Energiåtervinning i kompressoranläggningar

 Antag att en kompressorcentral i en större industri förbrukar 500 kW under 8 000 drifttimmar per år. Detta motsvarar en årlig energiförbrukning på 4 miljoner kWh. Möjligheten att återvinna denna spillvärme via varmluft eller varmvatten är mycket goda. Hela 94 % av kompressorns tillförda energi kan exempelvis återvinnas som 90 °C varmvatten från oljefria skruvkompressorer. Detta innebär att återvinningsåtgärder snabbt betalar sig. Tiden för avkastning på investeringen för energiåtervinning är vanligtvis så kort som 1–3 år. Dessutom är energiåtervinning via ett slutet kylsystem till fördel för kompressorns driftsförhållanden, tillförlitlighet och livslängd. Bland annat på grund av att temperaturnivån blir jämnare och kylvattnet får högre kvalitet. De nordiska länderna är lite av föregångare på det här området och energiåtervinning är sedan länge praxis när det gäller kompressorer. De flesta medelstora till stora kompressorer från de större leverantörerna är idag anpassade för att kompletteras med standardutrustning för återvinning av överskottsvärme.

Fysikens lagar säger att nästan all energi som tillförs en kompressoranläggning kan omvandlas till värme. Ju mer energi som kan återvinnas och användas i andra processer, desto högre blir systemets verkningsgrad.

I många fall kan värmeåtervinningsgraden överstiga 90 % om den energi som fås genom kylning av kompressoranläggningen kan tas till vara effektivt. Avgörande är kylsystemets funktion, avståndet till förbrukningsstället samt graden och kontinuiteten av värmebehovet. När det handlar om stora värmeflöden bör man överväga möjligheten att sälja den återvunna värmeenergin. Energibolag kan vara potentiella kunder och investeringar, delorder och leveranser kan lätt förhandlas. Det går även att spara pengar genom att samordna energiåtervinningen från flera processer.

Energiåtervinning från tryckluftsinstallationer ger inte alltid värme när den behövs och ofta inte i tillräckliga kvantiteter. Om kompressorn har varierande belastning kommer mängden återvunnen energi också att variera. För att återvinningen ska vara praktiskt genomförbar fordras givetvis ett motsvarande stabilt behov av värmeenergi, som normalt fylls genom det ordinarie systemets försorg. Återvunnen spillvärme utnyttjas bäst som komplement till detta ordinarie system. På så sätt används alltid den tillgängliga energin när kompressorn är i drift. För luftkylda kompressorer, som ger ett stort varmluftsflöde med relativt låga temperaturer, är exempelvis direkt uppvärmning av lokaler eller värmeväxling till ett förvärmningsbatteri ett bra alternativ. Den uppvärmda kylluften distribueras med hjälp av en fläkt.När lokalerna inte behöver någon extra värme släpps varmluften ut i atmosfären, antingen automatiskt genom termostatstyrning eller manuellt genom styrning av luftspjället. En begränsande faktor är avståndet mellan kompressorerna och lokalen som ska värmas upp. Avståndet bör vara kort och det bör helst röra sig om angränsande lokaler. Dessutom är möjligheten till återvinning begränsad till årets kallare perioder. Luftburen energiåtervinning är vanligast förekommande vid mindre och medelstora kompressorer. Återvinning av överskottsvärme från kompressorernas kylsystem medför små förluster och kräver bara små investeringar.

Kylvattnet från en vattenkyld kompressor med en temperatur på upp till 90° kan komplettera ett varmvattenflöde. Om varmvatten används till exempelvis tvätt, rengöring eller duschar krävs fortfarande en normal varmvattenberedare till grundkapaciteten. Den energi som återvinns från tryckluftssystemet utgör ett komplement som minskar belastningen på det ordinarie uppvärmningssystemet. Förutsättningarna för energiåtervinning från kompressorer skiljer sig åt, delvis beroende på typen av kompressor. Oljefria kompressorer är även i standardutförande enkla att modifiera för energiåtervinning. Den här typen av kompressorer passar perfekt till integrering i ett varmvattensystem eftersom de ger den vattentemperatur (90 °C) som krävs för effektiv energiåtervinning. I oljesmorda kompressorer är oljan, som ingår i kompressionen, den faktor som begränsar möjligheterna att nå högre kylvattentemperaturer. I centrifugalkompressorer är temperaturnivåerna i allmänhet lägre på grund av det lägre tryckförhållandet per kompressionssteg, och därmed blir också återvinningsgraden lägre. Vattenburen energiåtervinning lämpar sig bäst för kompressorer med motoreffekter över 10 kW. Vattenburen återvinning av energi medför en mer komplicerad installation än luftburen återvinning. Grundutrustningen består av pumpar, värmeväxlare och reglerventiler. Med vattenburen energiåtervinning kan värme distribueras även till mer avlägset belägna lokaler i relativt små rördiametrar (40–80 mm) utan nämnvärda värmeförluster. Den höga utgångstemperaturen innebär att energin kan användas för att höja temperaturen på returvattnet från en normal varmvattenberedare. Därigenom kan den normala värmekällan tidvis stängas av och ersättas av kompressorns spillvärme. Inom processindustrin kan spillvärme från kompressorer även utnyttjas för att öka temperaturen i processen. Även med luftkylda, oljesmorda skruvkompressorer är det fullt möjligt att ordna vattenburen energiåtervinning. Då krävs en värmeväxlare i oljekretsen. Systemet ger dock vatten med lägre temperaturnivå (50–60°) än från oljefria kompressorer.