Jak zmniejszyć zużycie energii podczas spawania?

Gdy przez łuk spawalniczy regularnie przepływa prąd o natężeniu wynoszącym nawet 700 amperów, szybko staje się jasne, że spawanie jest procesem pochłaniającym dużą ilość energii. Nasuwa się pytanie: czy jest tu przestrzeń do oszczędzania energii? Odpowiedź brzmi: tak. Kluczową rolę odgrywają energooszczędne urządzenia spawalnicze i procesy spawania. Opisujemy 5 cech, którymi powinno charakteryzować się energooszczędne urządzenie spawalnicze.

Tak ja wiele innych procesów technicznych, spawanie również wpływa na środowisko: zużywa zasoby, takie jak energia, gaz osłonowy, drut spawalniczy i różne części eksploatacyjne, a do atmosfery uwalniany jest dym spawalniczy.

Istnieje wiele możliwości oszczędzania zasobów podczas spawania, począwszy od oszczędzającej zasoby produkcji urządzenia spawalniczego, przez stosowanie trwałych, naprawialnych i nadających się do recyklingu urządzeń, korzystanie z urządzeń wieloprocesowych, aż po zoptymalizowane zastosowanie części eksploatacyjnych. Ale jaki jest potencjał oszczędności, jeśli chodzi o zużycie energii?

Zasadniczo można powiedzieć, że pod względem efektywności energetycznej znaczącą rolę odgrywają właściwości techniczne stosowanego urządzenia spawalniczego. Poza tym: jakie muszą być cechy techniczne urządzenia spawalniczego, aby spawanie za jego pomocą było jak najbardziej energooszczędne?

Technologia inwerterowa zamiast starych analogowych urządzeń spawalniczych

Transarc 500 z technologią inwerterową, wprowadzony na rynek po raz pierwszy w 1981 roku, był krokiem milowym w rozwoju urządzeń spawalniczych i procesów spawania. W porównaniu z powszechnie stosowanymi w tym czasie, stosunkowo prostymi spawarkami analogowymi, inwerterowe urządzenia spawalnicze zużywają nawet o jedną trzecią mniej energii.

O znacznie większej energooszczędności urządzeń inwerterowych w praktyce świadczy fakt, że w porównaniu z urządzeniami analogowymi prawie wcale się nie nagrzewają. Energia pobierana przez urządzenia inwerterowe jest zatem w większości faktycznie wykorzystywana do spawania, a w przypadku urządzeń analogowych niemała ilość energii jest marnowana w postaci ciepła. Inną ważną cechą wyróżniającą jest to, że dzięki mniejszemu transformatorowi inwerterowe urządzenia spawalnicze są bardziej kompaktowe, lżejsze i bardziej mobilne niż urządzenia analogowe.

Tak więc każdy, kto nadal posiada analogową spawarkę, zrobił już wiele w kierunku efektywności energetycznej, po prostu przechodząc na technologię inwerterową.

Urządzenia inwerterowe nie są sobie równe

Jednak nawet między różnymi urządzeniami inwerterowymi występują mierzalne różnice pod względem zużycia energii, w szczególności, że wiodący producenci urządzeń spawalniczych nieustannie dążą do optymalizacji efektywności energetycznej swoich produktów.

Funkcja korekcji współczynnika mocy w nowoczesnych inwerterowych urządzeniach spawalniczych pomaga zwiększyć współczynnik sprawności. W modelach o współczynniku mocy większym niż cos φ 0,95 prawie cała energia pobierana z sieci zasilającej do spawania jest wykorzystywana właśnie do tego celu.

Zasadniczo można powiedzieć, że najnowocześniejsze urządzenia inwerterowe zużywają mniej energii niż urządzenia, które są już nieco przestarzałe. Potwierdza to seria testów przeprowadzonych przez firmę Fronius na początku 2024 roku: w zakładzie przemysłowym porównano bezpośrednio w praktyce nowoczesny model falownika z urządzeniem inwerterowym o nieco starszej technologii. Wynik był jednoznaczny: starsze inwerterowe urządzenie spawalnicze zużywa rocznie o 255 kWh więcej energii.

Jeśli chodzi o koszty prądu związane z pojedynczymi urządzeniami, może to nie mieć większego znaczenia. Jednak przy niezliczonych urządzeniach spawalniczych używanych na całym świecie to, że urządzenie spawalnicze potrzebuje o 255 kWh energii rocznie, ma ogromny wpływ pod względem ogólnego zużycia energii, wymaganej mocy elektrowni i zasobów niezbędnych do wytworzenia energii elektrycznej.

Cyfryzacja zwiększa efektywność energetyczną

Chociaż dalszy rozwój sprzętu nadal odgrywa ważną rolę w spawalnictwie, znaczące innowacje powstają jednak w połączeniu z oprogramowaniem: cyfrowe innowacje stanowią podstawę dla nowych metod i procesów spawania, które sprawiają, że spawanie jest bardziej wydajne, i wpływają na zużycie energii.

Przykładem jest opracowany przez firmę Fronius proces CMT, gdzie CMT oznacza Cold Metal Transfer: wyróżnia się on precyzyjnie regulowanym doprowadzaniem prądu, niezwykle stabilnym łukiem spawalniczym i bardzo niskim ciepłem wprowadzanym do spoiny. Minimalizuje to wypaczenie materiału podstawowego i zmniejsza ilość odrzutów. Te wszystkie czynniki przekładają się na oszczędność energii.

Nowoczesne procesy spawania = szybsze spawanie = mniejsze zużycie energii

Procesy spawania, które zapewniają większe prędkości spawania przy tak samo wysokiej lub lepszej stabilności łuku spawalniczego, również wpływają pozytywnie na zużycie energii. Dobrym tego przykładem jest proces spawania Pulse Multi Control (PMC):

Zoptymalizowany łuk pulsujący zapewnia bardzo stabilny łuk spawalniczy przy niezmiennej lub nawet wyższej jakości spoiny, o 15–20% większą prędkość spawania i odpowiednio mniejsze wprowadzanie energii do materiału podstawowego – w porównaniu z konwencjonalnym łukiem pulsującym. Techniczną podstawą procesów spawania, takich jak PMC, są przede wszystkim cyfrowe stabilizatory wtopienia i łuku spawalniczego.

Chłodzenie dostosowane do wydajności

Uchwyt spawalniczy większości wysokowydajnych urządzeń spawalniczych MIG/MAG jest chłodzony przez płyn chłodzący, a to nie zawsze jest szczególnie energooszczędne: w wielu starszych urządzeniach spawalniczych płyn chłodzący zawsze krąży z tą samą prędkością, niezależnie od tego, ile energii jest doprowadzanej do łuku spawalniczego i ile ciepła powstaje przez to z przodu uchwytu spawalniczego.

Chłodzenie dostosowane do wydajności oznacza, że chłodzenie jest przez cały czas powiązane ze zużyciem energii i tym samym z wytwarzaniem ciepła na uchwycie spawalniczym. Do chłodzenia używana jest tylko taka ilość energii, jaka jest potrzebna do uzyskania optymalnego rezultatu spawania. Pozwala to uniknąć niepotrzebnego chłodzenia, pochłaniającego dużą ilość energii.

A co mogą zrobić bezpośrednio spawacze?

Powyższe punkty odnoszą się do właściwości technicznych, którymi powinno cechować się energooszczędne urządzenie spawalnicze. Jeśli spawacze zdecydują się na nowoczesne i energooszczędne urządzenie inwerterowe, przyczynią się już w znacznym stopniu do oszczędzania energii.

Ponadto zalecane jest skonfigurowanie w urządzeniu nowoczesnych procesów spawania, dzięki którym spawanie może być prostsze, lepsze pod względem jakości i bardziej energooszczędne. Im czystsza będzie praca specjalistów od spawania, tym mniej dodatkowej obróbki będzie wymagane – i tym samym mniejsze będzie ogólne zużycie energii.

Podsumowanie:

Wysoka jakość spoiny i oszczędzanie energii podczas spawania nie są ze sobą sprzeczne – idą ze sobą w parze. Spawacze, którzy przy użyciu nowoczesnych urządzeń spawalniczych wykonują wysokiej jakości spoiny wydajnie, prawie bez rozprysków i oszczędzając przy tym czas, nie tylko wykonują doskonałą pracę. Działają również w sposób zrównoważony w rozumieniu ekologicznym i ekonomicznym – po prostu wykorzystując energię i nasze zasoby naturalne w sposób na tyle wydajny i oszczędny, jak to tylko możliwe.

Chcesz wiedzieć więcej na temat spawania i oszczędzania zasobów? Przeczytaj wpisy „Spawanie i zrównoważony rozwój: czy to do siebie pasuje?” oraz „Zrównoważony rozwój w firmie Fronius: co robimy?”, w których opisujemy ciekawe informacje. A jeśli chcesz dowiedzieć się, jak opóźnić starzenie się swojego urządzenia spawalniczego, polecamy artykuł „8 porad Anti-Aging dla urządzenia spawalniczego”. Miłej lektury!