圧縮空気はなぜ電気代が高い？｜空気を圧縮するのにエネルギーが必要な理由

圧縮空気とはコンプレッサ（空気圧縮機）で空気を吸い込み、圧力を高めた空気のことです。エアシリンダを動かす動力として使われるほか、切りくずや水分を吹き飛ばすエアブロー、塗装、バルブの開閉など工場のさまざまな場面で活躍しています。

電気や水と同じように配管で工場全体に届けられることが多く、生産を支える基盤のひとつです。手軽に使える一方で、その空気をつくるためにどれだけの電気が使われているかは意外と知られていません。

空気は目に見えない小さな粒（分子）の集まりで、粒はいつも飛び回りながら周りへ広がろうとしています。この空気を狭い空間に押し込むには、押し返してくる力に逆らって押し続けなければなりません。しかも空気は縮めるほど押し返す力が強くなるため、圧力を上げるほど大きな力が必要になります。コンプレッサはこの押し込む仕事をモーターで行っており、その動力源が電気です。

自転車の空気入れを使い続けると、ポンプの先が温かくなることがあります。これは主に空気が押し縮められて温度が上がるためです。コンプレッサの中でも同じことが起きていて、圧縮に使った力は空気を温める熱に姿を変えます。

圧縮されて熱くなった空気は、そのままでは配管や機器に悪影響を与えます。そのためコンプレッサの中で冷やしてから送り出されますが、このとき取り除いた熱の多くは外へ捨てられています。一般的にコンプレッサに入れた電気エネルギーの大部分は、圧縮の過程で熱に変わるとされています。

つまり電気を使って空気を押し縮めても、その多くは熱として手放されます。圧縮空気として現場に届くのは一部にすぎず、配管を流れる間の圧力の低下によってさらに目減りします。圧縮空気が高いエネルギーといわれる根本的な理由はここにあります。

コンプレッサは工場の中でも特に電気を多く使う設備で、一般的に工場全体の消費電力のおよそ2〜3割を占めるといわれています。工場によって差はありますが、照明や空調と比べても大きな割合です。

割合が大きくなるのは熱の問題に加えて使われ方にも理由があります。圧縮空気は多くの設備で共通して使われるため、生産中は長時間の連続運転になりがちです。また機種や制御方式によっては、空気をほとんど使っていない時間にも一定の電力を消費し続ける場合があります。

圧縮空気の電気代には、生産に使われない空気の分も含まれています。その代表がエア漏れです。圧縮空気の処理機器メーカーであるオメガエアは、漏れによる損失が供給している空気全体の25%以上に達することもあると紹介しています。漏れは設備を使っていない夜間や休日も止まらず、1日24時間、1年365日続きます。その結果として誰も空気を使っていないのにコンプレッサが何度も動き出し、電気を消費することになります。

もうひとつのムダが必要以上に高い圧力設定です。圧力を高くするほど空気を押し縮めるための力が増え、消費電力も大きくなります。一般的には設定圧力を0.1MPa下げるだけでも数%の電力削減につながるとされていますが、効果は機種や使用条件によって異なります。

電気代を押し上げる主なムダ

空気そのものは無料なので、圧縮空気はコストが見えにくいエネルギーです。電気代を考えるときは、コンプレッサの消費電力と送り出している空気の量をセットで見ることが基本になります。同じ量の空気を少ない電力でつくれるほど効率がよく、この指標は比動力（1分間に1m³の空気をつくるのに必要な電力）と呼ばれます。

あわせて圧縮空気1m³あたりの単価を把握しておくと、エア漏れやエアブローのムダを金額で説明しやすくなります。目に見えないエネルギーを数字に置き換えることが、電気代を考える第一歩です。