Varmegenindvinding og optimering af kompressoranlæggene på Nopa Nordic A/S. Billede hentet fra:

Transkript

1 Billede hentet fra: SØREN DISSING PEDERSEN AARHUS MASKINMESTERSKOLE AARHUS SCHOOL OF MARINE & TECHNICAL ENGINEERING

2 Rapportens Titel: Varmegenindvinding og optimering af kompressoranlæggene på Opgavetitel: Energioptimering Fag: Bachelorrapport Projekt: Bachelor Placering i uddannelsesforløb: 6. semester Firma: Afleverings dato: 02/06/2014 Antal tegn: / Antal normalsider: 25,5 Vejledere: Tom Andersen Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole Aarhus School of Marine and Technical Engineering Udarbejdet af: Søren Dissing Pedersen Studie nummer: A10044 Underskrift: Søren Dissing Pedersen Søren Dissing Pedersen

3 Abstract The subject for this project was chosen, because Nopa Nordic had an issue they wanted to know more about, before they can find the right solution. Thomas Bech Jensen who is the head of PTA have some ideas, he thinks could help Nopa Nordic to save energy, lower the production costs, and make sure Nopa Nordic stays on the GREEN path. Nopa Nordic is the leading supplier of private label detergents, cleaners and personal care products. One of the issues is energy recovery from the compressor systems, where there is a lot of energy going to waste. This together with compressor optimizing is the background for this project. The reason there is energy to recover is the heat generated in the electric motors, the heat generated from compressing the air, which is distributed into the oil and the air, where around 72 % of it is in the oil and around 13 % in the air. Most of this can be recovered as warm air or water and be used elsewhere as heat energy. You have to make sure the compressor systems run optimal before you can start to recover the lost energy, because the heat from electricity is more expensive then heat from gas. The taxes on electricity are higher than on gas. There a many options when optimizing the compressor systems, some of these are ensuring that the right compressor is used for the right job. The most used are piston and rotary screw compressors, which have different situations in which they work the best. Other options are making sure the system is tight and the compressed air is not leaking, reducing the pressure which is produced and control the compressor with a frequency converter to make sure the compressor runs at its optimal load, all of these options lowers the energy usage of the compressors. To recover the heat from the compressors the average electricity usage of the compressors for a year has to be known. This can be done by having measurement equipment installed on the compressors, together with the operating time. It is possible to hire a compressor supplier to make the measurements if the data are not available. It is advised to hire more than one supplier to make measurement to ensure their data are as accurate as possible. When the calculations are made and the heat energy recovered is known, then Søren Dissing Pedersen

4 Nopa Nordic has to decide how to use this energy. Here Nopa Nordic has some obvious opportunities to use the energy for. It can be used as a supplement to the fluidbed dryer the use to dry the washing powder, or use it to keep some of the ingredients warm, to make sure they stay a pumpable liquid. Søren Dissing Pedersen

5 Indholdsfortegnelse 1 Forord Indledning Emne Problemstilling Problemanalyse Hvorfor bør Nopa Nordic energioptimere? Tilskud til energibesparelser Problemformulering Synsvinkel Afgrænsninger Disposition af rapporten Metodevalg Nopa Nordics anlægsbeskrivelse Pulver Trykluftforbrug Flydende Trykluftforbrug Produktionsplan Kompressor teori Virkningsgrader Den isentropiske virkningsgrad Den indicerede virkningsgrad Den mekaniske virkningsgrad Den volumetriske virkningsgrad Stempelkompressor Skruekompressor Scrollkompressor Optimering af kompressoranlæg Trykforhold Lækage Kompressorstyring Temperaturforhold Søren Dissing Pedersen

6 5 Analyse Trykluftsanalyse Validitet af trykluftsanalyse Effektforbrug Optimeringer af Nopa Nordics kompressoranlæg Kompressoranlæg på pulverfabrikken Kompressoranlæg på den flydende fabrik Mellemkonklusion af optimering af kompressoranlæggene Energiselskabernes energispareindsats Varmegenindvinding Teori Luft Vand Mulige besparelser på kompressoranlæggene Pulver Flydende Anvendelsesmuligheder Konklusion Perspektivering Kildeliste Kildehenvisninger Tabelliste Figurliste Bilagsliste Bilag Søren Dissing Pedersen

7 1 Forord Emnet i nærværende rapport har jeg valgt, da Nopa Nordic stod med en konkret problemstilling, de ønskede belyst. Dette skyldes, at jeg ikke fandt en problemstilling i min bachelorpraktik, der kunne danne rammen om min afsluttende bachelorrapport. Efter samtale med Nopa Nordic, endte jeg med at takke ja til den konkrete problemstilling/opgave. Problemstillingen er relevant for Nopa Nordic, hvilket er vigtigt for mig, da det er en motiverende faktor at resultatet af denne rapport vil blive brugt konstruktivt, ligegyldig hvilket resultat rapporten når frem til. Jeg vil i denne forbindelse gerne sige tak til de personer og de virksomheder, der har været mig behjælpelig gennem arbejdet med bachelorrapporten. Jeg vil først og fremmest sige tak til følgende personer hos Nopa Nordic: Produktionsteknisk chef Maskinmester Thomas Bech Jensen Aske Andersen Jeg vil også rette en tak til Energispecialisten.nu Energi konsulent Rene Agerholm Jeg vil ligeledes gerne sige tak til min vejleder fra Aarhus Maskinmesterskole: Tom Andersen Søren Dissing Pedersen

8 2 Indledning Nopa Nordic er en ældre dansk virksomhed, der blev etableret tilbage i Det første miljømærkede produkt Nopa Nordic fik lanceret var tilbage i 1993, og var dengang blandt pionererne indenfor udvikling og produktion af miljømærkede produkter. Det at Nopa Nordic var så tidligt ude med miljømærkede produkter, har gjort at de i dag er blandt de førende i verden inden for dette område. Nopa Nordic er i dag Nordens største leverandør af miljømærkede vaskemidler, rengøringsmidler og produkter til personlig pleje inden for private label. Da virksomheden er så aktiv inden for miljømærkede produkter, gør de også en stor indsats for at fabrikken lever op til at være miljørigtig. Nopa Nordic har haft svære tider og føler nu, at det er på tide at optimere deres produktion af såvel flydende som pulver vaskemidler for, at de kan holde deres produktion på forkant med den teknologiske udvikling 1. Derfor er Thomas Bech Jensen blevet ansat til at optimere produktionen økonomisk for at opnå et bedre resultat. Thomas Bech Jensen lægger stor vægt på energioptimering, da det er område, hvor der kan spares mange penge med forholdsvis få ressourcer. Søren Dissing Pedersen

9 2.1 Emne Denne rapport vil omhandle varmegenindvinding og optimering af kompressoranlæggene på Nopa Nordics frabrik i Hobro. Under et møde med PTA chef Thomas Bech Jensen, maskinmester Aske Andersen fra Nopa Nordic og energikonsulent Rene Agerholm fra Energispecialisten.nu blev der diskuteret, hvilke energioptimeringsprojekter, Thomas Bech Jensen gerne vil have gennemført på Nopa Nordic. Thomas Bech Jensen havde lavet en liste med nogle anlæg og maskiner, som han mente der kunne laves en energioptimering på. Der var følgende ting på listen: 1) Isolering af lagertanke. 2) Optimering af trykluftanlægget. 3) Varmegenindvinding ved trykluftkompressorer. 4) Optimering af pulvertørrer. 5) Optimering af varmtvandsbeholdere. 6) Køling af blandetanke. Nopa Nordics målsætning lyder 2 : Vi arbejder aktivt for, at vores produktion og produkter løbende opnår mindre miljøpåvirkning og bedre konkurrenceevne både for os og vores kunder. Det ville passe med denne målsætning at lave energioptimeringer, da det fremmer den GRØNNE profil for virksomheden. Ud fra denne liste forklarede Rene Agerholm, hvilke projekter han mente kunne give en besparelse og mulige tilskud efter Aftale af 13. november 2012 om energiselskabernes energispareindsats 3. Det resulterede i tre større projekter, som kunne startes op inden for en overskuelig tidsperiode, - det ene projekt dækker både punkt 2 og punkt 3 i forslagslisten. 1) Varmegenindvinding og optimering af kompressoranlæggene, 2) Energioptimering af pulvertørrer og 3) Energioptimering af varmtvandsbeholder. Søren Dissing Pedersen

10 Ud fra de 3 projekter ville Thomas Bech Jensen gerne fokusere på tørreanlægget og kompressoranlægget i første omgang, da besparelsen på varmtvandsbeholder vil være den mindste, og ressourcerne til at få det gennemført vil således være for store i forhold til besparelsen. Tørreanlægget består af en fluidbed affugter, der er opdelt i tre sektioner, som er henholdsvis varme, varme og køle. Hele denne fluidbed affugter er uisoleret. De to varmezoner bliver opvarmet ved hjælp af hver sin naturgasbrænder. Der er mange muligheder for optimering, men det blev vurderet at det er for stort et projekt at skrive bachelorprojekt om, og der ville heller ikke være mange muligheder for at foretage målinger på anlægget, lave forsøg med anlægget, da det er i konstant drift, da alt det pulver, der produceres hos Nopa Nordic skal igennem fluidbed affugteren. Derfor blev det besluttet, at denne rapport vil omhandle varmegenindvinding og optimering af kompressoranlæggene. Kan energiforbruget på kompressoranlægget sænkes og varmeudviklingen genbruges, vil det kunne afspejles i omkostningerne for produktion af både flydende og pulver vaskemidler og ligeledes leve op til kravet om at være mere miljøvenlig. 2.2 Problemstilling Nopa Nordic er en af nordens førende private label producent af vaskemidler, rengøringsmidler og produkter til personlig pleje. Dette er blandt andet på grund af deres ekspertise inden for miljørigtige produkter. De har blandt andet følgende miljømærker. Det nordiske svanemærke EU Ecolabel BraMiljøval, den svenske naturfredningsforenings miljømærke Produktmærkning i samarbejde med astma- og allergiforbundet i Danmark Nopa Nordic fungerer som sparringspartner for deres kunder, lige fra de første overvejelser til produktet står på hylderne. Nopa Nordic arbejder ikke kun i recepter, men de hjælper også deres kunder med forretningsudvikling. For at Nopa Nordic kan holde sig førende inden for miljørigtige produkter, samt følge med de stigende krav for et bedre miljø og konkurrere på nationalt og Søren Dissing Pedersen

11 internationalt basis, skal virksomheden også optimere deres omkostninger og metoder til udvikling, indkøb, produktion, pakning, transport og salg af vaskemidler, rengøringsmidler og produkter til personlig pleje. 2.3 Problemanalyse Grundet stadigt stigende konkurrence på salg til nationale og internationale detailkæder, er det nødvendig for Nopa Nordic hele tiden af arbejde med reduktion af deres produktionsomkostninger. Da de samtidig gerne vil være miljøvenlige og fastholde deres forskellige miljømærker, er det oplagt at fokusere på energioptimering af alle processer og maskiner, der anvendes i produktionen af både flydende produkter og pulver. Det er et kendt problem ved Nopa Nordic at overskudsvarme fra for eksempel kompressoranlæg ikke bliver genindvundet, hvilket ville kunne spare Nopa Nordic for en del energi. Derfor er det også vigtig at fokuser på kompressoranlæggene for at sikre, de kører optimalt. Da Staten tilbyder at give tilskud iht. Aftale af 13. november 2012 om energiselskabernes energispareindsats, til projekter vedrørende energioptimeringer, vil det derfor være attraktivt for Nopa Nordic at forsøge at optimere på deres to kompressorcentraler Hvorfor bør Nopa Nordic energioptimere? Når man kigger på virksomheder og deres fokusområder på nuværende tidspunkt, ses det at de største fokuspunkter ligger på miljø og på følgerne af den finansielle krise. Miljøet står til at undergå store forandringer inden for en overskuelig fremtid på grund af de forureningsstoffer, som naturen tilføres fra industrielt fremstillede produkter, for eksempel micro plastik som Nopa Nordic anvender i deres produkter til personlig pleje, og fra klimaforandringer på grund af en stigende temperatur på jorden. Der skal arbejdes på alle fronter for at undgå at klimaforandringerne fortsætter med samme hastighed som i dag og derfor skal man også lave alle de tiltag, der er mulige at lave inden for de økonomiske og tekniske rammer, der er til rådighed i dag. Søren Dissing Pedersen

12 Derfor kan mange små optimeringer føre til store skridt mod et bedre miljø, og dette er der også meget fokus på både fra Staten og Europa-parlamentets side 4. Det sammen med den finansielle krise, som Danmark, Europa og hele verden blev ramt af, har gjort at de fleste firmaer har været nødt til at optimeret hele deres virksomheders drift. Det har også været nødvendigt for Nopa Nordic fortsat at forbedre deres produktion for ikke at falde bagud i forhold til deres konkurrenter Tilskud til energibesparelser Staten har lavet en aftale med net- og distributionsselskaberne om at fremme omkostningseffektive energibesparelser, kaldet Aftale af 13. november 2012 om energiselskabernes energispareindsats, så virksomheder nemmere og billigere kan gennemføre rentable energioptimeringer. Virksomheder kan i sammenarbejde med en godkendt energikonsulent lave et oplæg til en optimering af en proces eller maskine, som medfører en målbar reduktion af processens eller maskinens energiforbrug. Denne reduktion i energiforbruget kan energikonsulenten så på vegne af virksomheden sælge til et af energiselskaberne. Der laves en skriftlig aftale mellem virksomheden og et energiselskab og derefter kan virksomheder realisere optimeringer af energiforbruget på processen eller maskinen. For at energiselskaberne kan opfylde Aftale af 13. november 2012 om energiselskabernes energispareindsats, som de har lavet med Staten om at sænke energiforbruget indtil 2020, køber energiselskaberne de reduktioner i energiforbruget, som virksomhederne gennemfører. 2.4 Problemformulering Hvordan optimeres kompressoranlæggende bedst muligt og hvordan kan overskudsvarmen fra Nopa Nordics kompressoranlæg udnyttes på bedst mulig måde? Søren Dissing Pedersen

13 2.5 Synsvinkel Denne rapport henvender sig til teknikere, men er specielt henvendt til produktionsteknisk afdeling på Nopa Nordic, min vejleder og censoren for dette projekt. Desuden kan rapporten være interessant for produktionschefen på Nopa Nordic, idet den kan hjælpe med at tage beslutninger om større investeringer og fremtidsplaner. Rapporten kan også være til gavn for produktionsteknisk afdeling på Nopa Nordics frabrik i Horsens, da de også har en kompressorcentral, og derfor også kan bruge oplysninger og analyser i rapporten, som kunne medvirke til, at der ikke laves dobbeltarbejde inde for samme firma. 2.6 Afgrænsninger Da projektet har en deadline og har et bestemt fokus emne vil der blive fortaget afgrænsning, men det betyder ikke at de ikke er relevant for rapporten. Der vil ikke være mulighed for at gennembearbejde alle emner. Varmevekslere har stor betydning for varmegenindvinding, men der vil ikke blive gået i dybden med varmevekslertyper og deres nyttevirkning og arbejdes områder. Der vil i rapporten blive nævnt frekvensomformer og tab ved brug af frekvensomformer, men der vil ikke blive gennemgået hvor disse tab ligger og hvorfor. Der er valgt at se bort fra investeringer og priser, på optimering og varmegenindvinding, det overlades til produktionsteknisk afdeling på Nopa Nordic, da de allerede har kontakter og leverandører de arbejder sammen med. 2.7 Disposition af rapporten Rapporten er inddelt i 13 kapitler, der skal give læseren en ide om, hvad rapporten omhandler. Hvert afsnit er opdelt i flere underafsnit, der ligeledes kan være opdelt i endnu et relevant underafsnit. Hvert afsnit vil som maksimum være opdelt i tre afsnit. Indholdsfortegnelsen vil vise denne opdeling af underafsnittene. Dette medfører at der let kan dannes et overblik over, hvilke afsnit der er hvor. Søren Dissing Pedersen

14 Eksempel på hvordan det kan se ud: 1. Kapitel 1.1 Afsnit 1.2 Afsnit Underafsnit Rapporten består af følgende kapitler: Kapitel 1: Forord Her gives en kort introduktion til rapportens emne og valg deraf, samt hvem jeg ønsker at takke for deres hjælp til udarbejdelse af rapporten. Kapitel 2: Indledning Kapitlet Indledning fortæller, hvad emnet for rapporten er, hvilke rammer der styrer rapporten ud fra problemformuleringen og afgrænsningen. Dette kapitel er med til at give rammer og værktøjer til at løse problemstillingen, og derved udforme rapporten. Det er også her, at en vurdering af kildernes validitet vil blive beskrevet. Kapitel 3: Nopa Nordic Her beskrives Nopa Nordic og der gives en kort gennemgang af deres produktionsanlæg og kompressoranlæg. Dette gøres for at give læseren en forståelse af, hvordan det kan analyseres og efterfølgende optimeres. Kapitel 4: Kompressorteori Dette kapitel omhandler kompressortyper og, hvordan en kompressor virker og, hvad forskellen er på de forskellige kompressorer med deres fordele og ulemper og, hvordan kompressor- og trykluftanlæggene kan optimeres. Dette skal hjælpe læseren til at forstå, hvordan der kan optimeres på kompressoranlæggene. Søren Dissing Pedersen

15 Kapitel 5: Analyse I dette kapitel gennemgås de trykluftrapporter, Nopa Nordic har fået lavet og deres validitet og en sammenligning med andre virksomheders erfaring med disse typer rapporter. Dette hjælper til at danne et overblik over deres trykluftsystem ved at genindvinde energien fra procesvarmen. Kapitel 6: Optimeringer af Nopa Nordics kompressoranlæg Her vil der blive gennemgået muligheder for at optimere på Nopa Nordics kompressoranlæg og hvilke muligheder de har i forhold til teorien for både pulverfabrikken og den flydende fabrik. Kapitel 7: Energiselskabernes energispareindsats Kapitel vil give et overblik over reglerne og mulighederne for et tilskud til energioptimeringer i virksomheder, da der er mange overvejelser der bør fortages før energibesparelser påbegyndes. Kapitel 8: Varmegenindvinding Her beskrives teorien omkring varmegenindvinding for at give læseren et bedre overblik over anvendelsesmulighederne. Det tilsammen vil hjælpe læseren med at forstå, hvilke muligheder Nopa Nordic har for at genindvinde varmen fra kompressoranlægget. Kapitel 9: Konklusion Dette kapitel samler op på resultaterne fra rapporten og giver et svar på problemformuleringen, herunder vil der også blive fortalt lidt om perspektivering af rapporten. Derefter gives forfatterens syn på rapporten, hvilke tanker der har været omkring research og i skriveprocessen. Der fortælles lidt om, hvad forfatteren har fået ud af at arbejde med rapporten. Kapitel 10: Kildeliste Som titlen siger, indeholder dette kapitel de kilder, der er blevet brugt, og hvorledes læseren kan finde frem til dem. Søren Dissing Pedersen

16 Kildehenvisningerne vil i rapporten være markeret med 1, og ligeledes på den måde henvise til kilden i kildelisten. Kapitel 11-13: Tabel-, Figur-, og Bilagslister Sidst i rapporten finder læseren de dokumenter, udskrifter og lignende, der er blevet brugt i rapporten som bilag. Bilagene kommer i den rækkefølge, de er blevet nævnt i rapporten, for at lette forståelsen for læseren. 2.8 Metodevalg Afsnittet metodevalg beskriver, hvilken metode der er blevet brugt til at indsamle viden og kendskab omkring optimering, teori og andre relevante emner for rapportens udarbejdelse. Der er indsamlet viden gennem rapporter, tekniske bilag og lignende. Der er ligeledes indhentet viden fra den forgangne undervisning på Aarhus Maskinmesterskole, lærebøgerne samt undervisere på skolen. Den viden hentet fra disse kilder kan være præget af forfatterens egen holdning og meninger. Dette materiale giver dog en god basisviden til udarbejdelse af denne rapport. Størstedelen af viden omkring anlæggene har jeg tilegnet mig gennem samtaler med personalet i produktionsteknisk afdeling på Nopa Nordic ved Thomas Bech Jensen og Aske Andersen. Der er ved et møde med energikonsulent Rene Agerholm fra Energispecialisten også skaffet en del viden, hvor Thomas Bech Jensen og Aske Andersen også var tilstede. Både Thomas Bech Jensen og Akse Andersens validitet kan diskuteres, da de begge er nye i jobbet, og Aske Andersen er helt nyuddannet Maskinmester. Det kan gøre det svært at få et godt overblik over anlægget, men på grund af deres tidligere erfaring som teknikere, og deres gode arbejdsmoral anses de for at være troværdige. Det beviser de ved at hente datablade hjem direkte fra producenten for at være sikre på deres kilder, og ved at tage billeder af mærkeplader for ikke at videregive forkerte informationer. Søren Dissing Pedersen

17 3 Nopa Nordics anlægsbeskrivelse Hos Nopa Nordic er der to kompressorcentraler, det ene befinder sig i produktionsafsnittet for pulver, og det andet i produktionsafsnittet for flydende produkter. Der bliver produceret vaskemidler, rengøringsmidler og produkter til personlige pleje i både pulverform og i flydende form. Det er to separate fabrikker, som er placeret ca. 150 meter fra hinanden, de er dog sammenbygget med nogle lagerbygninger. De to kompressorcentraler er i dag ikke forbundet til hinanden. 3.1 Pulver Det færdige vaskepulver er en blanding af mange forskellige råvarer, som bliver leveret til Nopa Nordic i både pulverform og i flydende form. Råvarer i pulverform leveres i enten sække, Big-bags, blæses ind i siloer fra tankbiler eller fra lastbiler med silocontainere. Andre materialer får de som flydende råvare og må derfor spraytørres for at få det over på pulverform Pulveret bliver blandet af råvarer i både spraytørret pulverform, flydende og pulverform, således af det færdige produkt lever op til kunders krav. Den færdige blanding er mere eller mindre fugtig på grund af de flydende råvarer. Alt pulveret bliver sendt igennem en fluidbed tørrer, hvor en blæser holder pulveret oppe ved hjælp af et lufttæppe af varmt luft i de første 2/3 dele af fluidbeden, den sidste 1/3 er lufttæppet med kold luft for at køle det tørrede pulveret, så det er klar til den videre proces. Lige inden fluidbeden kan der blive doseret parfume og andre kemikalier på flydende form. Efter tørring bliver pulveret ført videre ved hjælp at tryklufttransport til pakning eller til oplagring inden pakning. Pulveret vejet og fordelt ud til poser som derefter bliver pakket i pap indpakning. Det er i pakkeprocessen, hvor der er en del operationer med at håndtere poser og papæsker, hvor der bruges trykluftscylindre og små vakuumejektorer. Transporten af pulveret fra fluidbed til pakkemaskine er også en storforbruger af trykluft. Søren Dissing Pedersen

18 Kompressoranlægget på pulverfabrikken består af to styk GA90VSD skruekompressorer fra 1999 der produceret af Atlas Copco. Der er tale om to 90 kw oliesmurte skruekompressorer der begge er frekvensstyret, dette sikrer en økonomisk drift. Kompressorerne kører alternerende drift således at de får en ligelig fordelt belastning, så deres driftstimer er det samme og at de dermed kan serviceres med det samme interval. Efter hver af de to kompressorer er der to køletørrer, en FD260 og en FD380 også fra Atlas Copco. De fungerer efter det samme princip. Først køles trykluften ned omkring til mellem 1 og 4 grader celsius, det gør at vandet kondenseres og kan skilles fra, dette gøres for at sikre de cylinder, ventiler og andet trykluftforbrugende udstyr, så det ikke bliver ødelagt af vand. For at være sikker på, at der ikke kommer olie, vand, som ikke er blevet udskilt i køletørrene, og faste partikler i trykluftsystemet, er der placeret filtre der opfanger disse. Det er meget vigtigt, at olie og faste partikler fjernes fra trykluften da den også bruges til at transportere pulveret med, olien kan få pulveret til at klumpe, og de faste partikler kan ødelægge vaskepulverets egenskaber eller forurene det tøj som vaskepulveret bruge til, for eksempel kan der komme rustpletter på tøjet, hvis der er en jernpartikel i pulveret. Trykluften fra de to kompressorer samles i en manifold, hvorefter der er placeret to buffertanke på hver 1,5 m 3, en til de pakkemaskiner og andet udstyr der er i produktionen og en til det forbrug, der er til transport af pulveret fra de tankbiler der skal læsse råvarer af med trykluft og til transport mellem de forskellige maskiner i produktionen. I bunden af hver buffertank sidder der ventiler til at udlede vand, der kan kondenseres i tankene. Ifølge mærkepladerne kan kompressorerne levere 500 l/s, hvilket svare til 30 m 3 /min Bilag Trykluftforbrug Trykluftforbruget ved pulver anlægget ligger med et gennemsnit på 8,67 m 3 /min i produktionstiden, med et maksimumforbrug på 26,16 m 3 /min over fem dage, hvor systemet maksimum kan levere 30 m 3 /min. Lufttrykket er sat til maksimum 7,14 bar ifølge TCÅs trykluftsrapport Bilag 2. Søren Dissing Pedersen

19 3.2 Flydende Ved den flydende produktionslinje bliver råvarerne, som består af kemikalier, salte, fedtsyrer, parfumer, farver osv., fordelt ud på tre anlæg. I det første anlæg som kaldes Masterbatch bliver disse blandet efter recept. Herefter bliver de sendt i færdigvaretanke, hvorfra de kan sendes til tappelinjerne. Det andet anlæg som kaldes Minibryg, er i princippet det samme som Masterbatch, men i mindre forhold. Alle tankene kan opvarmes eller nedkøles efter behov. Det tredje anlæg er cremeanlægget, hvor der er mulighed for at blande cremer, så der skal tilføjes fedtgranulat og lignende. Herefter bliver de pumpet over i nogle tanke, der opbevares i opvarmede rum. Ved tappelinjerne bliver de flydende produkter fyldt på flasker. Den flydende produktionslinjes kompressoranlæg består af en GA30VSD FF fra 1999 og en GA37VSD FF fra 2005, på henholdsvis 30 kw og 37 kw. De er begge oliesmurte skruekompressorer med frekvensstyring og med indbygget køletørrer og filtre. Her køres ikke alterneret drift som på pulverfabrikken, men her er GA37VSD kompressoren forberedt til at trække overskudsvarmen ud gennem en vandkreds. Dette er dog ikke taget i brug endnu. Trykluften fra de to kompressorer ledes til en manifold og derfra over i en 1,5 m 3 buffertank, igen med dræn i bunden. Der er ikke risiko for pludseligt store forbrug, da trykluften ikke bliver brugt til transport af de flydende produkter Trykluftforbrug Trykluftforbruget på Nopa Nordics flydende produktionslinje ligger på 8,66 m 3 /min ved maksimal kapacitet. Nopa Nordics udstyr kræver minimum 7 bar for at fungere. For at sikre at der kommer 7 bar ud til fjerneste udstyr, bliver der i gennemsnit udsendt 7,88 bar, med et maksimum på 8,37 bar og et minimum på 7,35 bar. Ved et gennemsnits forbrug bliver der brugt 6 m 3 /min, ifølge TCÅ trykluftsrapport Bilag Produktionsplan Ifølge Aske Andersen starter den flydende fabrik op søndag kl og forsætter frem til fredag kl. 14. Det er 3 timer søndag, 24 timer mandag til torsdag og så 14 timer fredag, det vil sige i løbet af en uge kører produktion i: Søren Dissing Pedersen

20 Med 3 ugers sommerferie, 1 uge i julen og med cirka 7 helligedage, hvor produktionen står stille, giver det 47 uger om året. Det giver en årlig produktionstid på: På pulver fabrikken kører de mandag til torsdag i 18 timer og fredag i 14 timer. Det giver i løbet af en uge: Her holders der også fir i cirka 5 uger, så den årlige produktionstid ligger på: På grund af produktionstimerne på pulverfabrikken har været nedadgående de seneste år, og disse produktionstimer fra tidligere ikke har været mulige at få oplyst, kan tallene fra Energiforbrug NODE Bilag 4 ikke sammenlignes med dette års forbrug. 4 Kompressor teori Der er mange muligheder inden for kompressorer, nogle er bedre til højt tryk andre til et højt flow. De to mest udbredte kompressortyper er stempelkompressorer og skruekompressorer, da de to tilsammen kan opfylde de fleste krav firmaerne måtte have. Der bliver også brugt scrollkompressorer, lamelkompressorer og centrifugalkompressorer og andre typer kompressorer til specielle applikationer. Før man kan optimere på et kompressorsystem er det nødvendig at kende teorien bag de forskellige kompressortyper, således at man kan vide, hvor de forskellige tab opstår i kompressionsprocessen, og hvilke punkter der er mulighed for at optimere på. 4.1 Virkningsgrader Virkningsgrad er en talværdi, der angiver en maskines eller et systems nyttevirkning beregnet som forholdet mellem den afgivne og den tilførte effekt. For kompressorer er den forholdet mellem det tilførte elektriske energi og energiindholdet i den komprimerede luft. Søren Dissing Pedersen

21 For kompressorer vil energiindholdet i luften være mindre end den tilførte pga. effekttab i processen, forårsaget af varmeudvikling og/eller varmetab ved friktion. Virkningsgraden er derfor mindre end 1, og for kompressorer ligger den typisk på 0,06 eller i procent, 6 % Den isentropiske virkningsgrad Den isentropiske proces er en proces uden tab. Det vil sige, at stemplet ville kunne køre tilbage til udgangspositionen uden at få tilført yderlige energi. Dette er en teoretisk proces, som ikke kan lade sig gøre i praksis, da der altid vil være et friktionstab. Den isentropiske virkningsgrad kan deles op i den indicerede og den mekaniske virkningsgrad Den indicerede virkningsgrad Dette er tabet i sugeventiler og i trykventiler, den energi der skal til at åbne ventilerne. Den indicerede virkningsgrad er den isentropiske effekt over den indicerede effekt. Den indicerede virkningsgrad er kun for stempelkompressorer. Figur 1 - Indikator diagram 14 Søren Dissing Pedersen

22 4.1.3 Den mekaniske virkningsgrad Det mekaniske tab er friktion mellem stempel og cylinder, modstanden i lejer, og andre bevægelige dele samt det tab der ligger i det rum, der er over stemplet, når det er i top. Den mekaniske virkningsgrad er den indicerede effekt over den mekaniske effekt Den volumetriske virkningsgrad Den volumetriske virkningsgrad er hvad stempelkompressorer teoretisk kan flytte i forhold til hvad de virkeligt flytter. Grundet det skadelige rum i en stempelkompressor vil der være en forskel på den teoretiske volumenstrøm og den virkelige volumenstrøm. 4.2 Stempelkompressor Stempelkompressoren fungerer med et stempel der kører op og ned. Når stemplet er på vej ned, dannes der et undertryk i cylinderen, derved åbnes en ventil og der suges luft ind i cylinderen over stemplet. Når stemplet derefter kører op og presser til luften vil det lukke sugeventilen og derved trykke luften sammen, så luften fylder mindre, men ved et højere tryk. Når kraften fra lufttrykket er så højt at det overstiger fjederkraften i trykventilen, vil den åbne og lukke trykluften ud i trykluftssystemet. Stempelkompressoren er en af de mest brugte kompressortyper. De er billige, lette at vedligeholde og gode til høje tryk. Det høje tryk medfører at temperaturen på udgangsluften er meget høj. Stempelkompressorer larmer også meget og bør placeres i et lydisoleret rum. 4.3 Skruekompressor Skruekompressoren fungere ved at der er en han- og en hunskrue der kører sammen, derved bliver luften fanget mellem de to skruer og presset til udsugning. Der bruges både oliefri og oliesmurte skruekompressorer. Ved oliefrie skruekompressorer er der tandhjul, der sørger for at skruerne kører synkront, for ikke at skade hinanden. Ved oliesmurte skruekompressorer er den ene skrue direkte drevet af motoren, hvor den anden skrue bliver drevet af den første skrue. Her er det olien der sørger for at de ikke skader hinanden, og derved også skaber et tætningslag. Søren Dissing Pedersen

23 Skruekompressoren kan levere et stort flow af komprimeret luft, men trykket er ikke specielt højt. På grund af den lave trykforskel er udgangstemperaturen heller ikke så høj. De har et lavt støj niveau, de kan sagtens placeres i et arbejdsrum uden at der er påkrævet høreværn. 4.4 Scrollkompressor Scrollkompressoren bruger en fast spiral og en bevægelig spiral som ligger inde i hinanden, den bevægelige spiral sidder fast på en krumtap og derved kører excentrisk, det gør at den bevæger sig inde i mellemrummet af den faste spiral. Luften bliver presset rundt i den faste spiral, og på grund af at der bliver mindre og mindre plads til luften, således hæves trykket. Scrollkompressoren kan også levere et højt tryk, men med et lavt flow. De er forholdsvis dyre, sammenlignet med en stempelkompressor. De er ret kompakte og har få bevægelige dele, dette medfører at det er meget lidt vedligehold på dem. De kan laves som oliefrie kompressorer, og så er de meget stille. 4.5 Optimering af kompressoranlæg Der er flere måder at optimere et kompressoranlæg på. Nogle metoder kan gøres uden de store investeringer, hvor andre muligheder kræver mere arbejde Trykforhold En måde at sikre at der ikke bruges for meget energi på trykluften er ved at tjekke alt udstyr for at finde ud af, hvor højt tryk det kræver for at kunne fungere. Ved disse undersøgelser kan det være en god ide at udskifte det udstyr, der kræver et højere tryk end resten af udstyret, hvis det kan lade sig gøre at få lignende udstyr, der kan udføre samme arbejde med et lavere tryk. Hvis det er muligt at nedsætte trykket, vil der ofte kunne opnås en væsentlig energibesparelse, da der ikke skal bruges lige så meget energi til komprimering af luften, som hvis man havde det høje tryk. Hvis det ikke er mulig at sænke trykket på alle de komponenter, som kræver et højt tryk, kan de maskiner som kan køre med et lavere tryk, udstyres med en reduktionsventil. Den sørger for at lufttrykket sænkes til det efterfølgende udstyr, og dermed spares der på trykluften. Søren Dissing Pedersen

24 4.5.2 Lækage Utætheder i trykluftssystemet medfører et øget energiforbrug. Det er for det meste ved håndværktøj, slangeforbindelser, cylindre og lignende, at udsivningen finder sted, mens selve rørsystemet normalt har en høj tæthedsgrad. Med god vedligeholdelse kan lækageluftmængden komme ned på 5 % af kompressorens trykluftydelse, lækageprocenten ved normalt vedligeholdte anlæg er på 20 % og ved anlæg som næsten ikke vedligeholdes er der et tab på mellem 30 % og 40 %. Ved systemer med højere lækageluftmængde kan det normalt være rentabelt at nedbringe lækagemængden, selvom vedligeholdelsesomkostningerne hermed hæves. Som det kan ses i tabel 5, så er der ved et lufttryk på 7 bar og et hul på 1 mm et lækagetab 0,061 m 3 /min. Det virker ikke som noget problem ved første indtryk, men Nopa Nordics samlede gennemsnitlige trykluftproduktion er på 14,87 m3/min ved 7 bar, vil 5 % af det være 0,74 m 3 /min, som svarer til et hul på mellem 3 og 4 mm eller 14 huller på hver 1 mm. Med 100 vis forskellige komponenter der bruger trykluft og 1000 vis af sammenkoblinger, forgreninger, trykventiler og lignende, skal der arbejdes hårdt for at stoppe alle disse lækager. Tabel 1 - Lækageskema (Trykluftplan.dk) - 6 Det er forholdsvis simpelt at tjekke for lækager i et trykluftsystem. Der åbnes for trykluftsystemet, mens at produktions står stille, så der ikke er noget forbrug, så skal der tages tid på, hvor længe der går før kompressoranlægget starter op og hvor længe dette kører. Dette gøres over flere cyklusser, for at bestemme den gennemsnitlige tid som anlægget står stille og kører. Dette sker på grund af lækagerne i trykluftsystemet, de får trykket til at falde og derfor starter Søren Dissing Pedersen

25 kompressoranlægget op. Når målingerne er taget og gennemsnittet er bestemt kan lækageprocenten udregnes ved hjælp af: T *100 Lækage[%] T t Hvor T er den gennemsnitlige tid som kompressoranlægget kører, og t er den tid som kompressoranlægget i gennemsnit har stået stille. 5, Kompressorstyring En kompressors virkningsgrad ændrer sig alt efter, hvordan kompressoren kører. Kompressoren har en optimal driftssituation, som er defineret af producenten af kompressoranlægget. Dette punkt ligger normalt ved fuld belastning eller meget tæt på fuld belastning. Derfor kan det i mange tilfælde betale sig at køre med to kompressorer, en stor kompressor til grundbelastning, og en mindre til produktion af trykluft ved spidsbelastninger. Dette får den store til at køre ved sit optimale punkt hele tiden, hvor den mindre vil køre mere op og ned i belastning, men på grund af dens størrelse, vil det ikke have en ligeså stor indvirkning på energiforbruget, som hvis en stor kompressor skulle levere hele trykluftforbruget og den dermed ville komme til at køre det meste at tiden uden for det optimale driftspunkt. En ændring på 1 % af virkningsgraden ved en elmotor på 100 kw vil være 1 kw, hvorimod en ændring på 1 % af virkningsgraden på en 20 kw elmotor kun vil være 0,2 kw. Det vil sige at der vil kunne ske en ændring af virkningsgraden ved 20 kw elmotor på op til 5 % af virkningsgraden og dermed stadig være rentabelt. Med en frekvensregulering kan virkningsgraden for elmotoren nogenlunde opretholdes i alle driftssituationer. Dog har frekvensomformeren et tab på cirka 4 % der skal lægges til motortabet Temperaturforhold Temperaturen på indsugningsluften til kompressoren har en indflydelse på kompressorens virkningsgrad, og dermed også på, hvor meget effekt kompressoren bruger for at producere den ønskede luftmængde. Atmosfærisk luft indeholder en del vanddamp, og jo højere temperaturen er på luften, jo mere vanddamp kan luften indeholde. Den relative luftfugtighed i Danmark varierer fra 75 % RH i august ved 16 grader celsius til 97 % RH ved 0 Søren Dissing Pedersen

26 grader celsius i januar, det giver et vandindhold pr. kg luft, som varierer mellem 3,5 g/kg til 8,5 g/kg. Dette medfører, at Nopa Nordic skal fjerne mellem 67 og 163 gram vand pr. minut i køletørrerne efter kompressoren. Indsugningsluftens massefylde varierer også med temperaturen, denne er for tør luft ved 0 grader celsius 1,293 kg/m 3 og ved 40 grader celsius 1,127 kg/m 3, dette giver en forøgelse af volumen af den komprimerede luft på ca. 15 % Elmotorens virkningsgrad falder med stigende temperatur, dels på grund af at modstanden i viklingerne stiger i takt med temperaturstigningen og derudover forkortes elmotorens levetid ved højere temperaturer, da isoleringslakken på kobbertrådene nedbrydes hurtigere. 5 Analyse For at sikre den bedst mulige optimering af kompressoranlæggene, bør der laves målinger af de driftsparametre der er gældende på virksomheden i dag. Disse målinger skal være med til at give et bedre overblik over energiforbruget på nuværende tidspunkt hos Nopa Nordic. Derfor har Nopa Nordic bedt TCÅ Trykluft Centret A/S om at udføre målinger på deres trykluftssystem. TCÅ skriver i deres indledning til målerapporten: Solutions without data, system knowledge and analysis are just guesses TCÅ mener også, at målinger af systemet skal foregå over en komplet produktionscyklus, hvilket ofte er 7 dage. Når målingerne er taget kan de sættes op mod kompressorteorien for at opnå den bedst mulige optimering. De målinger TCÅ har fortaget er på følgende parametre: - Trykket fra kompressorerne - Luft flowet fra kompressorerne - Motorernes elforbrug Alle date skal måles samtidigt, således at der efterfølgende kan regnes på de opsamlede data. Søren Dissing Pedersen

27 5.1 Trykluftsanalyse Ved de trykluftsanalyser TCÅ har foretaget, har de målt på alle fire kompressorer, dog har de målt på GA30 og GA 37 som et system og de to GA90 som et system, da de er koblet til samme trykluftbeholdere. I de data der er udleveret til Nopa er der målinger tegnet op som grafer på følgende: Hele måleperioden fra den 27/1/2014 til den 31/1/2014 i alt 90 timer. Systemtryk effektoptagelse på motorer: side4 Systemtryk luft flow: side 5 Systemtryk - effektoptagelse på motorer total luft flow : side 13 Systemtryk luft flow kompressor 1: side 14 Systemtryk luft flow kompressor 2: side 15 Dags grafer med Systemtryk luft flow kompressor 1 luft flow kompressor 2: side 19 til side 23 Estimeret forbrugsmønster over et år: side 18 TCÅ har ud fra disse data vurderet at der ved GA30 og GA37 kompressoranlægget med en driftstid på 8283 timer om året forbruger kwh, kompressoranlægget med de to GA90 bruger ved en driftstid på 2521 timer om året kwh. Dermed har TCÅ beregnet sig frem til at Nopa Nordic kan spare kr. om året ved at montere en flowregulator og en 3000 liters trykluftbeholder i kompressoranlægget for den flydende produktion. Ved kompressoranlægget til produktion af pulver mener TCÅ at Nopa Nordic kan spare kr. om året ved at montere en flowregulator, en 5000 liters trykluftbeholder og en ny 75 kw frekvensstyret kompressor. Med disse oplysninger vurderede Nopa Nordic at det ikke ville være en rentabel investering at udføre. Søren Dissing Pedersen

28 5.2 Validitet af trykluftsanalyse For at undersøge validiteten af de målinger og beregningsmetoder, der danner grundlaget for trykluftanalyserne, er der lånt data fra et kompressoranlæg, hvor der er fire trykluftsleverandører, der har været ude og måle på et eksisterende kompressoranlæg. Her har der også været mulighed for at opsamle data på det nye kompressoranlæg, udlåneren har valgt at installere i stedet for det eksisterende kompressoranlæg. Det var et ønske fra udlåneren, at anlægsejeren forblev anonym. Dataene må benyttes og offentliggøres, da det er anlægsejerens opfattelse at dataene i sig selv, uden en sammenkædning med firmaet, ikke kan bruges til skade for anlægsejeren. De fire trykluftsleverandører er: - Kaeser Kompressorer A/S Bilag 5 - Granzow A/S Bilag 6 - TCÅ Trykluft Centret A/S Bilag 7 - Ardua Reno-FF A/S Bilag Effektforbrug Alle fire trykluftsleverandører har på grundlag af deres målinger på henholdsvis TCÅ 7 dage, Kaeser 10 dage, Granzow 12 dage og Ardua 21 dage, beregnet sig frem til et årligt trykluftforbrug på mellem m 3 fra Kaeser til m 3 fra TCÅ, det er en afvigelse på 33 %. En afvigelse på 33 % siger noget om hvor svært det kan være at fastlægget de rette beregninger af et årsforbrug, ved målinger på 7 dage som ved TCÅ til målinger på 21 dage som ved Ardua. Hvis man beregner effektforbruget på produceret m 3 trykluft for alle 4 trykluftsleverandører, ud fra de målinger der er lavet af årlig trykluftforbrug og årlig effektforbrug får man følgende værdier: Kaeser : 0,128 kwh/m 3 TCÅ: 0,130 kwh/m 3 Granzow: 0,130 kwh/m 3 Ardua: 0,158 kwh/m 3 Søren Dissing Pedersen

29 Her ses at forskellen på det laveste og det højeste effektforbrug per m 3 trykluft er 23 %, hvilket gør det meget svært at bruge målingerne til at vurdere besparelsen til et nyt kompressoranlæg. Alle fire trykluftleverandører er kommet med forslag til et nyt kompressoranlæg, og her varierer effektforbruget også en del. - Kaeser: 0,113 kwh/m 3 - Granzow: 0,109 kwh/m 3 - TCÅ: 0,127 kwh/m 3 - Ardua: 0,112 kwh/m 3 Forskellen på højeste og laveste effektforbrug er her 16 %. Der er meget store variationer mellem besparelserne som de respektive firmaer lover. Med deres data og målinger ligger besparelserne mellem 10 % for TCÅ op til 29 % hos Ardua. For at giver et bedre overblik over disse forskellige effektforbrug vil der bliver lavet en sammenligning af den størst mulige besparelse og den mindst mulige besparelse henover alle fire trykluftsrapporter. Derfor beregnes det årlige effektforbrug med m 3 trykluft med et effektforbrug per m 3 trykluft målt af Ardua, det giver kwh per år. Dette stilles så over for det effektforbrug per m 3 trykluft som Granzow er kommet frem til med deres nye kompressoranlæg, hvilket giver et effektforbrug på kwh om året, altså en besparelse på kwh eller 31 %. Dette skal så sammenlignes med den mindste besparelse, som kommer ved at gange måledata fra Kaeser og gange med det årlige trykluftforbrug på de m 3, det giver et årligt effektforbrug på kwh, som så skal stilles over for TCÅs udregninger af et nyt kompressoranlæg, der giver et årligt effektforbrug på kwh, altså en besparelse på kwh eller 1 %. Alt efter målemetoder, beregninger og valg af nye kompressorer kan besparelserne ligge mellem 1 % og 31 %. Der blev valgt et kompressoranlæg fra Ardua. I forbindelse med installationen blev der også installeret måleudstyr til registrering af kompressoranlæggets elforbrug, dvs. kompressor, køletørrer, køleventilator og måleudstyr. Måling af den producerede trykluftmængde, samt måling af den genindvundne energi fra kompressoren. Disse målinger viste, at det nye system brugte 0,129 kwh/m 3 Søren Dissing Pedersen

30 Bilag 9 produceret trykluft, mod de lovede 0,112 kwh/m 3, så et merforbrug på 0,017 kwh/m 3 eller 15 %. Ved at kigge på data fra det gamle anlæg, oplyste data på de tilbudte anlæg og fra målingerne at de nye anlæg, kan det konkluderes, at validiteten på de data som trykluftsleverandørerne oplyser, er meget ringe. Anlægsejeren spurgte leverandøren af det nye kompressoranlæg om, hvorfor anlægget ikke lever op til det tilbudte anlæg. Hvortil de svarede, at det måtte være flere parametre der spillede ind, som for eksempel: - Måletolerancen på måleudstyret de brugte til at måle motorens effektforbrug. - Elmåleren der register forbruget af det nye anlæg, køletørrer, frekvensomformers styrerskab og det installerede måleudstyr. - Temperaturen på indsugningsluften til kompressoren er højere med den nye kompressor. - Den nye kompressor må have mere driftstid uden for dens optimale driftssituation. - De opgivne virkningsgrader, der er oplyst i tilbuddene, er kun vejledende. Dette gør at leverandøren ikke kan gøres ansvarlig for den manglende besparelse. 6 Optimeringer af Nopa Nordics kompressoranlæg TCÅ er kommet med forslag til optimering af Nopa Nordics kompressoranlæg, der vil kunne reducere energiforbruget af kompressorerne. 6.1 Kompressoranlæg på pulverfabrikken TCÅ foreslår at indsætte en flow controller til sikring af konstant tryk i trykluftssystemet. Da Nopa Nordic i dag kører med et trykniveau på mellem 7,35 og 8,37 bar ifølge målingerne fra TCÅ, og det kan ses på kurverne, at trykket falder når flowet øges meget hurtigt, ligesom trykket stiger når flowet falder hurtigt. Dette gør at kompressorerne skal arbejde mere, hvilket giver et øget energiforbrug, men det vil en flow controller ikke ændre noget på, da der allerede sidder trykreduktionsventiler ved alle trykluftsforbrugere. TCÅ vil også installere en ekstra kompressor, der skal hjælpe ved spidsbelastninger og få de Søren Dissing Pedersen

31 andre kompressorer til at kunne køre ved deres optimale driftssituation. Den skal også virke som redundans. Det samme skal TCÅs sidste forslag, som er en ekstra buffertank på 5 m 3, den er også til for at hjælpe med de store spidsbelastninger der kommer når der er tankbiler der skal tømmes, hvilket bliver gjort med trykluft. 6.2 Kompressoranlæg på den flydende fabrik Også her forslår TCÅ at der skal installeres en flow controller, men igen er der allerede monteret trykreduktionsventiler på alle trykluftsforbrugere i trykluftssystemet. TCÅ vil også indsætte buffertank på 3 m 3, igen for at virke som redundans og for at give kompressorerne mulighed for at køre i optimale driftssituationer. 6.3 Mellemkonklusion af optimering af kompressoranlæggene Jeg synes TCÅs ide om en mindre kompressor er den rigtige tankegang. Jeg mener dog ikke at selve kompressoranlægget er flaskehalsen her, men selve trykluftsforbruget. Der er ingen grund til at bruge trykluft til at transportere pulveret med. Det kræver ikke et højt tryk for at transporter pulveret, men et stort flow, derfor burde der indsætte en stor blæser til transport af pulveret i stedet for. Sådan at det bliver to forskellige systemer, det vil kunne sænke belastningen af trykluftforbruget drastisk. Ved at gøre dette kunne det være mulig at kun bruge en af de GA90VSD kompressor i sammenarbejde med en mindre kompressor, som TCÅ også forslog. Derved ville det heller ikke være nødvendigt at installere en ekstra buffertank. Hvorimod med den flydende fabrik har TCÅ fat i det rigtige, da der ellers ikke er mange muligheder for optimering. Der vil skulle foretages flere målinger af trykluftssystemet, for at kunne vurdere om trykket måske kunne sænkes. Så er der mulighed for at tjekke for lækager på begge anlæg. Søren Dissing Pedersen

32 7 Energiselskabernes energispareindsats I Aftale af 13. november 2012 om Energiselskabernes energispareindsats mellem klima-, energi- og bygningsministeren og net- og distributionsselskaberne inden for el, naturgas, fjernvarme og olie repræsenteret ved Dansk Energi, HMN Naturgas, DONG Gas Distribution, Naturgas Fyn Distribution, Dansk Fjernevarme, Foreningen Danske Kraftvarmeværker samt Energi- og olieforum står der ifølge punkt 1. Overordnede rammer for aftalen at net- og distributionsselskaberne skal fremme omkostningseffektive besparelser der vil være til gavn for forbrugere, virksomheder og samfundet. De skal direkte eller indirekte gøre en indsats der medføre at nemmere og billigere for slutforbrugerne at gennemføre energibesparelser. Ifølge 2. Tidsramme for aftalen gælder de overordnede rammer og mål for aftalen fra 2013 til og med I punkt 4. Besparelsesmål og -forpligtelser er målet for besparelserne at opnå en besparelse af el, naturgas, fjernevarme og olie på: Figur 2 - Fordeling af energisparemålet 12 Hvor PJ er petajoule det vil sige Under punkt 6. Krav til selskabernes involvering står der, at selskaberne kun kan indberette besparelser som selskaberne enten selv eller gennem aftaler med aktører har været med til at realisere. Der skal være en aftale på plads omkring involvering af selskaberne, før realiseringer påbegyndes af selve besparelsen. Her henvises til bilag 3 i aftalen. Her beskrives, hvor meget involvering selskaberne skal have for at kunne godskrive energibesparelserne. Selskaberne skal have en involvering, enten selv eller gennem en aktør der har en skriftlig aftale med selskaberne. Der skal ydes en konkret indsats, der medvirker til realiseringen af besparelsen. Der skal være en aftale på plads før slutforbrugeren Søren Dissing Pedersen

33 må begynde at udføres realiseringen om energibesparelsen. Det vil sige, at der ikke må være indgået bindende aftale om køb af udstyr eller igangsættelse så som ud- eller ombygning. Ved alle besparelser på over 20 MWh skal der være en skriftlig aftale på plads omkring indberetning af besparelsen. Net- og distributionsselskaberne kan ved hjælp af en energikonsulent overdrage alt arbejde omkring beregning og papirarbejde og nøjes med at yde den finansielle del. Der kan ikke ydes tilskud til projekter, der har en tilbagebetalingstid på mindre end 1 år, men hvis selskaberne er involveret direkte eller indirekte opnår de retten til at indberette besparelsen. Ifølge Bilag 4: Markedsorientering og gennemsigtighed i aftalen har net- og distributionsselskaberne pålagt i opgaven at drive hjemmesiden den skal hjælpe med at: - Formidle generelle oplysninger om selve aftalen. - Muliggøre match mellem aktør og energiselskaberne. - Give forbrugerne overblik over de enkelte energiselskabers og aktørers tilbud - Give en oversigt over de enkelte net- og distributionsselskabers besparelsesindsats det/de foregående år. På basis af Bilag 6: Opgørelsesmetoder i aftalen er målsætningen at udbrede anvendelsen af de bedste teknologier med økonomiske hensyn. Detaljegraden afhænger af størrelsen af projektet, kravene til detaljer er høje ved store projekter. Der er ingen krav om målinger af forbrug før og efter. Derved kan energikonsulenten lave beregninger på energiforbruget før og efter, og denne forskel vil så være den energibesparelse der kan sælges til net- og distributionsselskaberne. Dette tilskud vil blive udbetalt efter aftalen mellem virksomheden og selskaberne eller aktøren er underskrevet. Derefter må arbejdet påbegyndes på selve projektet. Søren Dissing Pedersen

34 8 Varmegenindvinding 8.1 Teori Når der fremstilles trykluft skal der tilføres energi til kompressoren. Hos Nopa Nordic sker det i form af en elmotor som driver selve kompressoren. Selve motoren taber en del energi, selvom der vælges en motor med høj virkningsgrad. Hos Nopa Nordic har motorerne en virkningsgrad på 91 %, det vil sige at der er et tab på 9 %, de 9 % går tabt i form af varme. Hos Nopa Nordic anvender de oliesmurte skurekompressorer, der ved komprimering af luften udvikler varme. På grund af, at olien kommer i forbindelse med trykluften, vil størstedelen af varmeenergien blive overført til olien, dette udgør 72 % af den tilførte energi. 13 % af den samlede, tilførte energi bliver anvendt til at opvarme trykluften, som kan blive op til 80 grader celsius. Trykluften, som forlader kompressoren er stadig varmere end indsugningsluften, denne temperaturforskel udgør 4 % af den samlede tilførte energi, som vil forsvinde ud med trykluften til forbrugeren. Der vil altid være et varmetab til omgivelserne fra en kompressor, dette udgør ca. 2 %, og det kan ikke genindvindes, det varmer kun det rum op som kompressorerne er placeret i. Ud fra dette er der mulighed for at genindvinde 94 % af den tilførte energi som varme, da varmetab til omgivelserne og restvarme i trykluften ikke kan genindvindes. Der er dog den undtagelse med varmetabet fra kompressoren som siges der ikke kan genindvindes. Dette er dog muligt hvis kompressoren er placeres i det rum som den skal opvarme. Dette medfører dog en del gener med støj fra kompressoren, samt i mange tilfælde en forhøjet temperatur på indsugningsluften. Dette scenarie vil der blive set bort fra i denne rapport. Søren Dissing Pedersen

35 Tabene fordeler sig som vist i energibalancen. Figur 3 Energibalance 8 Total energi tilført motoren 100 % Varmeafgivelse fra motoren 9 % Varme afgivet i olien 72 % Varme spredt i omgivelsesluften 2 % Varme i efterkøleren 13 % Restvarme i trykluften 4 % Energi der kan genindvindes 94 % Søren Dissing Pedersen

36 8.1.1 Luft Varmegenindvinding og optimering af kompressoranlæggene på Figur 4 Varmegenindvindingssystem med luft 9 En luftkølet kompressor bliver nedkølet ved hjælp af kold luft, denne luftstrøm kan også bruges som indsugningsluft til selve kompressoren. Luften må dog ikke komme i kontakt med kompressoren, således at temperaturen på indsugningsluften stiger, da dette vil påvirke virkningsgraden på kompressoren. Køleluften fra kompressoren vil stige med op til 23 grader celsius, og vil derfor i store dele af året kunne bruges til rumopvarmning i produktionslokaler eller kontorer. I sommerperioden vil der typisk ikke være behov for rumopvarmning, derfor skal der laves et system, hvor den opvarmede luft kan blæses andre steder hen, for eksempel kan den opvarmede luft bruges som procesvarme. Søren Dissing Pedersen

37 8.1.2 Vand Figur 5- Varmegenindvinding med vand 10 Der kan anvendes varmeveksler til at køle olien fra kompressoren. Olien som smører kompressoren bliver opvarmet ved selve komprimeringen af luften, og denne olie føres over i en varmeveksler, hvor varmen veksles over i vand. Typen af varmeveksler afhænger af formålet, det varme vand skal anvendes til. Der er valgt at det varme vand skal bruges som brusevand og procesvand i dette eksempel, derfor er der valgt en pladevarmeveksler fordi den sikrer 100 % adskillelse af vandet og olien fra kompressoren. Det varme vand skal for eksempel også bruges som supplement til centralvarmesystemer og hvis virksomheden ikke selv kan bruge det, så kan det sælges til for eksempel fjernvarmeselskaber. Alt efter hvad det ønskes at bruge varmen til, så kan der ved at ændre på flowet, opnås forskellige temperaturer på vandkredsen. Ifølge Atlas Copco Energy recovery systems, helt op til en stigning på 71 grader celsius. Genindvinding ved brug af varmeveksler har dog kun mulighed for at genindvinde 85 % af den tilførte energi, de 72 % som overføres til olien og de 13 % som kommer fra efterkøleren Mulige besparelser på kompressoranlæggene Atlas Copco mener det ikke er rentabelt at bruge varmegenindvinding med luft til andet end opvarmning af det rum som kompressorerne står i, derfor er der set bort fra dette i besparelserne. Det har ikke været muligt af få svar fra Atlas Copco om hvorfor, men den kan have noget med grænselaget at gøre. Grænselaget er et Søren Dissing Pedersen