圧縮空気のコストを削減し、エネルギーを節約する方法

漏れの修理、圧力設定の調整、エネルギー回収、そしてシステムのアップグレードで、性能を損なうことなく、圧縮空気の電気代を 20 〜 35% 以上削減できます。

このガイドでは、即効性のある対処から長期的なアップグレードまで、実践的で実行可能な戦略を紹介します。日々のオペレーションを管理している方でも、効率化のためのビジネスケースを構築している方でも、ここで必要な情報が得られます。

多くの工場では、圧縮空気が実際にどれほどコストのかかるものかを十分に認識していません。「単なるユーティリティの一つ」として扱われがちですが、実際には、工場内で最もコストの高いエネルギー消費源の一つです。

エネルギーコストを計算する簡単な計算式は次のとおりです。

例：

90 kW コンプレッサを年間約 6，000 時間運転し、平均負荷率75％（0.75）でモーター効率 0.92（IE3 モータで一般的）の場合、電気コストは 1 kWh あたり約 31円 で、コンプレッサを運転するための年間電気エネルギーコストは 約1 ,364万円 です。

ちょっとした変化ではありませんよね？

従来の固定速度コンプレッサーでは、一般的に電気がライフサイクルコスト全体の約 76% を占めています。しかし、最新の可変速駆動 (VSD) コンプレッサー、特に内部永久磁石モータ (iPM) を使用するアトラスコプコの可変速モデルでは、エネルギーシェア が 35 〜 50% 低下する可能性があります。つまり、保守費用と購入価格だけを考慮していると、実際にかかる本当のコストを見落としてしまっているということです。

クイックヒント：コンプレッサーの使用状況（運転時間、圧力、デューティサイクル）の把握を始めましょう。省エネ効果（コスト削減）を証明するために、そのデータが必要になります。

漏れは、圧縮空気システムで最も一般的かつ高コストな問題のひとつです。そして、それらの多くは気付かれないまま放置されています。

7 バールで 1 mm の漏れがあると、約 1.2 リットル / 秒が無駄になり、年間 11万円~ 14万円 のコストがかかります。漏れが50カ所、または100カ所あったら？何千ものエネルギーが無駄になります。

次のことから始めてみましょう。

• まずは、静かな時間帯に基本的な音による点検を行ってください。
• 継手部分に石けん水を吹きかけ、泡立ちで漏れを発見します。
• 超音波リーク検知は、圧縮空気の流出によって発生する高周波音を特定します。
  この方法は、生産現場が騒がしい環境下でも、システム稼働中でも機能するため、日常的な点検や大規模設備の調査に最適です。
• サーマルカメラは、配管や継手、接続部周辺の温度差を可視化することで漏れを検知するのに役立ちます。特に、手が届きにくい場所の点検や、詳細な調査で疑わしい漏れを確認する際に非常に有効です。

修理の優先順位付け：

• 未使用のドロップ配管
• 摩耗したホースやシール
• 継手およびカップリングの漏れ

漏れによる 0.1 bar の圧力損失ごとに約 1% のエネルギーがかかります。

リーク検出を定期的な習慣にしましょう。四半期ごとの調査が理想的です。特に振動や経年劣化した機器では、漏れの形成が止まることはありません。

圧力についてお話ししましょう。システムを「少し高い」圧力で稼働させると、考えているよりもコストがかかる可能性があります。

システム圧力が 1 bar 上昇するごとに、エネルギー消費量が約 7% 増加します。

多くの施設では、以下を補うために必要な圧力より 1 〜 2 バール高く稼働しています。

• 圧損
• 汚れたフィルター
• 不適切な配管設計

圧力を上げる代わりに、次のことを試してみましょう。

1. 使用場所で圧力を測定し、コンプレッサーの圧力設定と比較して圧力損失を特定します。
2. 配管、フィルタ、コネクタにおける損失を特定
3. フィルターの詰まりが空気の流れを妨げる前に交換する

例 ：90 kW システムの圧力を 7.5 bar から 7.0 bar に下げると、電力単価や稼働時間に応じて、年間約 40～50万円 を節約できます。

ヒント：空気分配用の配管システムを設計する際は、将来の拡張を考慮してください。将来的に空気需要が増加する可能性があるため、最初から口径の大きい配管を使用することを検討します。工場でよくある問題として、エア供給能力は増強されていく一方で、配管システムはそのまま変更されないケースがあります。その結果、配管が細すぎて圧力損失が大きくなり、運用コストが大幅に増加してしまうことがあります。

ボーナス：生産状況が許すのであれば、夜間や週末には自動的に圧力を下げるように設定してください。これにより大幅なコスト削減が期待できます！

圧縮空気は無料ではありません。そのため、必要のない場所で圧縮空気を使用することは、窓からお金を投げ捨てるようなものです。

一般的な原因は以下の通りです。

• ブローオフによる清掃（代わりに低圧のエアムーバーを使用する）
• 電気キャビネットの冷却（渦冷却器またはファンを試す）
• オペレータ冷却（ファン付き）
• 部品の乾燥（エアナイフまたはホットエアブロワを使用）
• 混合または攪拌（機械式ミキサーがより安価）

35-40 m³/ 時を消費する単一のブローオフノズルは、年間 1，500€ から 2，500€ のコストがかかります。効率的な代替品に交換することで、コストを 50% 以上削減できます。

ヒント：エアステーションの近くに「1分あたりのエア使用コスト」を表示したサインを設置しましょう。このような見える化をするだけでも、ムダな使用の削減につながります。

可変速駆動 (VSD) コンプレッサーは、需要が変動するシステムでエネルギー消費量を削減する優れたソリューションです。

実は、エアコンプレッサが消費するエネルギーの大部分（90〜95%）は、圧縮空気ではなく“熱”に変わっています。

空気圧縮に使用されるエネルギーの最大 94% を熱として回収できます。たとえば、年間 4，000 時間稼働する 75 kW コンプレッサは、年間 25 万 kWh を超える回収可能な熱エネルギーを生成でき、これは約 €15，000 の暖房コスト削減に相当します。

熱回収システムの投資回収期間は、通常、システム構成と地域のエネルギーコストに応じて 1.5年から 3年の範囲です。

ヒント：最適なサイズ選定と統合を行うために、コンプレッサー選定の段階で熱回収システムを計画しましょう。

メンテナンスを省くことで時間を節約できるかもしれませんが、コストがかかります。

メンテナンスが不十分な場合、エネルギーコストが 10 〜 25% 増加する可能性があり、さらに予定外のダウンタイムは含まれていません。

重要なチェックリスト：

• メンテナンススケジュールに従って吸気フィルターを交換する（または圧力損失が増加する場合は早期に交換する）
• インラインフィルターエレメントは、メンテナンススケジュールに記載されている通り、または毎年のいずれか早い時点で交換する必要があります。
• オイルセパレータは 4，000-8，000 時間ごと - モデルと作業条件によって異なります。
• 冷却ファンを定期的に点検し、クーラーを清掃して、最適で効率的な性能を確保してください。
• 駆動系がベルト駆動の場合は、四半期ごとにベルトの張りを点検してください。
• 潤滑油レベルと状態を毎月監視する

漏れのあるドレンは空気を無駄にします。もし旧式のタイマードレンを使用している場合は、圧縮空気の無駄を防ぐためにゼロロスドレンへの切り替えを検討してください。

清潔で換気の行き届いたコンプレッサールームは性能を向上させます。吸気温度が 4℃ 下がるごとに、効率が約 1％ 向上します。

隠れたコスト削減のチャンスをすべて見つけるには、圧縮空気の総合診断がいちばん確実です。

監査を行うと、特に長年の間に再設計されずに使われてきたシステムでは、通常15〜30％ものエネルギー削減効果が見つかります。

圧縮空気は欠かせないものですが、高コストである必要はありません。

22 kW のような小規模なシステムでも、適切な戦略を採用することで、以下を実現できます。

• エネルギーを 30% 以上節約
• 機器の寿命の延長
• 稼働時間と信頼性の向上
• 施設の二酸化炭素排出量を削減

まずは基本から始めましょう。漏れを直し、圧力を計測し、必要なときに設備を更新する。そして、すでに支払っているコストを回収しましょう。