Co má měření společného s úsporou energie? Jde o návratnost investic a hospodářský výsledek.
Průmyslová zařízení potřebují ke svému provozu elektrickou energii, přičemž většina závodů s ní plýtvá. Jsou to neúsporní uživatelé energie. Před dvaceti lety se správa budov nezajímala oenergetickou účinnost – energie byla levná. Jakmile se energie zdražila, začali se správci zajímat o snížení účtů za energie, ale související opatření musela být podepřena hospodářskými ukazateli.
Kde je bod konverze návratnosti investic, kdy je plýtvání natolik velké, že má smysl se jím zabývat?
Chcete‑li odpovědět na tuto otázku, musíte změřit, kolik energie spotřebováváte na různé typy prací (systémů), a porovnat je s normami. To vám napoví, k jak velkému plýtvání dochází. Další měření vám pomohou určit hlavní příčinu plýtvání. Tři body rovnice návratnosti investic jsou: 1) rozsah plýtvání v kombinaci s 2) příčinou a 3) náklady na řešení.
Kdy má smysl snižovat spotřebu energie?
Snížení spotřeby energie má smysl pro provozy, které chtějí snížit režijní náklady, aby zvýšily produktivitu – pro provozy, které chtějí udělat více s menšími náklady, ne jen méně utrácet.
Kontrola spotřeby energie určuje příležitosti ke zvýšení účinnosti a poskytuje správci objektu údaje, které mu umožňují zjistit, které aktivity v oblasti úspor energie mají smysl vzhledem k hlavním účelům objektu a které buď nenabízejí dostatečnou návratnost investic, nebo nespadají do priorit. Největší příležitosti obvykle existují v provozech, které mají staré, velké a energeticky náročné systémy, jež nebyly optimalizovány. Dalšími vhodnými kandidáty jsou výrobní závody, kde není zavedeno mnoho automatizovaných nebo řídicích systémů, a také závody s rozsáhlými soustavami tlakové páry nebo stlačeného vzduchu.
Kolik se dá ušetřit?
Podle amerického ministerstva energetiky (DOE) by závody mohly snížit své účty za energie o 25 %, ale skutečné úspory závisí na několika faktorech. Za prvé, jaké systémy se v objektu nacházejí a jaké činnosti jsou prováděny? Velké zátěže, které nikdy nebyly zmapovány podle sazeb za energie, aby bylo možné využít nejlevnější denní dobu, jsou příslibem významných úspor. Objekt, kde se používají převážně menší zátěže, nemusí mít stejnou příležitost. Zadruhé, jak neefektivní jsou systémy budov? Novější, dobře udržované objekty nenabídnou tolik možností úspor jako starší objekty, kde se systémy a vybavení odchylují od doporučených nastavení a postupů údržby.
Když přemýšlíte o plýtvání energií v domácnosti, pravděpodobně vás napadne studený vzduch pronikající oknem nebo výměna starých žárovek za LED. Jaký druh „plýtvání energií“ však vzniká ve výrobním nebo smíšeném závodě?
Spotřeba energie na ohřev nebo ochlazení vzduchu a jeho protlačení větracím systémem jen proto, aby pak unikl oknem, nutí systém k nadprodukci, a tedy i k nadměrné spotřebě. Kolik dalších systémů v závodě pracuje více, než by mělo, kvůli zaneseným filtrům, předimenzovaným motorům atd.?
Takže ano, ve výrobním nebo smíšeném závodě může docházet k plýtvání jak osvětlením, tak pláštěm budovy. Jedná se však o plýtvání, které je třeba řešit jako první?
Na tuto otázku nelze odpovědět, dokud nezaznamenáte spotřebu energie u všech hlavních zátěží, nezmapujete ji podle sazeb i provozního plánu a neprovedete výpočet návratnosti investic. Často se stává, že jsou v závodě možnosti dostatečné úspory na údržbě a provozu velkých zařízení, takže se během několika let ušetří dost peněz na to, aby se urychlila výměna vybavení za úspornější typ.
Jak začít snižovat spotřebu energie, když jsou rozpočty, čas a zdroje omezené?
Postupujte systematicky.
Začněte tím, že zjistíte, kde a kdy se energie využívá a čím. Jakmile majitelé, správci a technici objektu přesně pochopí, kolik energie je potřeba k jeho provozu a kolik energie se vyplýtvá, mohou se rozhodovat a sestavit plán. Chcete‑li se dostat do tohoto stavu, začněte tím, že si pořídíte kopie několika posledních účtů za energie a zaměříte se na spotřebu ve špičce. Stáhněte si z webových stránek energetické společnosti přehled sazeb, abyste věděli, kolik stojí jednotky energie v různých denních dobách v porovnání s rozvrhem provozu. Pokud je to nutné, zavolejte přímo dodavateli elektrické energie, kde vám rádi poradí..
Poté pověřte vlastní elektrotechnický tým nebo technika elektromontážní firmy, aby zaznamenal napájení na hlavních vstupních přípojkách a na přívodních rozvadečích k největším systémům a zátěžím. Zaznamenávejte kW, kWh a účiník za určité období. Tím získáte velmi přesný obraz o skutečné spotřebě energie u třífázových obvodů a zátěží. Největší úspory často plynou z přesunu zátěže na energeticky levnější denní dobu.
Které systémy představují největší plýtvání energií?
Kromě zmapování spotřeby elektrické energie vyhodnoťte elektromechanické systémy a rozvody tlakové páry a stlačeného vzduchu. Obvykle dochází k plýtvání energií, které lze však poměrně snadno napravit.
Elektromechanika
V elektromechanickém systému existuje pět běžných oblastí příčin plýtvání energií: 1) elektrické, 2) mechanické/třecí, 3) plánování, 4) řízení a 5) dimenzování/účinnost.
Použití zařízení Energy Logger Fluke 1738 k provedení energetické studie mechanického systému
- Přetížení a nesymetrie fází jsou dvěma největšími plýtvači energií v elektromechanických systémech. Oba tyto elektrotechnické problémy lze detekovat analyzátory kvality elektrické energie a termokamerami.
- Situace, kdy dochází k plýtvání energií, se projevují jak přehříváním, tak nadměrnými vibracemi, které lze zjistit pomocí termokamery a vibrometru. Možné příčiny se liší od nevhodného chlazení a proudění vzduchu po špatnou souosost ložisek a další zdroje tření. Tepelná kontrola spojek, hřídelí, řemenů, ložisek, ventilátorů, elektrických součástí, koncových/rozvodných skříní a vinutí – vše, co může signalizovat neefektivní provoz, a tím i plýtvání energií.
- Jak již bylo zmíněno dříve, jedním z nejjednodušších řešení úspory energie je zaznamenávat spotřebu energie na velkých elektromechanických zátěžích v celém provozním rozvrhu. Určete, kdy stroj spotřebovává nejvíce energie (často při spuštění) a zkontrolujte, zda lze dobu používání upravit podle denních časů, kdy jsou sazby za energie nejlevnější.
- Pomocí stejného záznamu výkonu porovnejte provozní rozvrh s tím, jak často stroj spotřebovává energii. Kolik energie spotřebovává, když se aktivně nepoužívá? Většina strojů musí být bez použití ovládacích prvků vypnuta ručně, aby přestaly spotřebovávat energii, a ne vždy se tak děje. Ne všechny stroje lze vypnout, ale většinu z nich lze uvést do režimu nečinnosti. Řízení je různé, od zjednodušeného až po plně automatizované, od použití senzorů a časovačů pro flexibilní nečinnost strojů až po pevné zakódování operací do PLC.
- Dimenzování a hodnocení účinnosti. Zejména ve starších závodech se mění požadavky na provoz, ale zatížení zůstává stejné, což znamená, že někdy je ponechán velký, drahý, těžko spustitelný motor, který pohání systém s nižším výkonem. Přirozeným sklonem každého správce objektu je dosáhnout maximální životnosti velkého zařízení. Stojí však za to zaznamenat, kolik energie motor spotřebovává v porovnání se skutečnými požadavky na zatížení i s novou, vysoce účinnou a správně dimenzovanou pohonnou jednotkou. Vypočítejte, kolik přebytečné energie se spotřebovává, a vynásobte ji podle rozpisu tarifů. Určete, za jak dlouho se nový motor zaplatí: někdy je finančně výhodné vyměnit zařízení dříve, než se porouchá. Pokud ne, zvažte, zda by se nedaly použít ovládací prvky k regulaci výkonu.
Pára
Na vytápění připadá značná část regulovatelných provozních nákladů a celý systém musí být pravidelně kontrolován, aby se předešlo několika různým scénářům plýtvání energií.
Na začátku zaznamenejte spotřebu energie u kotle, čímž získáte základní údaje o spotřebě energie. Poté zkontrolujte rozvodnou soustavu, včetně odlučovačů kondenzátu, tlakoměrů, izolace, čerpadel a ventilů. Pomocí termokamery zjistěte poruchy odvaděčů kondenzátu, netěsnosti, ucpání, problémy s teplotou a poruchy kondenzátu: cílem je vrátit co nejvíce předehřátého kondenzátu do kotle.
Provedení kontroly pomocí termokamery Fluke Ti401 PRO
Ke kontrole úniku páry lze také použít termokameru. Nezapomeňte zkontrolovat uvolněnou nebo chybějící izolaci a správnou funkci všech odvaděčů kondenzátu; vyčistěte vnitřek kotle a zkontrolujte, zda nejsou ucpaná přenosová potrubí páry. Díky všem těmto opatřením lze identifikovat plýtvání energií a pomoci naplánovat řešení pro úsporu energie – mnohá z nich lze často realizovat spíše prostřednictvím údržby než investičních výdajů.
Stlačený vzduch
Vzduchový kompresor o výkonu 100 koňských sil může ročně stát přibližně 50 000 dolarů za elektřinu a až 30 % této elektřiny jde na stlačení vzduchu, který se nikdy nevyužije kvůli distribučním únikům a nehospodárnému používání. Řada závodů však nikdy nehodnotila to, jak je jejich provoz stlačeného vzduchu účinný. V případě potřeby vyššího tlaku vzduchu si mnoho závodů pořídí a začne provozovat další kompresor, aniž by si uvědomily, že by mohly získat vyšší tlak ze stávajícího systému.
Kontrola potrubí stlačeného vzduchu pomocí průmyslové akustické kamery Fluke ii900
Studie společnosti Compressed Air Challenge zjistila, že pouze 17 % uživatelů stlačeného vzduchu považuje účinnost za cíl řízení systému stlačeného vzduchu, zatímco 71 % uživatelů chce pouze zajistit spolehlivou dodávku vzduchu. Tato filozofie se přenáší až do místa použití: v instalacích pneumatických zařízení často chybí i jednoduché elektromagnetické uzavírací ventily, což vede k nepřetržitému provozu kompresoru, a pracovníci v dílnách často považují stlačený vzduch za volný zdroj a používají jej k čištění pracoviště nebo dokonce k chlazení.
Chcete‑li určit a kvantifikovat úroveň plýtvání, začněte zaznamenáváním výkonu během celého pracovního cyklu u všech vzduchových kompresorů. Tím zjistíte, kolik energie je potřeba k vytváření aktuálních úrovní tlaku vzduchu. Pomocí kalibrátoru tlakoměrů také zaznamenejte hodnotu psi (kPa) na výstupu kompresoru v porovnání s místem použití, určete velikost poklesu tlaku a ověřte hodnotu tlaku od výrobce potřebnou k provozu pneumatického zařízení; nepřetěžujte kompresor bez konkrétního důvodu. Tlakový modul zapojený do multimetru se záznamem dat je jedním ze způsobů, jak tyto zkoušky provádět, aniž by bylo nutné investovat do specializovaného vybavení. Nakonec použijte průmyslovou akustickou kameru pomocí které prohlédněte co největší část plochy vzduchového potrubí a zjistěte místo a rozsah úniků vzduchu. Pomocí tohoto kalkulátoru úniků vzduchu zjistíte, jaká je návratnost investice.
Závěr
Díky těmto jednoduchým a praktickým postupům můžete na úrovni závodu dosáhnout významného zlepšení energetické účinnosti. Každý z nich přináší určitý užitek sám o sobě, ale společně se můžou stát rekordmanem v úspoře energie.