Onko paineilmajärjestelmällä energiansäästöpotentiaalia laivateollisuudessa?
Hiilineutraalius on monien toimijoiden ja yhtiöiden päämäärä nykyaikasen ilmastonmuutoksen keskellä. Energiatehokkuuden kehittämisellä on mahdollista saavuttaa tämä päämäärä. Teollisuuden eri osa-alueilla on havaittu potentiaalia optimoida energiatehokkuutta eikä laivateollisuus ole tässä poikkeus. Paineilman ollessa yksi vaativista optimoinnin kohteista, on huomiotava siihen liittyvät mahdolliset kehitystoimenpiteet myös laivojen rakentamisen yhteydessä. Onko paineilman energiatehokkuuteen olemassa kehitystoimenpiteitä? Mitä nämä toimenpiteet ovat käytännön tasolla? Mitä vaikutuksia niillä on energiansäästön ja kustannusten kannalta?
Energiatehokas paineilma?
Tämänhetkisessä maailmantilanteessa energiakustannusten nousuun on vaikea vaikuttaa, mutta energiatehokkuuteen voidaan kuitenkin saada tehokkaita tuloksia pienemmilläkin muutoksilla. Paineilmajärjestelmät rasittavat toimijoiden taloutta, eikä niitä pidetä kovinkaan energiatehokkaina niiden energiankäytön suhteen. Paineilman tuottamasta energiasta vain noin 4 % siirtyy itsessään paineilmaan, kun taas loppuosa energiasta muuttuu lämmöksi. On huomattava, että paineilmajärjestelmissä on usein kehitettävää niin tuotannon kuin käytön kohteissa, mutta muutosten tekeminen on aina suunniteltava järjestelmäkohtaisesti.
Laajaosainen paineilmajärjestelmä
Turun telakalla paineilmaa on käytetty telakan alkuajoista lähtien ja sen kysyntä on ollut noususuhtaista. Paineilmaverkostoa on useita kilometrejä niin putkiston kuin letkujen muodossa ja käyttökohteita on ympäri telakka-aluetta aina hiekkapuhalluksesta meriveden sulana pitoon asti. Verkostoon on tehty muutoksia vuosien saatossa ja järjestelmää on paranneltu tarpeen vaatiessa. Vanhemmalla paineilma-asemalla järjestelmä on kattava. Laitteistoon kuuluu mm:
- kompressoreita
- kuivaimia
- suodatuslaitteita
Näiden kaikkien komponenttien hallinta voi olla haastavaa, mutta asiaa helpottaa paikallinen ohjausjärjestelmä.
Aina on potentiaalia kehittää
Paineilmajärjestelmän ollessa toimintakuntoinen voidaan sitä aina optimoida energiatehokkaampaan suuntaan. Useissa paineilmajärjestelmissä on havaittavissa mm:
- painehäviöitä
- automatiikan tai ohjauksen puuttumista
- paineilmavuotoja
- tarpeettoman suuria painetasoja
Näihin on olemassa useita kehitystoimenpiteitä, joista muutamia on käsitelty opinnäytetyössä.
Paineilmajärjestelmän ohjaaminen voi tapahtua niin käsin kuin automaattisen ohjausjärjestelmän avulla. Teollisuuden laitteiden ja komponenttien automatisointi on nykypäivää ja suuremmissa paineilmajärjestelmissä jopa välttämättömyys toimintavarmuuden ylläpitämiseksi. Uuden ohjausjärjestelmän päivittämisen sijaan myös ohjausjärjestelmän optimoinnilla voidaan jo vaikuttaa tarpeettomiin paineilmantuotannon toimenpiteisiin.
Paineilmavuodot ovat yleisimpiä letkuissa ja verkoston liitoskohdissa. Letkujen käyttö on laivateollisuudessa hyvinkin yleistä alueiden muuttuessa jatkuvasti. Tällöin vuotojen määrä voi olla jopa 10 % koko tuotannon kapasiteetista. Tämä vuotomäärä saattaa kustantaa laivateollisuuden toimijalle jopa kymmenien tuhansien eurojen tappiot vuositasolla ja siksi näihin vuotoihin jokaisen tulee kiinnittää huomiota työskennellessään paineilman kanssa. Hyvänä perustana on järjestää työntekijöille koulutuksia ja ohjeistuksia, kuinka toimia paineilmavuodon kohdalla. Vuotojen myötä paineilmaverkoston painetaso alenee, mikä vaikuttaa laitteiden toimintaan. Optimaalisessa tilanteessa vuotojen ollessa minimaaliset, voisi painetasoa laskea tietoisesti ja hallitusti laitteiden ja työkalujen raja-arvojen mukaisesti. Tällöin paineilmakompressorit kuluttavat vähemmän energiaa ja kustannukset pienenevät.
Suosittuna energiatehokkuuden kehittämistoimenpiteenä on rakentaa paineilmajärjestelmälle lämmöntalteenotto. Yleisesti ajatellaan, että kompressorien tuottamasta lämmöstä voidaan hyödyntää yli 90 % muuhun tarkoitukseen. Kompressoreista syntyvää lämpöenergiaa on mahdollista käyttää esimerkiksi huonetilojen lämmittämisessä ja vesikiertoisten laitteiden yhteydessä. Hyödyntämistapoja on lähes rajattomasti ja niiden toteuttaminen on aina järjestelmäkohtaista.
Sähkön hyödyntäminen paineilman tilalla voi olla myös luova ratkaisu. Laivateollisuudessa käytetyt paineilmatyökalut on mahdollista korvata sähkö- tai akkukäyttöisillä työkaluilla, jolloin niiden käyttö ja liikuteltavuus työpisteiden välillä helpottuisi. On kuitenkin huomioitava niiden heikkoudet, kuten akkujen käyttöikä. Akkuteknologian ollessa vahvassa nosteessa kannattaa vaihtoehtoa pitää kuitenkin silmällä tulevaisuudessa.
Kunnossapidon rooli on tärkeässä asemassa niin paineilmatyökalujen kuin koko muun järjestelmän tuotantovarmuuden ylläpitämiseksi. Luotettavan asiantuntemuksen ja kunnossapitosuunnitelman avulla tuotetaan käytännöllinen ohjeistus eri komponenteille ja täten myös ennakoidaan mahdollisia vikatilanteita. Tällöin paineilmajärjestelmän varaosat ja korvaavat laitteet ovat helposti saatavilla ja asiantuntija pystyy toimimaan vaativissakin tilanteissa kyseisen toiminnon ylläpitämiseksi. Niin vanhemmilla kuin uudemmillakin paineilma-asemilla on varmasti paljon potentiaalia kehittää energiatehokkuuttaan ja toimenpiteitä tähän on lukuisia. Jokainen toimenpide tulee kuitenkin suunnitella aina järjestelmäkohtaisesti, jotta siitä saa parhaimman mahdollisen hyödyn irti.
Lähteet
Tuomaala, J. 2023. Turun telakan paineilma-aseman energiaselvitys – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.