Aria compressa e sostenibilità: come migliorare l’efficienza energetica negli impianti industriali

L'aria​‍​‌‍​‍‌ compressa è una delle risorse più utilizzate nelle industrie moderne, dall'automazione alla manifattura.

Tuttavia, l’utilizzo di aria compressa è una delle cause di maggior consumo di energia elettrica delle aziende. In media, infatti, l’uso di aria compressa può incidere di circa il 10% sulla spesa elettrica totale di un'azienda, arrivando anche a toccare il 40% negli impianti ad alto utilizzo.

Una gestione inefficiente può comportare quindi alti sprechi di energia e, di conseguenza, costi operativi elevati.

Per questo motivo, migliorare l’efficienza degli impianti ad aria compressa è fondamentale per le aziende che vogliono migliorare la propria competitività abbassando i costi. Le aziende, infatti, possono ridurre notevolmente i costi energetici e la propria impronta energetica intervenendo sulla riduzione degli sprechi e migliorando le prestazioni dei propri ​‍​‌‍​‍‌compressori.

Ridurre gli sprechi: perdite di aria e manutenzione preventiva

Nell’industria, l’aria compressa è una risorsa strategica, ma una parte significativa può disperdersi attraverso perdite nelle tubazioni e nei componenti senza che ciò sia immediatamente evidente. Anche piccole perdite, se trascurate, incidono sui consumi energetici e aumentano i costi operativi. In un impianto mal mantenuto si stima che fino al 20-30% dell’aria compressa generata venga persa a causa di falle nel sistema.
È dunque fondamentale eseguire controlli periodici per individuare e riparare queste dispersioni.

Tecniche avanzate, come l’uso di rilevatori ad ultrasuoni o sonde acustiche, permettono di identificare anche le perdite non udibili a orecchio nudo nascoste in linee, raccordi o valvole. Una volta mappate, tali perdite vanno eliminate tempestivamente, poiché limitare le dispersioni consente di recuperare rapidamente i costi di intervento e migliorare l’efficienza complessiva.

Una semplice fuga d’aria da 3 mm di diametro può costare oltre 1000 € all’anno in energia sprecata se non corretta, con un corrispondente aumento delle emissioni di CO₂.

Una manutenzione preventiva regolare – che includa la sostituzione di componenti usurati (guarnizioni, valvole, giunti, ecc.) e controlli su compressori ed essiccatori – è quindi vitale per mantenere il sistema efficiente e sicuro.

Infine, utilizzare componenti di qualità come tubi certificati per l’aria compressa e raccordi a tenuta aiuta a prevenire perdite e garantire prestazioni costanti nel tempo.

Ottimizzazione della pressione e della distribuzione dell’aria

Un elemento cruciale per aumentare l'efficienza è l'ottimizzazione della pressione operativa del sistema pneumatico. Molto spesso, gli impianti lavorano a pressioni eccessivamente alte, con un conseguente spreco energetico.Vale​‍​‌‍​‍‌ la pena ricordare che ridurre la pressione di rete di 0,1–0,15 bar (circa 2 psi) può portare a un risparmio energetico del compressore di circa l’1%.

Per ottimizzare l’efficienza è essenziale mantenere la pressione di esercizio al livello più basso possibile, evitando pressioni in eccesso ​‍​‌‍​‍‌inutili.

Parallelamente, è cruciale minimizzare le perdite di carico all'interno della rete di distribuzione.

Cadute di pressione significative possono derivare da una rete non ottimale (tubazioni di diametro insufficiente, curve e raccordi che generano resistenza, o componenti allentati/corrosi), costringendo i compressori a un lavoro maggiore per assicurare la pressione richiesta.

Una progettazione efficiente della rete si basa sull'uso di tubazioni dimensionate correttamente e materiali resistenti alla corrosione, garantendo connessioni sigillate e percorsi lineari.

Un altro fattore critico è l'uso di filtri e separatori sempre efficienti. Elementi filtranti ostruiti aumentano il differenziale di pressione nel tempo, con conseguente incremento del consumo energetico per compensazione. La sostituzione programmata dei filtri e un regolare drenaggio della condensa sono azioni essenziali per prevenire tali sprechi e assicurare un flusso d'aria senza ostacoli.

Infine, dotare l’impianto di adeguati serbatoi di accumulo (receiver) consente di gestire i picchi di domanda senza far intervenire immediatamente nuovi compressori, stabilizzando la pressione e ottimizzando i cicli di carico/scarico. Una capacità di stoccaggio sufficiente permette di evitare avvii frequenti dei compressori e di assorbire i transitori, migliorando l’efficienza globale del sistema.

Tecnologie e strategie per l’efficienza energetica dell’aria compressa

Oltre ad una corretta manutenzione e regolazione dell’impianto, esistono tecnologie avanzate e strategie operative che possono migliorare di molto l’efficienza energetica degli impianti di aria compressa:

Compressori a velocità variabile (VSD) – L’utilizzo di compressori con inverter (drive a velocità variabile) consente di modulare automaticamente la portata d’aria fornita in funzione della domanda reale dello stabilimento. Ovvero, il motore del compressore rallenta quando la domanda è bassa ed accelera nei momenti in cui la richiesta cresce, evitando così sprechi di energia durante i cicli a vuoto. In impianti caratterizzati da un carico variabile, i VSD possono apportare risparmi di energia elettrica molto interessanti, anche del 20-30% rispetto a compressori a velocità fissa.

Recupero del calore – Gran parte dell'energia elettrica consumata da un compressore viene convertita in calore durante la compressione dell’aria. Se non si dispone di un sistema di recupero, allora questo calore viene semplicemente disperso nell’ambiente. Grazie all’installazione di un circuito di recupero termico (scambiatore di calore aria/acqua o aria/olio) è possibile riutilizzare tra il 70 ed il 90% dell’energia elettrica consumata dal compressore. Il calore recuperato può essere utilizzato per riscaldare i locali, produrre acqua calda di processo o preriscaldare altre utenze termiche, riducendo così l’acquisto di energia termica e le emissioni di CO2.

Ugelli ad alta efficienza – Un’applicazione spesso trascurata riguarda i consumatori finali dell’aria compressa ad esempio per soffiaggi o pulizie pneumatiche. L’impiego di ugelli speciali a elevata efficienza, che sfruttano l’effetto Venturi per aspirare aria ambiente, consente di amplificare il flusso riducendo però il consumo di aria compressa. Questi ugelli possono ridurre il fabbisogno fino al 35% per la stessa attività, abbattendo anche rumore e rischi per la sicurezza associati ai soffiaggi.

Controllo intelligente e monitoraggio digitale – Per massimizzare l’efficienza, i moderni impianti possono essere dotati di sistemi di controllo centralizzato in grado di gestire più compressori in parallelo, accendendo e spegnendo le unità in modo coordinato. Questo garantisce che ogni compressore operi nel suo range ottimale di efficienza e che vengano evitati funzionamenti in contemporanea non necessari.

L’efficienza energetica come vantaggio sostenibile

Come abbiamo potuto vedere, migliorare l’efficienza energetica degli impianti ad aria compressa offre una serie di benefici convergenti.

Dal punto di vista economico, ogni intervento mirato – dalla riparazione delle perdite all’upgrade dei compressori – produce risparmi tangibili sui costi di esercizio, spesso con tempi di ritorno dell’investimento brevi.

Per quanto riguarda l’ambiente invece, la riduzione degli sprechi porta a minori emissioni di gas serra associate alla produzione di elettricità.