Energia to dzisiaj produkt deficytowy, ale bardzo potrzebny. W przemyśle jest zużywany na każdym etapie funkcjonowania firmy. W niektórych branżach jest najkosztowniejszym surowcem wykorzystywanym w produkcji.
Firmy od dawna szukają oszczędności i możliwości ograniczenia zużycia energii. Wydaje się, że wyczerpano już wszystkie dostępne sposoby na proste oszczędności. Systemy informatyczne pozwalają na przykład na optymalne sterowanie procesami, co jest podstawą ograniczenia zużycia energii i tym samym obniżenia kosztów.
Podchodząc w praktyce do oszczędzania energii w zakładzie, upatruje się postępów w radykalnych przedsięwzięciach, takich jak: zmiana wykorzystywanych technologii, modernizacja linii produkcyjnych itp. Oczywiście takie działania przynoszą skutek, ale barierą są tu koszty inwestycji. Paradoksalnie okazuje się, że nie stać nas na oszczędzanie.
Czy oszczędność energii to równocześnie duże nakłady inwestycyjne? Często to te mniej spektakularne działania, sumując się, zaczynają przynosić znaczące wymierne korzyści. Tam, gdzie to możliwe, warto odzyskać ciepło spalin, dostosować wydajność pomp do potrzeb, właściwie zaprojektować wentylację, system zasilania sprężonym powietrzem czy zastosować przemiennik częstotliwości.
Systemy informatyczne i automatyzacja pozwalają tak sterować i dopasowywać do potrzeb różne procesy i zdarzenia, że uzyskujemy zupełnie nową jakość. Dzięki wykorzystaniu narzędzi informatycznych można również ograniczyć koszt zakupu energii. Wiąże się to z optymalizacją mocy zamówionej, opracowaniem grafików zużycia energii, kontrolowaniem bieżącego zużycia, w tym w okresach nieprodukcyjnych.
Piotr Słociński z firmy Numeron uważa, że kluczową dla nowego podejścia w systemach związanych z zarządzaniem użytkowania energią, jest zmiana definicji informatycznego systemu odczytowego, który dotychczas stanowiła jedynie zainstalowana centralnie aplikacja komputerowa. Dziś na informatyczny system odczytowy składa się zarówno sama aplikacja, jak i cała infrastruktura odczytowa, którą stanowią wysoko specjalizowane urządzenia akwizycyjno-transmisyjne zabudowane w układach pomiarowych odbiorców energii elektrycznej.
Programy do zarządzania energią
Jak mówi Lech Walaszek z PPH Promaco – szukając tego typu rozwiązań, należy zwrócić uwagę na wiarygodność oferenta. Niezwykle ważne jest doświadczenie instalatora i analiza wstępna planowanej instalacji. Nawet dobry i sprawdzony system, źle zainstalowany, nie da spodziewanych efektów. Promaco jest dystrybutorem i od trzech lat instaluje na rynku polskim opatentowane urządzenia do oszczędności i poprawy jakości energii elektrycznej pod nazwą Power Optimizer. Jak podaje firma, zależnie od rodzaju obciążenia uzyskujemy oszczędności energii elektrycznej nawet do 25%. Okres zwrotu inwestycji następuje już po 12–14 miesiącach eksploatacji, zależnie od rodzaju, czasu pracy, obciążenia w ciągu miesiąca i wykorzystania mocy nominalnej obciążenia. Oddziaływanie PO na obwód elektryczny to między innymi: zmniejszenie strat energii elektrycznej, obniżenie temperatury pracy przewodników i urządzeń, co wydłuża ich żywotność i wycisza pracę, redukcja zakłóceń w usprawnianym obwodzie, w tym zmniejszenie zawartości harmonicznych, poprawa współczynnika mocy. Power Optimizer ma deklarację zgodności z dyrektywami Unii Europejskiej związanymi z bezpieczeństwem użytkowania, ochroną zdrowia i ochroną środowiska.
Jak mówi Małgorzata Turek z firmy Numeron, trudno mówić o szczególnych cechach systemu, który zawsze jest dopasowywany indywidualnie do klienta, czyli w większości przypadków każda „sztuka” jest ciut inna od pozostałych. Warto zaznaczyć, że jeśli chodzi o systemy odczytowe, firma była prekursorem takich rozwiązań na rynku. Program Energia dla środowiska DOS pojawił się w 1995 r., by trzy lata później mieć już swoją wersję pod Windows. System iEnergia to zintegrowane, multifunkcjonalne narzędzie, które sprawdza się też u konsumentów mediów energetycznych, zarówno tych największych, gromadzących dane pomiarowe z kilku tysięcy punktów pomiarowych, jak i tych mniejszych, dysponujących opomiarowaniem jednego lub kilku punktów. Przydatne są zwłaszcza takie moduły, jak ePlan – dedykowany tym odbiorcom, którzy przygotowują grafiki zapotrzebowania energii elektrycznej lub innych mediów. Ma mechanizmy hierarchii i automatyzacji pewnych procesów, chętnie wybierany przez odbiorców energii elektrycznej zaopatrujących się w to medium na warunkach rynkowych (TPA). Kolejny przydatny dla użytkowników energii moduł to Prognoza, umożliwiający prognozowanie krzywych zużycia energii elektrycznej (lub innych mediów) w oparciu o szereg informacji wejściowych, takich jak prognozy pogody, plany produkcyjne, dane historyczne.
Evolution System jest jedną z niewielu firm, które oferują rozbudowany system bez konieczności zakupu kosztownego oprogramowania i serwerów. Jak mówi Jacek Wysocki z Evolution System, przy szukaniu tego typu rozwiązań warto zwracać uwagę na to, by system zbierał dane w sposób wiarygodny, najlepiej za pośrednictwem interfejsów szeregowych (dane z wyjść impulsowych nierzadko są niekompletne), z nieograniczonej liczby punktów pomiarowych.
Ważne też jest według niego, by zapewniał bezpieczeństwo pozyskanych danych i swobodny dostęp nie tylko w miejscu pracy oraz swobodną analizę danych archiwalnych i danych bieżących (rozbudowana baza danych). Dobrze, jak pozwala na analizy zarówno ilościowe (kWh), jak i przede wszystkim kosztowe, bo to przemawia do wyobraźni personelu. Kolejne ważne elementy takiego systemu to kontrola rozliczeń z dostawcą energii (czy wystawiona faktura jest zgodna ze zużyciem zarejestrowanym przez licznik rozliczeniowy i poprawnie wystawiona) oraz umożliwianie określenia kosztów energii rejestrowanej przez poszczególne punkty pomiarowe (koszt energii potrzebnej do wyprodukowania jednostki produktu). No i na koniec system ten powinien umożliwiać sterowanie i kontrolę pracy urządzeń. Jak twierdzi Jacek Wysocki, oszczędności zależą od wiedzy użytkownika i pracy, jaka w zakresie gospodarowania energią już została wykonana. Powinno się rozróżniać oszczędności w kosztach od oszczędności w zużyciu energii (kWh). Te pierwsze zwykle są większe i sięgają nawet 30% (optymalizacja taryfy, mocy, zmiana sprzedawcy, negocjacja cen zakupu energii, przesunięcie zużycia do strefy, gdzie koszt energii jest mniejszy). Ograniczenie zużycia energii jest już sprawą bardziej skomplikowaną i wymaga zastosowania sterowania pracą poszczególnych urządzeń, na przykład przez optymalizację wydajności, ograniczenie biegu jałowego, czy też stosowanie prostego harmonogramu pracy (unikanie pracy w czasie, gdy nie jest to konieczne). Tutaj szacuje się oszczędności na poziomie 2–5%. W przypadku produktu firmy Evolution System dostęp do systemu jest możliwy przez Internet (dostęp zabezpieczony hasłem, z pełnym monitoringiem ruchu na serwerach firmy), użytkownik płaci tylko opłatę abonamentową. W systemie są zaimplementowane: taryfy, ceny i wszystkie możliwe warianty oraz sposoby rozliczeń stosowane przez dostawców energii, co umożliwia optymalizację taryf rozliczeniowych i zamówionej mocy w oparciu o dane archiwalne. Jak podaje Evolution System, jest dużo błędów w fakturowaniu, o czym wielu odbiorców nie zdaje sobie sprawy. Można też prognozować zużycie z uwzględnieniem wielu zmiennych, mających wpływ na wielkość zużycia energii. Websrwery Evo-S mogą sterować i kontrolować pracę urządzeń (do 45). Informacje o nieprawidłowościach mogą być wysyłane drogą e-mailową lub przez SMS i zbierają dane ze wszystkich dostępnych na polskim rynku liczników energii.
Andrzej Paciorek z firmy LAB-Energy oferującej system Demeter uważa, że system powinien umożliwiać pomiar różnych mediów energetycznych, takich jak: energia elektryczna, ciepło, gaz i inne, przez bezpośrednie odczyty urządzeń pomiarowych lub koncentratory danych. Warto też według niego wiedzieć, czy ma bazę typowych protokołów transmisji danych (ModBus, ProfiBus, GazModem, DLMS) oraz elastyczną strukturę programową (moduły dołączane w dowolnym etapie rozwoju systemu) i sprzętową (możliwość dołączania dowolnych urządzeń bezpośrednio lub pośrednio na dowolnym etapie rozbudowy systemu). Nie bez znaczenia jest wyposażenie oprogramowania w funkcje, które będą przydatne użytkownikowi (na przykład dla uczestnika rynku energii – funkcje go wspomagające typu grafikowanie, prognozowanie) lub czy w prosty i niedrogi sposób można takie funkcje zaaplikować. Ważne jest też utrzymanie systemu gwarancyjne i pogwarancyjne w zakresie serwisu oraz rozwoju i aktualizacji wersji. Zdaniem Paciorka, wielkość oszczędności, na jakie można liczyć, zależy od stopnia zaangażowania użytkowników systemu w wykorzystanie jego funkcji. To przeciętnie około 10% oszczędności w zużyciu energii, ale może być znacznie więcej. System Demeter, oprócz opisanych wyżej właściwości, ma dodatkowo strukturę wykorzystującą technologię WEB. Dzięki takiemu rozwiązaniu system nie ma ograniczeń systemu stacjonarnego. Wszystkie funkcje dostępne są z dowolnego komputera wyposażonego w przeglądarkę WWW. System nie wymaga instalacji programu na stanowiskach użytkowników. Nie jest zatem konieczne, by postronni serwisanci mieli dostęp do komputerów pracowników firmy. Wszystkie ujednolicenia wersji, poprawki, ulepszenia czy dodatkowe moduły, są dostępne dla użytkownika od chwili zainstalowania ich na serwerze.
Schneider Electric proponuje system WAGES (Water Air Gas Electricity Steam) – Woda, Powietrze, Gaz, Prąd, Para, czyli obsługę wszystkich źródeł energii w jednym miejscu. Wstępnie zmontowane karty dla zastosowań WAGES są dostarczane z zestawem pomiarowym. Pozwala on precyzyjnie monitorować wszystkie media elektryczne, ciekłe i gazowe. System wykorzystuje standardowy osprzęt montażowy, co ułatwia montowanie na ścianie lub innych urządzeniach. Zestaw pomiarowy WAGES gromadzi (bezpiecznie) dane, które następnie przekazywane są do Managera Oprogramowania Systemu. Pozwala to na pomiar i analizę wykorzystania mediów oraz umożliwia ustalenie przyczyn strat, porównanie z normalnym zużyciem i ustawienie poziomu alarmów. Jak podaje firma, zwykle istnieje możliwość zmniejszenia strat energii bez dalszych inwestycji w urządzenia, a typowe oszczędności wynoszą od 2 do 4%. Większe oszczędności można osiągnąć zależnie od wielkości nakładów inwestycyjnych. Firma ma też system zdalnego monitoringu energii. Pozwala on na unikanie błędnych lub zbędnych płatności za energię.
Oszczędności energii są uzyskiwane poprzez wytwarzanie energii, optymalizację umów (z zakładami energetycznymi) oraz kompensację współczynnika mocy. System Web Energy wykorzystuje bramki komunikacyjne do połączeń z telefonią komórkową. Zalety to dostęp do aplikacji przechowywanych na serwerach Schneider Electric o każdej porze i z dowolnego miejsca, dostarcza dane i zawiadomienia w przypadku nietypowych trendów oraz narzędzia do analizy wykorzystania energii, w tym dla grup odbiorników i dokonywania porównań. System zawiera przeglądarkę taryf i podatków, pozwalającą przewidzieć wysokość rachunków za energię. Jest też możliwość planowego raportowania przy użyciu poczty elektronicznej.
Szukanie oszczędności w każdym miejscu
Krzysztof Nowak, który odpowiada w ABB za zarządzanie energią w zakładach przemysłowych i instytucjach użyteczności publicznej, mówi, że chodzi o to, by nie zużywać energii wtedy, kiedy nie jest ona potrzebna. To stwierdzenie z pozoru wydaje się banalne, ale codzienność pokazuje, jak wiele energii tracimy niepotrzebnie, na przykład z powodu nieuszczelnionych budynków, zbyt szeroko i nazbyt długo otwieranych bram wjazdowych do hal czy zapalonych świateł w pomieszczeniach, gdzie nikt nie przebywa, w łazienkach czy szatniach. Szacuje się, że tego typu, z pozoru nieznaczne, oszczędności mogą przynieść ograniczenie zużycia energii nawet o 30%! Z takiego właśnie założenia wychodzi ABB. Każda potencjalna oszczędność warta jest tego, by się nad nią pochylić. Tak było też w przypadku bramy wjazdowej na halę fabryczną w Przasnyszu. Duże wrota, przez które dostarczano materiały i wywożono gotowe produkty, otwierane są bardzo często, dlatego latem do hali dostaje się gorące powietrze, co wymaga od klimatyzatorów dodatkowej pracy, a zimą – wręcz przeciwnie – więcej mocy muszą pobrać nagrzewnice. Rozwiązanie okazało się dość proste – wystarczyło zamontować drugą bramę i stworzyć swoisty bufor, dzięki czemu hala nie jest narażona na „przewiewanie”. To jeden z wielu przykładów drobnych usprawnień, które w ogólnym rozrachunku dają tak zaskakujące efekty.
Opinia publiczna jest obecnie wyjątkowo wrażliwa na wszystko, co jest związane z ograniczeniem zużycia energii. Według podawanych danych energooszczędność stała się jednym z trzech najważniejszych kryteriów branych przez konsumentów pod uwagę przy dokonywaniu zakupów. Nawet gdy wiąże się to z dodatkowymi wyższymi inwestycjami. IBM ma inwestować 1 mld euro rocznie, a Wall Mart ocenia emisję dwutlenku węgla dla wytwarzanych przez siebie produktów. Oszczędzanie energii w zakładzie to z jednej strony kwestia wizerunku firmy, ale też coraz większe oszczędności przy stałym wzroście cen energii. Uważa się, że dla ochrony środowiska znaczące są „negawaty”, czyli niezużyte megawaty.
W takie działania proekologiczne wpisują się dobrowolne zobowiązania długoterminowe w przemyśle (LTA), białe certyfikaty. Rozpatrując problematykę kompleksowego oszczędzania energii w zakładzie należy ocenić, jak wygląda zasilanie i zarządzanie energią w przedsiębiorstwie. Jaka jest energochłonność instalacji i urządzeń elektrycznych. Duże praktyczne znaczenie ma oszczędność energii związana na przykład z prawidłowym utrzymaniem instalacji sprężonego powietrza. Oczywiście, jeśli to możliwe, ważne są energooszczędne metody produkcji i związany z tym wpływ odpowiednich napędów oraz łożysk, ich smarowania na zużycie energii. Na to nakłada się audyt energetyczny i systemy monitorowania, rozliczania i dystrybucji energii.
Szukając oszczędności energii, warto szukać wszelkich nieszczelności zarówno sprężonego powietrza, jak i pary, wycieków czynnika chłodniczego i innych przecieków (produkty, olej, woda).
W wielu miejscach są jeszcze użytkowane stare instalacje oświetleniowe – warto je modernizować. Otwarte okna, drzwi przy działającej klimatyzacji czy brudny sprzęt wszystko to ma wpływ na wydajność i pośrednio na zużycie energii. Zapchane filtry w urządzeniach to również straty energii, tak jak przegrzane silniki zużywające więcej energii. Żółty płomień w urządzeniu grzewczym może wskazywać na złe spalanie i niższą wydajność samego urządzenia. Na pewno system informatyczny nie zastąpi tych prostych działań, ale może wskazać, gdzie warto szukać oszczędności.
Autor: Bohdan Szafrański
