การนำพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปในระบบอัดอากาศกลับมาใช้ใหม่

พลังงานความร้อน (thermal energy) เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่มนุษย์เราได้มาจากหลายแห่งด้วยกัน สามารถเปลี่ยนรูปมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง หรือมาจากดวงอาทิตย์  พลังงานไฟฟ้า พลังงานความร้อนใต้พิภพ  หรือเกิดจากปฏิกิริยาเคมี ผลของความร้อนทำให้สารเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิสูงขึ้น หรือมีการเปลี่ยนสถานะไป ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และนอกจากนพลังงานเหล่านี้ล้วนแต่มีความสำคัญในการทำกิจกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

แล้วคุณทราบไหมคะว่าระบบอัดอากาศที่คุณใช้งานอยู่นั้นมีการสูญเสียพลังงานความร้อนที่เหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตทำให้คุณเสียผลประโยชน์ไปโดยไม่รู้ตัว แต่บทความนี้จะช่วยให้คุณสามารถนำพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปในระบบอัดอากาศกลับมาใช้ใหม่ (Compressed Air Heat Recovery) ให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้ โดยการติดตั้งระบบ energy recovery ซึ่งจะช่วยให้คุณประหยัดพลังงานได้มากขึ้น เพราะในโรงงานอุตสาหกรรม ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมดในโรงงานคิดเป็น 80% ของต้นทุนการผลิตเลยทีเดียว การกู้คืนหรือนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่จึงเป็นอีกวิธีที่ช่วยคุณลดต้นทุนค่าใช้จ่ายในโรงงาน

ระบบอัดอากาศแบบครบวงจรในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่นั้นกินไฟมากถึง 500 กิโลวัตต์ต่อการใช้งาน 8,000 ชั่วโมงต่อปี เมื่อเทียบการใช้งานต่อปีแล้วทำให้เห็นว่ามีการใช้ไฟมากถึง 4 ล้านกิโลวัตต์ต่อปีเลยทีเดียว  โดยพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปในระบบอัดอากาศสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 94% เช่น น้ำร้อนอุณหภูมิ 90°C ที่เหลือทิ้งจากจากเครื่องอัดอาศหรือปั๊มลมแบบสกรูชนิดไร้น้ำมัน (Oil-free screw air compressor) แต่หากเรานำพลังงานความร้อนในส่วนนี้มาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้ ก็จะช่วยละการใช้พลังงานและประหยัดค่าใช้จ่ายไปได้มาก ซึ่งการนำพลังงานความร้อนกลับมาใช้ใหม่นี้จะช่วยให้คุณสามารถคืนทุนได้ในระยะเวลารวดเร็วเพียง 1-3 ปี นอกจากนี้ พลังงานความร้อนที่นำกลับมาใช้ใหม่ด้วยระบบทำความเย็นแบบปิด (closed cooling system) จะช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม (air compressor) ความน่าเชื่อถือและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มลม เนื่องจากระดับอุณหภูมิที่เท่ากันและน้ำหล่อเย็นที่มีคุณภาพสูง

หากคุณต้องการลดการใช้พลังงานภายในโรงงานด้วยการนำพลังงานความร้อนที่สูญเสียไปในระบบอัดอากาศกลับมาใช้ใหม่ เราอยากจะบอกว่าวิธีนี้บางครั้งก็ไม่ได้ผลเสมอไป เพราะบางครั้งระบบอัดอากาศของคุณมีการใช้งานที่ผันผวน ไม่คงที่ ปริมาณพลังงานที่นำกลับมาใช้ใหม่จะแปรผันตามกาลเวลา ทำให้ไม่เพียงพอต่อการใช้งาน หากคุณต้องการใช้วิธีนำความร้อนที่สูญเสียไปในระบบอัดอากาศกลับมาใช้ใหม่จริงๆ ก็ควรมีการใช้งานระบบอัดอากาศที่คงที่เพื่อให้การกู้คืนเป็นไปได้  การนำพลังงานความร้อนกลับมาใช้ใหม่ถือเป็นแนวคิดที่ดีในการลดการใช้พลังงานและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดร์ออกไซด์ไปในตัว วิธีนี้จะสามารถใช้งานได้ก็ต่อเมื่อเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม (air compressor) กำลังทำงาน เทคโนโลยีสมัยใหม่มักติดตั้งระบบระบายความร้อนแบบ air-cooled ภายในเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม (air compressor) โดยตรงมากกว่าการติดตั้งแยกในภายหลัง ซึ่งให้อัตราการไหลของลมร้อนในปริมาณที่สูงเป็นอากาศอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ หลักการคือการแลกเปลี่ยนความร้อนหรือให้ความร้อนโดยตรงเข้าสู่อาคารแทนการใช้ฮีทเตอร์ในต่างประเทศ โดยอากาศที่ได้รับการระบายความร้อนแล้วจะถูกกระจายโดยใช้พัดลม

เมื่ออาคารนั้นได้รับความร้อนเพียงพอแล้ว ลมร้อนที่เหลือจะถูกระบายออกสู่ชั้นบรรยากาศ ทั้งแบบอัตโนมัติที่ควบคุมด้วยเทอร์โมสตัท (thermostat) หรือควบคุมด้วยตนเองด้วยแดมเปอร์ (air damper) แต่ก็มีข้อจำกัดคือระยะห่างระหว่างเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม (air compressor) กับอาคารควรอยู่ติดกัน นอกจากนี้ปริมาณที่กู้คืนนั้นอาจจะมีจำกัด เนื่องจากเราต้องการฮีทเตอร์แค่เพียงช่วงฤดูหนาวของปีเท่านั้น การนำพลังงานความร้อนในรูปแบบอากาศกลับมาใช้ใหม่ (Air-cooled systems) สามารถทำได้ตั้งแต่เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมที่มีขนาดเล็กไปจนถึงขนาดกลาง ผลคือประหยัดต้นทุนด้านพลังงานเนื่องจากเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างเกิดประโยชน์สูงสุด

แต่การนำพลังงานความร้อนในระบบอัดอากาศกลับมาใช้ใหม (Compressed Air Heat Recovery) นั้นก็มีข้อกำหนดหรือเงื่อนไขเบื้องต้นอยู่ ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามขนาดของเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม (air compressor) แต่ละประเภท  ซึ่งการติดตั้งระบบกู้คืนหรือกำนำพลังงานความร้อน

• เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมสกรูแบบน้ำ (water screw air compressor) สามารถทำได้ง่าย เหมาะสำหรับติดตั้งระบบทำน้ำร้อน (heating system) ในตัว เนื่องจากน้ำที่เหลือทิ้งในระบบมีอุณหภูมิสูง 90°C เราจึงควรนำพลังงานความร้อนนี้กลับมาใช้ใหม่ให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด 

• สำหรับเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมชนิดหล่อลื่นด้วยน้ำมัน (oil-injected screw air compressor) จะมีน้ำมันปนเปื้อนอยู่ในกระบวนการบีบอัด ทำให้มีข้อจำกัดในการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่  

• ในส่วนอุณหภูมิของน้ำจากเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมชนิดแรงเหวี่ยง (centrifugal compressors) จะมีระดับอุณหภูมิต่ำกว่าเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบทั่วไป เนื่องจากอัตราส่วนแรงดันต่ำกว่าการบีบอัด ซึ่งจะเป็นข้อจำกัดในการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ของปั๊มลมชนิดนี้  

การนำพลังงานความร้อนในระบบอัดอากาศกลับมาใช้ใหม่จะช่วยลดความจำเป็นในการซื้อพลังงาน เนื่องจากไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการใช้งานฮีทเตอร์ นอกจากนี้ยังลดต้นทุนการใช้งานอีกด้วย  ด้วยเหตุนี้้จึงทำให้โรงงานผลิตของคุณมีกำไรเพิ่มขึ้นและช่วยให้บรรลุเป้าหมายการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และการใช้พลังงานโดยที่ไม่กระทบต่อสังคมและสิ่งแวดล้อม