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「壓力」就是「助力」——壓縮空氣與節約能源

2004/11/05 經濟部能源局 點閱人次: 495

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▓撰文:陳 芃

在生活周圍,除了電力、油品、氣體燃料之外,其實還有其他種類的能源,只是大家未能注意到,壓縮空氣就是其中之一。利用高壓的空氣推動各式機器與工具,不但乾淨、方便,同時還可以儲存,是現代生活的好幫手。

壓縮空氣(Compressed Air)並不是什麼複雜的東西,小朋友們常玩的空氣槍、灌飽的氣球放手咻的一聲飛出去,就是壓縮空氣原理最簡單的說明。只要利用高壓流體會向低壓區域流動的道理,將空氣加壓儲存後,就能產生出動力供給使用。

在美國,壓縮空氣已經被視為是除了電力、瓦斯、自來水之外的第四項公用事業,廣泛做為各行各業中的動力來源,包括工業上各式應用,以及小型手工具的使用。在許多時候,壓縮空氣能提供較其他能源方便、靈活、多元的運用,更有些特殊用途非得靠它達成不可。

由電力衍生的幫手

舉例來說,在汽機車的修理商家中,壓縮空氣就是必備的工具。只要一具空壓機、一個儲氣桶,配上一根長長的橡皮管,輪胎打氣靠它,裝卸螺絲的扳手以及各式的氣動工具都得靠它。有了壓縮空氣,不必再使用雙手死命的用力,只要輕輕一彈指,強大的空氣驅動力就能完成各種工作。

除此之外,壓縮空氣更是廣泛地應用在各式各樣的工廠之中,在加壓、攪拌、霧化、混合等工作上,壓縮空氣就是最好的幫手。當然,壓縮空氣雖然也算是能源的一種,但必須得靠電力推動馬達帶動空壓機加壓空氣後儲存,不過其所能產生出的效益,卻常比使用電力更高。因為空壓機將電力轉換成壓縮空氣,然後再利用其去推動各式設備,可較各式設備分別安裝馬達減少總電力消耗,並降低總能源成本。

雖然大眾不常注意到壓縮空氣,但並不代表它不重要。根據統計,美國每年花費在壓縮空氣上的電力竟高達15億美元以上,由此可見壓縮空氣的重要性。不過,在使用的背後,如何讓壓縮空氣能夠有更好的效率、節約電力同時產生更大的效能,是使用壓縮空氣最重要的考量。

省氣更要省電

簡單來說,使用馬達將空氣加壓到一定程度後儲存,就可以使空氣因壓力差轉變成能源;而當壓縮空氣的壓力下降至一定程度時,馬達會再次加壓補充壓力。在一定的使用量之下,馬達加壓的次數越少當然越省電。

此時,在高壓下之系統是否能完全密閉就是一大關鍵。根據美國能源部(Department of Energy,DOE)資料顯示,一般工廠的壓縮空氣洩漏量達30~50%,平白耗用許多電力,成為壓縮空氣效能的頭號敵人。另一方面,如果能採用更高效率的空壓機,配合最佳效率的控制系統,將能省下更多的電力。

其實壓縮空氣的裝置成本並不高,以美國為例,調查結果顯示購買壓縮空氣系統的金額僅佔12%,另維修佔12%,卻有76%的金額是用於電力消費之上。為此,DOE訂出全美工廠壓縮空氣系統的節能目標為50~70%,希望能夠大幅改善這樣的情況。

美國的節約之道

位於美國奧勒岡州波特蘭市的SAV-AIR公司,成功研發出一套用於管理工業壓縮空氣的系統,其能整合於原有的壓縮空氣系統之中,發揮監控與管理的功能,並且提升系統的可靠程度,同時節約能源。

這套管理系統的原理在於,僅在需要時才使用它。簡單來說,壓縮空氣系統在操作時通常得避免停止而造成產品中斷,但是如此一來,這些系統的操作情況,就無法能達到最低的成本、最高的品質,或是最高的生產力等最佳狀況。在這個原則之下,使用SAV-AIR公司的管理功能,監督控制壓縮空氣系統的狀況,將能夠每年省下50%的電力費用。

SAV-AIR公司的管理系統原理,主要是透過降低壓縮空氣的浪費,自然能減少電力的支出。在系統裝置的初始,SAV-AIR公司會先在壓縮空氣系統上裝設感應器,對該系統電力、馬達、壓力等方面展開監控;在掌握情況後,由管理系統進行模擬測試,並提出最佳化的管理方案。

影響日趨廣大

在美國,包括非營利組織(Non-Profit Organization)的西北能源效率聯盟,以及奧勒岡、愛達荷、蒙坦那、華盛頓等各州政府,還有許多相關團體,對於SAV-AIR均採取支援的態度,一致希望能夠達成加強能源效率的目標。

目前國內對於壓縮空氣的使用與節能,包括中技社節能服務中心等單位,均提供使用者有關於壓縮空氣節能的規劃與服務。優點眾多、未來應用範圍將更為擴大的壓縮空氣,如能在自身的效率上更加精進,將是有效提升國家整體能源效率的一條大道。


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