Giảm tiêu thụ điện năng và lượng khí thải CO2 của bơm truyền động chất lỏng

"Nhiều hơn là nhiều hơn" không còn đúng nữa. Hệ thống sưởi ấm tiên tiến của Leybold giảm mức tiêu thụ điện năng trung bình 15% và cũng cung cấp thời gian khởi động nhanh hơn đáng kể lên đến 50% so với hệ thống sưởi ấm thông thường trong bơm khuếch tán và bơm tăng áp dầu. Bộ điều khiển hiệu quả năng lượng giúp giảm thêm chi phí bằng cách điều chỉnh nguồn cấp nhiệt để giảm lượng khí thải carbon.

Bơm khuếch tán và bơm tăng áp dầu là một số công nghệ tạo chân không cao cũ nhất vẫn được sử dụng ngày nay. Tiến sĩ Wolfgang Gaede, nhà vật lý người Đức và người tiên phong trong kỹ thuật chân không, đã phát triển bơm khuếch tán vào năm 1915. 

Trong những thập kỷ tiếp theo, bơm truyền động chất lỏng được phát triển hơn nữa để tối ưu hóa tốc độ bơm và lưu lượng khí. 

Tuy nhiên, khi lưu lượng khí của bơm tăng lên, nhu cầu năng lượng cũng tăng lên tương ứng. Người ta nhanh chóng tin rằng "nhiều hơn là nhiều hơn" và nhu cầu sưởi ấm tiếp tục tăng. Ngay cả ngày nay, bơm tăng áp dầu với công suất bình bay hơi trên 50 kW cũng không phải là điều hiếm gặp. Khi chúng tôi đo tỷ lệ tiêu thụ điện năng và hiệu suất bơm, bơm khuếch tán và bơm phun không được biết là bơm chân không hiệu quả năng lượng nhất. Chúng chủ yếu được sử dụng vì hiệu suất vượt trội: tốc độ bơm cao, không có bộ phận hao mòn xoay, dễ xử lý và có độ bền cao. Trong nhiều lĩnh vực, vẫn không có giải pháp thay thế nào khác, khiến bơm khuếch tán trở thành giải pháp hoàn hảo cho nhiều ứng dụng chân không cao cho đến ngày nay. 

Liên quan: Tìm hiểu thêm về các ứng dụng của bơm khuếch tán trong bài viết của chúng tôi Khi nào bơm khuếch tán là lựa chọn đúng đắn?

Hiện nay vẫn còn nhiều bơm truyền động chất lỏng cũ, thường không có bộ điều khiển và hoạt động liên tục, tiêu thụ một lượng năng lượng khổng lồ. 

Một tỷ lệ rất nhỏ năng lượng được bơm khuếch tán sử dụng thực sự để bơm. Một lượng lớn hơn nhiều (khoảng 80%) được sử dụng để làm mát, trong khi 15-20% khác được giải phóng dưới dạng nhiệt thải. Ngày nay, công nghệ hiện đại cho phép cải thiện đáng kể mức tiêu thụ năng lượng. Bơm tiết kiệm năng lượng hiện đại với bộ điều khiển có thể tiết kiệm đến 50% năng lượng tiêu thụ so với bơm cũ.

Bơm truyền động chất lỏng (với kích thước mặt bích trên 250mm) thường không thể dễ dàng thay thế bằng công nghệ chân không cao thay thế vì các tùy chọn tiết kiệm năng lượng như bơm turbo phân tử có tốc độ bơm thấp hơn nhiều, chi phí đầu tư cao và không phù hợp trong nhiều ứng dụng vì chúng đơn giản là không đủ chắc chắn. Ước tính có khoảng 25.000 bơm khuếch tán được lắp đặt trong các cơ sở công nghiệp. Và trên toàn cầu, việc sử dụng bơm cũ, kém hiệu quả góp phần đáng kể vào ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, lượng khí thải carbon của công nghệ này có thể được cải thiện đáng kể thông qua hiện đại hóa. 

Hầu hết các nhà sản xuất vẫn sử dụng hệ thống gia nhiệt cũ - các tấm có cuộn dây gia nhiệt, tấm gia nhiệt hoặc các bộ phận gia nhiệt khác được vặn dưới buồng bay hơi của bơm. Hiệu quả năng lượng của chúng đã giảm do trước tiên phải làm nóng dầu thông qua đế rắn chống dẫn điện của bơm. Phần lớn năng lượng được sử dụng cũng bị mất vào môi trường thông qua các cạnh và sàn phụ. 

Hệ thống gia nhiệt tiên tiến trong bơm khuếch tán và bơm tăng áp dầu của Leybold cho phép cải tiến đáng kể bằng cách đưa bộ phận gia nhiệt vào bình bay hơi với dầu. Điều này làm giảm bất kỳ tổn thất nhiệt nào do điện trở tiếp xúc với các bộ phận gia nhiệt bên ngoài khác. Tất cả nhiệt phát ra đi trực tiếp vào dầu bơm và mất năng lượng được giảm thêm bằng cách cách nhiệt bổ sung trên buồng bay hơi. Chỉ riêng những biện pháp này đã làm giảm mức tiêu thụ điện năng trung bình 15% so với các hệ thống sưởi thông thường. Một ưu điểm khác của việc gia nhiệt trực tiếp là thời gian gia nhiệt nhanh hơn đáng kể, ít hơn đến 50% so với hệ thống gia nhiệt tấm hoặc tấm phân đoạn thông thường. Ngoài ra, tùy thuộc vào ứng dụng và do thời gian khởi động ngắn hơn, bơm có thể được bật trong thời gian rất ngắn, nghĩa là tiết kiệm thêm năng lượng.

Bơm khuếch tán chỉ cần công suất làm nóng đầy đủ trong giai đoạn làm nóng. Trong quá trình vận hành bình thường hoặc khi ở chế độ chờ, thực tế cần ít năng lượng hơn khoảng 30-70%. Tuy nhiên, theo truyền thống, bơm hoạt động liên tục ở công suất sưởi đầy đủ, khiến nhiều dầu bay hơi và sau đó ngưng tụ hơn mức thực tế cần thiết cho công suất hút cần thiết. "Nhiều hơn là nhiều hơn" không còn đúng nữa, vì nhiều công suất hơn không cung cấp thêm bất kỳ công suất bơm nào. 

Sử dụng Bộ điều khiển Hiệu quả Năng lượng do Leybold phát triển cũng có thể mang lại khả năng tiết kiệm thêm: 

• Bộ điều khiển liên tục đo nhiệt độ hơi dầu, duy trì nhiệt độ ở mức nhiệt cần thiết không đổi. Nếu buồng bốc hơi đủ nóng, nguồn cấp nhiệt sẽ được điều chỉnh và mức tiêu thụ điện năng giảm đáng kể. 

• Do tiêu thụ điện năng giảm, tuổi thọ của cả bộ gia nhiệt và chất lỏng bơm được kéo dài. Căng thẳng nhiệt trên các bộ phận hao mòn cũng được giảm bớt do hoạt động của bơm được điều khiển bằng công suất, tăng tuổi thọ theo tỷ lệ. Điều này cũng giúp giảm chi phí bảo trì tổng thể. 

• Vì trung bình ít hơi dầu được tạo ra hơn, hơi dầu ít hơn cũng cần ngưng tụ trên các thành bên trong của bơm, điều này cũng có thể có nghĩa là tiết kiệm cho hệ thống làm mát. Nhiệt độ của nước làm mát được điều chỉnh để sử dụng ít nước làm mát hơn khi ít ngưng tụ dầu hơn. Điều này làm giảm cả chi phí và phát thải carbon gián tiếp. 

Liên quan: Tìm hiểu thêm trong bài viết của chúng tôi Bơm chân không có thể tốn nhiều hơn bạn nghĩ: Dưới đây là 5 cách để tiết kiệm

Ví dụ: Vận hành bơm khuếch tán 50.000 l/giây trong thời gian sử dụng trung bình 20 năm (xấp xỉ):

Giả sử công suất sưởi trung bình là 10kW cho các thiết bị được lắp đặt trên toàn thế giới, hiện đại hóa chúng bằng bơm truyền động chất lỏng có thể giảm phát thải CO₂ toàn cầu hơn 6 triệu tấn!

Liên quan: Hãy xem 5 mẹo này để giữ cho bơm khuếch tán của bạn hoạt động trơn tru.  

Trong nhiều năm, Leybold đã liên tục theo đuổi sự phát triển của công nghệ bơm truyền động chất lỏng, để công nghệ này có thể phù hợp với việc sản xuất các sản phẩm tương thích với môi trường cả hiện tại và trong tương lai.

Cả người vận hành nhà máy và OEM đều nên hỏi xem công nghệ bơm truyền động chất lỏng mà họ đang sử dụng, hoặc dự định sử dụng, có hiện đại hay không. Sử dụng các sản phẩm tiên tiến có thể dẫn đến tiết kiệm chi phí lớn và cải thiện dấu chân carbon.

Các nhà khai thác cũng nên hỏi xem họ có đủ điều kiện để được tài trợ hay không bằng cách làm cho quá trình sản xuất của họ hiệu quả năng lượng hơn. Nhiều tiểu bang hỗ trợ việc sử dụng các sản phẩm tiết kiệm năng lượng với cả ưu đãi thuế và tiền thưởng.

*Hỗn hợp năng lượng Đức 2021: 401g CO2 mỗi KWh (Nguồn "Blog báo cáo điện")

**Chi phí điện công nghiệp trung bình ở Đức: 0.135 €/kWh