Elastyczne systemy zasilania pomagają zmniejszyć emisje, utrzymać zasilanie i poprawić wyniki finansowe.
Do czego potrzebny jest system energetyczny? Prawdopodobnie musi pracować ciężej, mądrzej i w bardziej zrównoważony sposób, aby zasilać operacje w przyszłości. Wieloletnie podejście polegające na skonfigurowaniu systemu elektrycznego i zapomnieniu o nim do czasu, aż coś się zepsuje lub zmienią się wymagania produkcyjne, nie jest już wystarczające.
Ekstremalne zjawiska pogodowe, przerwy w dostawie prądu i rosnące koszty energii stwarzają poważne wyzwania dla całodobowych operacji produkcyjnych. Jednocześnie organizacje dążą do przyspieszenia postępów w realizacji celów środowiskowych, społecznych i związanych z zarządzaniem (ESG) oraz celów zerowych netto. Osiągnięcie postępów na wszystkich tych frontach wymaga kreatywnego, strategicznego, holistycznego i specyficznego dla danej lokalizacji podejścia, które jest zgodne z celami biznesowymi.
Zrównoważony rozwój w przemyśle polega na pozyskiwaniu bardziej przystępnej cenowo, odpornej i czystej energii – zabezpieczając infrastrukturę na przyszłość. Ostatecznie daje to przewagę konkurencyjną.
Jesteś lepiej przygotowany do radzenia sobie z nieoczekiwanymi sytuacjami, takimi jak przerwa w dostawie prądu, wzrost cen lub inny nagły wpływ na lokalne systemy energetyczne. Ewolucja koszyka energetycznego i wykorzystanie sprawdzonych strategii i narzędzi może zapewnić odporne i przystępne cenowo dostawy energii.
Projekty związane z energią odnawialną mogą również wzbudzać znaczne emocje w organizacji i poza nią. W przeciwieństwie do projektów efektywnościowych, są one widoczne, namacalne i stanowią źródło dumy dla pracowników, którzy mogą zobaczyć ich bezpośredni wpływ. Uznanie to pomaga wzmocnić wewnętrzne wsparcie i przyczynia się do ogólnego sukcesu inicjatyw dekarbonizacyjnych.
Stworzenie podstaw dla bardziej odpornych, zdekarbonizowanych systemów energetycznych
Nie ma jednego uniwersalnego podejścia do modernizacji i dekarbonizacji systemów energetycznych. Jednak potrzeba elastycznych systemów energetycznych do zasilania operacji przemysłowych jest uniwersalna. Realizacja tego celu wymaga strategii spełniających określone wymagania organizacyjne i obiektowe. To, co należy wymienić, zmodernizować lub dodać, będzie się różnić w zależności od lokalizacji, krytycznych procesów, wieku istniejącego sprzętu i systemów oraz innych czynników.
Skąd wiadomo, od czego zacząć i jaka strategia będzie najbardziej sensowna? Opierając się na latach ciężko zdobytego doświadczenia, badanie inżynieryjne jest kluczowym pierwszym krokiem. Ta kompleksowa analiza pomoże określić zakres i wymagania dla witryny, zapewniając, że projekt przyniesie pożądane rezultaty. Badanie powinno ocenić istniejący sprzęt i zasugerować niezbędne modernizacje, zapewniając mapę drogową do stworzenia infrastruktury energetycznej, która będzie wspierać cele biznesowe w przyszłości.
Jedno z podejść do transformacji energetycznej obraca się wokół koncepcji „wszystko jako sieć” – ramy, która zamienia tradycyjnych konsumentów energii w proaktywnych producentów energii, którzy mają dwukierunkową relację z lokalnym zakładem energetycznym. Jednym ze sposobów może być realizacja projektów związanych z czystą energią w obszarach, w których można wywrzeć największy wpływ, w tym w regionach, w których koszyk energetyczny jest nadal w dużej mierze uzależniony od paliw kopalnych. Projekty te pomagają kontrolować koszty energii, zwiększają odporność energetyczną i spełniają wytyczne regulacyjne. Ale jak dokładnie ta strategia sprawdza się w rzeczywistych warunkach przemysłowych?
Dekarbonizacja w akcji w zakładzie produkcyjnym Eaton w Arecibo
Niedawno zakończyliśmy projekty związane z czystą energią w naszym zakładzie produkcyjnym Arecibo w Puerto Rico, gdzie produkujemy wyłączniki używane w domach, budynkach i zastosowaniach przemysłowych. Oto dwa wnioski z tych projektów.
1. Najlepszą energią jest ta, której się nie zużywa, dlatego podjęliśmy działania mające na celu zwiększenie efektywności energetycznej w zakładzie.
2. Mikrosieć solarno-magazynowa zapewnia nową kontrolę nad naszymi dostawami energii i kosztami, obejmując 5 megawatów (MWac) fotowoltaiki i około 1,1 MW akumulatorów (wraz z istniejącymi generatorami lokalnymi).
Łącznie środki te zwiększają odporność, zmniejszając zużycie energii o 45%, redukując emisje o 7 100 ton metrycznych i znacznie zwiększając naszą odporność przy jednoczesnym zmniejszeniu rocznych wydatków na energię o prawie 20%.
Co ważne, zdolność mikrosieci do wytrzymania huraganu kategorii 5 zapewnia, że krytyczne operacje produkcyjne mogą pozostać online w obliczu ekstremalnych warunków pogodowych.
Mikrosieć Arecibo równoważy energię pochodzącą z różnych źródeł, w tym z lokalnych paneli słonecznych, systemów magazynowania energii i istniejących generatorów rezerwowych. Ta elastyczność pozwala obiektowi na utrzymanie działania nawet podczas przerw w dostawie prądu, skutecznie „izolując” się od zewnętrznych zakłóceń. Podczas normalnej pracy mikrosieć generuje energię odnawialną, która może być przechowywana, zużywana na miejscu lub nawet wprowadzana z powrotem do lokalnej sieci, pomagając zmniejszyć obciążenie infrastruktury regionalnej, jednocześnie obniżając nasze koszty energii.
Skupienie się na zrównoważonym rozwoju w naszych zakładach w Puerto Rico jest częścią naszej szerokiej inicjatywy mającej na celu redukcję emisji dwutlenku węgla o 50% do 2030 r., zgodnie z celami naukowymi. Nasze podejście obejmuje różne inicjatywy, w tym modernizację efektywności energetycznej, zaangażowanie zakładów w celu zmniejszenia zużycia energii, rozproszone zasoby energetyczne na miejscu, pozyskiwanie energii odnawialnej poza zakładem i zielone kontrakty na dostawy.
Wykorzystanie mikrosieci i DER do zwiększenia odporności przemysłu
Systemy mikrosieci równoważą miejsce, czas i sposób zużycia energii elektrycznej. Zapewniają kontrolę nad lokalnymi źródłami energii i mogą umożliwiać wyspowe zasilanie z sieci, aby utrzymać zasilanie nawet wtedy, gdy sieć jest wyłączona. Systemy te są wysoce adaptowalne i skalowalne, umożliwiając obiektom integrację wielu DER w czasie, takich jak panele słoneczne, turbiny wiatrowe i systemy magazynowania energii. Ta elastyczność pozwala zakładom przemysłowym zdywersyfikować swój koszyk energetyczny, zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i obniżyć koszty energii.
Co więcej, w miarę jak branże elektryfikują swoje operacje i rozbudowują infrastrukturę ładowania pojazdów elektrycznych, mikrosieci mogą zapewnić dodatkową potrzebną moc energetyczną na miejscu, minimalizując jednocześnie modernizację usług.
Ponadto systemy mikrosieci, takie jak ten, który pomaga zasilać nasz zakład produkcyjny Arecibo, mogą umożliwić firmom sprzedaż nadwyżek energii z powrotem do sieci w okresach szczytowego zapotrzebowania. Tworzy to nowe źródła przychodów, jednocześnie przyczyniając się do ogólnej stabilności sieci.
Pokonywanie wyzwań technicznych związanych z wdrażaniem mikrosieci
Pomyślne wdrożenie mikrosieci wymaga starannego planowania i współpracy z kluczowymi interesariuszami, w tym dostawcami technologii, partnerami finansowymi i lokalnymi przedsiębiorstwami użyteczności publicznej. Na przykład nasz projekt Arecibo został sfinansowany w modelu „energia jako usługa” (EaaS). Podejście to przeniosło inwestycję z wydatków kapitałowych na wydatki operacyjne, ułatwiając naszej firmie inwestowanie w zrównoważoną infrastrukturę energetyczną.
Z technicznego punktu widzenia, jednym z głównych wyzwań przy wdrażaniu mikrosieci jest zapewnienie harmonijnego działania wszystkich komponentów systemu. Wymaga to:
- Zoptymalizowana architektura sterowania
- Precyzyjna synchronizacja między źródłami energii
- Bieżące dostrajanie systemu
Konieczne może być również przeprowadzenie audytu istniejących systemów energetycznych, aby upewnić się, że komponenty takie jak rozdzielnice mogą obsługiwać nowe źródła energii.
Kluczowe znaczenie ma również uwzględnienie środowiska i wymagań dotyczących odporności. Na przykład silne wiatry mogą mieć ogromny wpływ na zainstalowaną bazę paneli fotowoltaicznych, a do projektantów systemów należy interpretacja lokalnych przepisów i norm budowlanych w celu opracowania systemu montażowego, który wytrzyma obciążenie wiatrem w danym miejscu.
Stanowe lub lokalne przepisy budowlane zawierają wytyczne dotyczące obliczeń obciążenia wiatrem i ograniczeń dla danego obszaru. Wzory te uwzględniają wiele aspektów systemu fotowoltaicznego i środowiska, w tym historyczne dane dotyczące wiatru, nachylenie paneli, odległość od dachu lub fundamentu, wybór materiału stojaka i rodzaj stężenia.
Ochrona komponentów mikrosieci
Oprócz ochrony modułów fotowoltaicznych i systemów regałowych przed wiatrem, istnieją możliwości ochrony innych komponentów mikrosieci, takich jak generatory i baterie akumulatorów, poprzez zapewnienie, że są one zamknięte we wzmocnionej konstrukcji. Konstrukcje te będą również musiały spełniać wymagania lokalnych przepisów budowlanych dotyczących usztywnień wiatrowych, inżynierii konstrukcyjnej, ciężaru dachu i innych.
Istotne jest, aby fundamenty i konstrukcje wsporcze stosowane dla dowolnego komponentu mikrosieci były dostosowane do zamierzonego obciążenia i potencjalnych warunków środowiskowych. Może to stanowić wyzwanie przy próbie modernizacji istniejącego dachu za pomocą modułów fotowoltaicznych i regałów. Strukturalne wzmocnienie istniejącego dachu jest często nieopłacalne, dlatego powszechne są naziemne instalacje fotowoltaiczne na żelbetowej podkładce zaprojektowanej dla lokalnego środowiska.
Ponieważ wiele projektów związanych z energią odnawialną jest finansowanych w ramach umów zakupu energii (PPA), właściciel projektu jest odpowiedzialny za bieżącą konserwację. Umowa PPA określa obowiązki w zakresie konserwacji, a zaangażowanie zespołów operacyjnych i konserwacyjnych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jasności ról i obowiązków. Ważne jest również, aby rozważyć, kto przejmie konserwację systemu i czy możliwe będą aktualizacje.
Stworzenie skalowalnego planu dla przyjaznej dla klimatu infrastruktury energetycznej
Droga w kierunku zdekarbonizowanej, odpornej przyszłości energetycznej wymaga starannego planowania, współpracy i strategicznych inwestycji. Mikrosieci i systemy energii odnawialnej są niezbędnymi narzędziami do poruszania się po zmieniającym się krajobrazie energetycznym, a firmy, które priorytetowo traktują zrównoważony rozwój, mają lepszą pozycję do rozwoju w dłuższej perspektywie.
Podczas gdy potrzeby każdego zakładu są unikalne, wspólnym czynnikiem jest potrzeba elastycznych, skalowalnych rozwiązań energetycznych, które wspierają zwiększoną elektryfikację i integrację odnawialnych źródeł energii. Zespoły zarządzające zakładami odgrywają kluczową rolę w prowadzeniu swoich obiektów przez tę transformację, zapewniając, że systemy energetyczne są nie tylko niezawodne, ale także gotowe na skalowalne projekty optymalizacji energetycznej. Oto kilka strategii, które można wdrożyć już dziś, aby zoptymalizować wydajność i pomóc w zabezpieczeniu przyszłych operacji, jednocześnie przygotowując grunt pod dalsze inwestycje w dekarbonizację:
- Nadaj priorytet poprawie efektywności energetycznej: Najlepsza energia to ta, której nie zużywasz. Od systemów oświetleniowych po sprzęt napędzany silnikiem, istnieją niezliczone możliwości zmniejszenia zużycia energii, obniżenia kosztów i poprawy zrównoważonego rozwoju.
- Integracja DER: Dodanie lokalnych systemów energii odnawialnej, takich jak fotowoltaika, może znacznie obniżyć zarówno rachunki za energię elektryczną, jak i emisję dwutlenku węgla. Systemy te można zaprojektować tak, aby spełniały określone potrzeby energetyczne każdego obiektu.
- Magazynowanie energii: Systemy magazynowania energii zapewniają przedsiębiorstwom przemysłowym elastyczność w korzystaniu z samodzielnie wytworzonej energii w okresach wysokiego zapotrzebowania lub gdy sieć jest niedostępna. Pomaga to zmniejszyć opłaty za szczytowe zapotrzebowanie i jeszcze bardziej obniżyć rachunki za media.
- Postaw na cyfryzację: Inteligentne systemy zarządzania energią i narzędzia cyfrowe zapewniają wgląd w zużycie energii w czasie rzeczywistym, umożliwiając bardziej wydajne operacje, konserwację predykcyjną i lepsze podejmowanie decyzji.
- Wczesna współpraca z zakładami energetycznymi: Każde przedsiębiorstwo energetyczne ma własny zestaw wymogów dotyczących połączeń międzysystemowych i programów motywacyjnych. Wczesne zaangażowanie pomaga zapewnić, że projekty są odpowiednio dobrane i zgodne z przepisami, zmniejszając opóźnienia i nieprzewidziane koszty.
Budowanie bardziej zrównoważonego jutra zaczyna się już dziś
W naszym coraz bardziej zelektryfikowanym i skoncentrowanym na zrównoważonym rozwoju świecie na firmach spoczywa presja, aby rozwijać bardziej wydajną infrastrukturę energetyczną. Wykorzystując transformację energetyczną wraz z postępem w technologiach cyfrowych i zaawansowanych systemach sterowania, można stworzyć bardziej elastyczne i skalowalne systemy energetyczne, które przyspieszą realizację celów organizacji w zakresie dekarbonizacji i pomogą zwiększyć zyski.
Dzięki wdrożeniu DER i systemów mikrosieci istnieją możliwości zmiany sposobu, w jaki systemy energetyczne wspierają bardziej zrównoważoną i rentowną przyszłość dla firm. Fundusze regionalne i federalne oraz zachęty podatkowe sprawiają, że dekarbonizacja jest bardziej osiągalna niż kiedykolwiek wcześniej.
Tworząc elastyczne systemy energetyczne, można zbudować podstawy dla bardziej odpornych i zrównoważonych operacji oraz uzyskać większą kontrolę nad kosztami energii.
Richard Gorzé jest starszym globalnym menedżerem ds. energii w firmie Eaton.
