประกอบกับความดันอากาศอัดที่ใช้ไม่แตกต่างกันมาก สามารถรวมโหลดทั้งสองเข้าด้วยกัน แล้วใช้เครื่องใหญ่เดินเครื่องตัวเดียว และปรับระดับความดันให้เหมาะสมกับความต้องการในแต่ละจุดการใช้งาน
ต่อตัน ต่อตารางเมตร ต่อลิตร… ตัวชี้วัดประสิทธิภาพพลังงาน
นอกจากการอนุรักษ์พลังงานในเครื่องอัดอากาศ หรือในเครื่องจักรอื่นๆ การเปรียบเทียบค่าการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิต (Specific Energy Consumption: SEC) ซึ่งเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพพลังงานในระดับรายผลผลิต โดยวัดปริมาณพลังงานที่ใช้เทียบกับหน่วยนับของผลผลิตทางกายภาพ เช่น ต่อตัน ต่อตารางเมตร ต่อลิตร เป็นต้น ทั้งนี้ เป็นการวัดประสิทธิภาพพลังงานในระดับมูลฐานที่สุดในระดับโรงงานหรือกลุ่มโรง งานที่มีผลผลิตเหมือนกัน
ด้วยโรงงานอุตสาหกรรมในหมวดเดียวกันสามารถ แบ่งได้หลายประเภทซึ่งแต่ละประเภทก็จะมีโครงสร้างการใช้พลังงานที่แตกต่าง กันไป โดยโรงงานอาจจะมีกระบวนการผลิตชนิดเดียวหรือจะมีหลายกระบวนการผลิตภายในโรง งานก็ได้ โดยจะทำให้โครงสร้างการใช้พลังงานมีความซับซ้อนมากขึ้นไปอีก ซึ่งส่งผลให้การตรวจวัดการใช้พลังงาน หรือการจะเปรียบเทียบการใช้พลังงานต้องมีข้อจำกัดและบ่งใช้ค่อนข้างชัดเจน
ทั้งนี้ การเปรียบเทียบที่ดีจำเป็นต้องเปรียบเทียบกระบวนการผลิตหรือผลิตภัณฑ์ที่ทัด เทียมกัน ซึ่งหลายโรงงานยังไม่มีความพร้อมในข้อมูลส่วนนี้มากนักเช่นโรงงานที่มี มากกว่าหนึ่งกระบวนการผลิต แม้ว่าจะมีข้อมูลการใช้พลังงานรวม แต่อาจจะไม่มีข้อมูลปริมาณการใช้พลังงานแยกตามกระบวนการผลิต ข้อมูล SEC ของโรงงานซึ่งประเมินจาก ปริมาณการใช้พลังงานของโรงงานรายวัน หรือรายเดือน หรือรายปีหารด้วยปริมาณผลผลิตของช่วงระยะเวลาเดียวกัน จึงเป็น SEC ของผลิตภัณฑ์ที่ได้มาจากการผลิตหลายกระบวนการและหลากหลายผลิตภัณฑ์ซึ่งทำให้ ไม่สามารถนำข้อมูลที่ได้นั้นๆไปเปรียบเทียบกับค่า SEC ของโรงงานที่มีกระบวนการผลิตชนิดเดียว
ลดค่าใช้จ่าย… ด้วยสูตรคำนวนการใช้พลังงานในโรรงาน
พลังงานทั้งหมดที่โรงงานใช้ประกอบด้วย
- พลังงานส่วนกลางที่ระบบสนับสนุนการผลิตใช้ เช่น ระบบแสงสว่าง ระบบบริการกลางฯ พลังงานส่วนนี้ค่อนข้างคงที่แม้ผลผลิตจะเพิ่มหรือลดลง ต่อไปจะเรียกพลังงานส่วนนี้ว่า ภาระฐาน (Base Load)
- พลังงานส่วนผันแปรกับปริมาณผลผลิต ดังนั้นพลังงานที่โรงงานใช้แสดงได้ด้วยสมการ
พลังงานทั้งหมดที่ใช้ไป = ภาระฐาน + (ปริมาณการผลิต × ดัชนีการบริโภคพลังงานจำเพาะ) หรือ
The Total Energy Used = Base Load + (Production volume × SEC)
โดยกลยุทธ์ที่จะช่วยทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้ก็คือ
- การลดภาระฐาน (Base load) ซึ่งเป็นการลดต้นทุนคงที่ (fixed cost)
- การลดค่าดัชนีการบริโภคพลังงานจำเพาะ (Specific Energy Consumption: SEC) ซึ่งเป็นการลดต้น แปรผัน (Variable cost)
การประเมินว่าโรงงานใดมีค่า SEC เหมาะสมหรือไม่ ให้เปรียบเทียบ SEC ของโรงงานนั้นกับค่า SEC มาตรฐาน หรือเปรียบเทียบกับ SEC ของโรงงานเองในแต่ละช่วงเวลาว่ามีการปรับปรุงค่า SEC ดีขึ้นหรือไม่
