A fafeldolgozás energiaszerkezete | és energiahatékonysága

1. ábra: ipari tesztkörnyezet

A faipar energiafelhasználásának szerkezete

A fafeldolgozó üzemekben a felhasznált energia alapvetően hő- és villamos energiára különíthető el.
A villamosenergia-felhasználók – a technológiákon belül – az alábbiak:
a) Faipari termelőgépek és berendezések, illetve azok üzemfenntartásához nélkülözhetetlen gép és szerszámkarbantartás energiafelhasználása.
b) Technológiai anyagmozgatás, raktározás gépei és berendezései.
c) Technológiát kiegészítő, kisegítő gépészeti berendezések, mint:

• általános épületgépészet (pl. világítás, kalorikus készülékek… stb.)
• por-forgácselszívó és szállítórendszerek
• szellőztetőrendszerek
• gőz-gáz elszívó rendszerek
• brikettálás, pelletálás berendezései
• egyéb berendezések (pl. kisgépek stb.)

Hőenergia-felhasználók:
a) Technológiai berendezések

• termikus hőkezelő berendezések (szárítók, gőzölők, fanemesítők stb.)
• prések
• felületkezelő berendezések

b) Fűtés, melegvíz-ellátó berendezések.

Projektünk során különféle profilú faipari vállalatok (fűrészipari, bútoripari, parkettagyártással és faházgyártással foglalkozó, valamint brikettet és pelletet előállító vállalatok) energiafelhasználás- szerkezetének vizsgálatát végeztük el. A felméréseink alapján markánsan jelennek meg azok a helyek, ahol nagymértékű az energiafelhasználás.
Az alábbiakban a bútoriparra vonatkozó eredményeink kerülnek bemutatásra.
A fafeldolgozó üzemekben a felhasznált energia alapvetően hő- és villamos energiára különíthető el. Ennek aránya az 1980-as években az általános 80–20 %-ról (hő- és villamos energia arány) – felmérésünk szerint – több modern üzem esetében 50–50%-ra módosult. A villamosenergia-felhasználás esetében a legnagyobb részarányt a technológiai berendezések (45–60%), a por-forgács elszívórendszerek (22–28%) és sok esetben a szárítók kisegítő berendezései – mely a 10%-ot is meghaladhatja (természetesen ha az adott vállalat nem szárítottan vásárolja alapanyagát) – képviselik. A hőigény a technológiai berendezések és az infrastruktúrát kiszolgáló berendezések között oszlik meg 55–45%-ban. Alábbiakban felmérésünkből két példadiagramot (1. és 2. diagram) láthatunk, ahol a villamos- és hőigények megoszlását szemléltetjük a bútoripar esetében.
A 3. diagramon megtekinthető, hogy egységnyi alapanyag/termék előállításához mennyi villamos energia szükséges, és ez hogyan változik a különböző profilú vállalatoknál. Látható, hogy 1 m3 termék előállításához több energia szükséges, mint 1 m3 alapanyag előállításához (mely a melléktermék-keletkezés miatt adódik), ami maga után vonja az önköltség változását is a különböző cégcsoportok között.
Eredményeinknél azonban ki kell hogy hangsúlyozzuk, hogy a fafeldolgozás sokszínűsége miatt – amelyet felmérésünk is tükröz – eltérések vannak az egyes vállalatok energiaszerkezetében. Legjobb példa, ha nézzük az elszívóhálózatok különbözőségeit és visszatáplálások eseti megvalósulását (elég ha csak a filtrációs hőveszteségekre gondolunk, de komplexebben vizsgálva nem mindegy, hogy egy ventilátor motor fordulatszám szabályozott-e, vagy sem), vagy a szárítást, hisz ha egy bútoripari vállalat szárítottan veszi alapanyagát, abban az esetben ezen „energia-tortaszelet” része 0% lesz, ha azonban szárítást végez, akkor mintegy 10% villamosenergia-felhasználása, és akár 45%-os hőigénye is lehet a vállalat összes energiafelhasználásából.

3. diagram: a felmérésünkben szereplő faipari vállalatok adatai alapján az egységnyi alapanyag/ termék előállításához szükséges villamosenergia-igények megoszlása

Az energiahatékonyság-növelés főbb lehetőségeinek összefoglalása

Kutatásaink alapján megfogalmaztuk, hogy melyek azok a területek az energiafelhasználás szerkezetében, melyeken jelentős energiafelhasználás-csökkenés érhető el. Ide tartoznak:

• Szárítók: előzetes felméréseink bizonyítják, hogy hő- és villamos energetikai szempontból ezek azok a helyek, ahol részben a legnagyobb energiafelhasználás történik, így ezen helyeken lehet a legnagyobb energetikai racionalizálást is végrehajtani. Ezt elsősorban az alternatív energiaforrások (pl.: napkollektoros fűtésrásegítés) alkalmazásával, a szárítási menetrendek figyelembevételével végzett hő- és villamosenergia-felhasználás racionalizálásával tudjuk megoldani.
• Por-forgács elszívó rendszerek: a villamosenergia-felhasználás itt a különböző ventilátorok és leválasztók, valamint egyéb kiegészítő berendezéseinek működéséből, míg a megnövekedett hőigény az elszívás során kialakuló munkahelyi légtér légcseréjéből fakadó filtrációs veszteségből adódik. Ezen okok miatt összehasonlító elemzéseket végzünk a hagyományos egy főágas gerincvezetékes por-forgács rendszerek működése, valamint a flexibilis gyűjtőcsatornás technológia–rugalmas megoldások energiafelhasználása között.
• Csarnokok: a megfelelően kialakított rétegrendek következtében, minimálisan mintegy 15–20% transzmissziós hőveszteség-csökkenés érhető el akár régebbi csarnokok szigetelésével is.
• Kompresszorok: a működése során keletkezett hő visszavezetése, visszanyerése akár egyes helyiségek fűtésére.
• Technológia villamos energia felhasználás csökkentésének módjai: nagy energiacsökkentési lehetőség a megmunkálógépeket működtető meghajtómotorok helyett újabb, korszerűbb (jobb teljesítménytényezővel rendelkező motorok) beépítése, valamint frekvenciaváltós hajtásszabályozás alkalmazása. Ezzel közelítőleg mintegy 30%-kal csökkenthető a felhasznált villamos energia mennyisége.
• Elektronikus energiafelügyeleti és teljesítménygazdálkodó rendszer működése: a rendszer segítségével nagymértékben csökkenthető a felhasznált energia, így a szolgáltatónál lekötött teljesítményigény is, valamint az energiafelhasználás túllépésekből származó, jelentős költséggel járó büntetések is elkerülhetők.

A felsorolt energiahatékonyságot növelő lehetőségek további kutatásainak megalapozása végett ipari tesztkörnyezetet alakítottunk ki hő- és villamos mennyiségmérők és kiértékelő rendszer segítségével (1. ábra). Ennek segítségével a vállalat energiaszerkezetét térképezzük fel, így ezt követően hatékony megoldásokat tudunk kínálni az energiafelhasználás csökkentésére. A projekt során kidolgozandó energiafelhasználás csökkentésére irányuló megoldások könnyen és egyszerűen adaptálhatóak lesznek különböző faipari vállalatra, legyen szó akár nagyvállalatról, akár kkv-ról.

Pályázati azonosító: FAENERGH (REG-ND-09-2009-0023)

Prof. dr. Varga Mihály, dr. Németh Gábor, Kocsis Zoltán, Bakki-Nagy Imre Sándor
NYME-FMK, Gépészeti és Mechatronikai Intézet

Tetszett a cikk?