A száraz helyiség szabályozásának a harmat-/fagypont tekintetében mindössze 2 °C-kal történő szigorításával az akkumulátorgyártók akár 30% energiát is megtakaríthatnak.

A Vaisala termékvonal-menedzsere, Antti Viitanen

A Vaisala termékvonal-menedzsere, Antti Viitanen, elmagyarázza, miért eredményezhetnek a pontos és stabil harmatpont-érzékelők jelentős energiamegtakarítást az akkumulátorgyártás páramentesítésének mérésében és szabályozásában.

A -40 °C-os vagy annál alacsonyabb harmatpont fenntartása jelentős energiát igényel az akkumulátorgyártás folyamatos páramentesítéséhez. Ez az igény az akkumulátorkémiák elkerülhetetlen következménye, és a folyamatbiztonságos körülmények fenntartásának alapvető feltétele, Mona azonban úgy véli, hogy létezik egy gyakran figyelmen kívül hagyott lehetőség az energiafogyasztás csökkentésére: a páramentesítés szabályozását vezérlő harmatpont-érzékelő pontossága.

Az akkumulátorgyártás száraz helyiségei a legnagyobb energiaigényű ipari környezetek közé tartoznak. A -40 °C-os vagy annál alacsonyabb harmatpont fenntartása jelentős energiát igényel a folyamatos páramentesítéshez. Ez az igény az akkumulátorkémiák elkerülhetetlen következménye, és a folyamatbiztonságos körülmények fenntartásának alapvető feltétele, ugyanakkor létezik egy gyakran figyelmen kívül hagyott lehetőség az energiafogyasztás csökkentésére: a páramentesítés szabályozását vezérlő harmatpont-érzékelő pontossága.

Ha a harmatpont-érzékelők hajlamosak az eltolódásra, és évente csak egyszer végzik el a szervizelésüket, akkor a páramentesítés szabályozásának konzervatív alapjelet kell alkalmaznia a mérési bizonytalanság ellensúlyozására. Ennek eredményeként a száraz helyiség gyakran több fokkal alacsonyabb harmatponton üzemel, mint amire szükség lenne. A további 2 °C-kal alacsonyabb páratartalom körülbelül 30%-kal nagyobb energiafogyasztást jelenthet a szükségesnél. A jó hír az, hogy a túlzott szárításnak ugyanez a 2 foka pontos és stabil harmatpontméréssel kiküszöbölhető, ami közvetlenül 30%-os energiamegtakarítást eredményez — a célértékek vagy a termékminőség megváltoztatása nélkül.

Miért van ilyen nagy hatása 2 °C-nak?

A cél-harmatpont és a páramentesítés energiaigénye közötti kapcsolat nem lineáris. Ahogy csökken a cél-harmatpont, úgy nő exponenciálisan a levegő nedvességtartalmának eltávolításához szükséges energia. -40 °C-os harmatpontnál már a kis eltérések is aránytalanul nagy energiakövetkezményekkel járnak. Ha a gyakorlati üzemeltetési pontot mindössze 2 °C-kal, -42 °C-ról visszaállítjuk -40 °C-ra, jelentősen csökken a páramentesítő reaktivációs hőterhelése, ami megtakarítást eredményez. Az alacsonyabb, például -45 °C-os vagy -50 °C-os alapjeleknél a szabályozás pontosításából származó megtakarítás még nagyobb.

Ezért kell a harmatpont-érzékelőnek a páramentesítés szabályozási körének középpontjában állnia. Ha az érzékelő a valóságosnál 2 °C-kal magasabb, azaz nedvesebb értéket jelez, a páramentesítő a szükségesnél intenzívebben működik. Ha az érzékelő a valóságosnál 2 °C-kal alacsonyabb, azaz szárazabb értéket jelez, fennáll a specifikáción kívüli üzemelés kockázata. Mindkét esetben a pontatlan mérés potenciális költséget jelent az energiafogyasztás, a kihozatal, a termékminőség és a folyamatbiztonság szempontjából.

Hogyan szüntetik meg a pontos érzékelők a különbséget?

A Vaisala DRYCAP® technológiája két integrált mechanizmussal kezeli az érzékelő szintjén jelentkező eltolódást. Az első egy automatikus kalibrálási funkció, amely időszakosan felmelegíti az érzékelőt, majd a lehűlési görbe alapján korrekciós eltolást alkalmaz. Ezzel automatikusan helyreállítja az érzékelő alapvonalát, még mielőtt jelentős érzékelő-eltolódás halmozódna fel. A második az érzékelő öblítési funkciója, amely elpárologtatja a vegyi szennyeződéseket, mielőtt azok módosíthatnák a mérést. Ezek a funkciók együttesen olyan mérési stabilitást biztosítanak, amely tiszta alkalmazásokban lehetővé teszi a szokásos kalibrálási időközök két évre történő meghosszabbítását. Ez a megbízhatósági szint jelentősen csökkenti azt a bizonytalanságot, amely miatt a tervezők biztonsági tartalékot kénytelenek beépíteni az alapjelekbe.

Az érzékelő elhelyezése tovább erősíti ezt a hatást. Azok a szabályozások, amelyek elsősorban a száraz helyiség visszatérő levegőjét mérő harmatpont-szondára támaszkodnak, nem pedig a páramentesítő befújt levegőjét mérő érzékelőre, biztosítják a helyiség tényleges körülményeinek legközvetlenebb és legstabilabb leképezését. A visszatérő levegő mérése figyelembe veszi a helyiségen belüli tényleges nedvességterhelést, még akkor is, ha az emberek és a folyamatok által okozott terhelés változik, így a páramentesítő szabályozási köre számára a legjobban hasznosítható jelet biztosítja. A visszatérőlevegő-csatornában megfelelően elhelyezett, stabil és kalibrált érzékelővel a páramentesítő a valós szárítási igényhez, nem pedig a legrosszabb esetre vonatkozó feltételezéshez igazítható.

A pontosság mint energiahatékonysági stratégia

Az akkumulátorgyártás száraz helyiségeinek üzemeltetési energiaköltsége az iparág bővülésével nem fog csökkenni. A gigagyárak több nagy páramentesítőt üzemeltetnek folyamatosan, a nap 24 órájában. A túlzott szárítás halmozódó hatása a teljes telepített állományban jelentős. A páramentesítés energiafelhasználásának 30%-os csökkentése egy teljes gyártóüzemben mind az üzemeltetési költségek, mind a CO2-kibocsátás szempontjából számottevő eredmény. Ennek eléréséhez nincs szükség új folyamat-előírásokra vagy az akkumulátorkémia megváltoztatására. Pontos, stabil és megfelelően karbantartott érzékelőkkel megvalósítható. Azoknál a gyártóknál, amelyek nem vizsgálták felül a közelmúltban az érzékelők kalibrálási programját, vagy nem biztosak abban, hogy jelenlegi alapjele-ik szükségtelen biztonsági tartalékot tartalmaznak-e, ez lehet a kiindulópont.

A pontos harmatpontmérés nem csupán a minőség-ellenőrzésről szól. A száraz helyiségben ez az egyik legközvetlenebbül alkalmazható energiahatékonysági eszköz.