In che modo la purezza dell'azoto o dell'ossigeno influisce sui costi
Prima di esaminare l'impatto che la purezza di un gas, come l'azoto (N2) o l'ossigeno (O2) ha sui costi, è importante prima chiarire un malinteso comune, ovvero che purezza e qualità del gas siano la stessa cosa. Non lo sono. La purezza di un gas si riferisce esclusivamente alla sua concentrazione, ad esempio l'azoto con una purezza del 95% contiene un residuo di ossigeno del 5%. La qualità del gas si riferisce all'ulteriore presenza di contaminanti. È possibile approfondire i concetti di purezza (e qualità) del gas in questo articolo.
Esistono due metodi principali per ottenere un gas industriale, indipendentemente dal fatto che si tratti di azoto o ossigeno: le aziende possono acquistarlo o generarlo autonomamente utilizzando un compressore e un generatore di gas. Il gas acquistato ha sempre un'elevata purezza; tuttavia, se il gas viene generato autonomamente, il livello di purezza può essere scelto liberamente.
Il costo del gas acquistato
Per le aziende che acquistano azoto o ossigeno, il costo del gas è determinato da tre fattori principali:
- Costi di investimento: sia il gas liquido che le bombole richiedono investimenti nella logistica. Ad esempio, le bombole di gas devono avere uno spazio sicuro per lo stoccaggio e l'installazione e devono essere conformi alle normative locali in materia di sicurezza antincendio. Per lo stoccaggio di grandi quantità di liquidi, invece, sono necessarie fondazioni in cemento con recinzione.
- Prezzo per unità del gas: naturalmente, chi lo utilizza deve pagare il gas che acquista.
- Costi operativi: agli altri costi operativi si può aggiungere il noleggio di bombole o cisterne, le spese di consegna e le tasse sull'ambiente.
È necessario tenere presente che la purezza del gas non è stata menzionata nell'elenco succitato. Questo perché la produzione criogenica di azoto e ossigeno lascia poco spazio o per nulla alla flessibilità della purezza. Il gas acquistato è sempre di elevata purezza, indipendentemente dal fatto che un'applicazione lo richieda o meno. Ciò significa che un'ampia fetta di utenti riceve (e paga eccessivamente) un livello di purezza non utile per l'applicazione. Non si ha praticamente la possibilità di ridurre il costo del gas adattando la purezza alle proprie esigenze.
Il costo della generazione di azoto e ossigeno in loco
La maggior parte dei generatori di gas in loco utilizza una delle due tecnologie, che sono riassunte qui di seguito, ma sono descritte in dettaglio in questi articoli: PSA e tecnologia a membrana.
- Separazione dell'aria attraverso la tecnologia Pressure Swing Adsorption: facendo passare aria compressa attraverso un letto di setacci molecolari, è possibile ottenere una purezza dell'azoto fino al 99,999% e una purezza dell'ossigeno fino al 95%.
- Separazione dell'aria tramite la tecnologia a membrana: facendo passare l'aria compressa attraverso membrane semi-permeabili, è possibile ottenere una purezza dell'azoto tra il 95% e il 99,5%.
Anche se può sembrare non grande uno scarto di purezza ad esempio tra il 99,9% e il 99,999%, la differenza è piuttosto ampia in termini di costi. Vediamo di scomporre questa equazione…
Il costo dei generatori in loco è costituito da due fattori:
- Costi di investimento: gli utenti devono acquistare un generatore di gas e un compressore che fornisca aria di alimentazione al generatore. L'impianto di aria compressa deve includere l'attrezzatura per il trattamento dell'aria e i serbatoi di stoccaggio necessari.
- Costi di esercizio: questi costi consistono nell'elettricità necessaria per far funzionare il compressore e l'intero impianto.
Abbinando la purezza del gas alle specifiche di un'applicazione, le aziende che generano autonomamente il gas in loco possono migliorare i profitti in due modi:
- Possono ridurre i costi di investimento acquistando un generatore e un compressore più piccoli.
- In questo modo si ridurranno anche i costi operativi poiché un compressore più piccolo consuma meno energia e di conseguenza anche l'impronta di carbonio sarà inferiore.
In che modo la purezza influisce sul costo del gas: un confronto
Esaminiamo due applicazioni dell'azoto per illustrare in che modo la purezza influisce sul costo di generazione del gas. Nel nostro esempio, la saldatura a onda e il confezionamento del caffè richiedono un flusso di azoto di 50 Nm³/h. Tuttavia, la saldatura a onda richiede una purezza del 99,999%; il confezionamento del caffè richiede una purezza più moderata del 99,9%.
Utilizzando valori generici, questo è il costo di entrambe le installazioni per un periodo di 7 anni:
- Saldatura con una purezza del 99,999%: 30 investimento + 50 elettricità + 20 manutenzione= 100
- Confezionamento del caffè con una purezza del 99,9%: 18 investimento + 30 elettricità + 15 manutenzione= 63
La differenza nei costi di generazione del gas è quasi pari al 40%! È raggiunta interamente abbinando la purezza dell'azoto per il confezionamento del caffè all'effettiva richiesta (un livello ben superiore ai principali requisiti degli standard alimentari), invece di ricevere la massima purezza.
Investimento
Manutenzione
Elettricità
In primo luogo, non specificare esattamente il livello di purezza ha un enorme impatto sui costi di investimento, in quanto le aziende possono soddisfare le proprie esigenze investendo in un generatore più piccolo e un compressore d'aria più piccolo. A loro volta, i sistemi più piccoli prevedono costi di manutenzione inferiori. Inoltre, è necessaria meno aria compressa per produrre 1 unità di gas, il che si traduce in costi energetici inferiori.
Vale la pena fare la scelta giusta
Il problema della purezza del gas probabilmente riguarda anche te. La stragrande maggioranza delle applicazioni professionali per azoto e ossigeno non richiede gas di estrema purezza (ad esempio il tipo di purezza offerto dal gas acquistato), e grazie a ciò le aziende possono risparmiare notevolmente. Perché personalizzare la purezza del gas in base alle proprie esigenze è sempre una soluzione ottimale e di massima efficienza.
