Upravljanje energije v industriji: od meritev do kazalnikov energijske učinkovitosti
Izboljšajte preglednost nad porabo energije v proizvodnji z zanesljivim spremljanjem porabe energije in drugih oskrbnih medijev, uporabnimi kazalniki energijske učinkovitosti ter merilnimi podatki, ki omogočajo nenehne izboljšave
Upravljanje energije se začne z merjenjem, ne z določanjem ciljev
Zaradi naraščajočih stroškov energije in drugih oskrbnih medijev, vse večjih zahtev glede trajnostnosti in prizadevanj za učinkovitejšo proizvodnjo morajo upravljavci industrijskih obratov vse bolj pozorno spremljati porabo energije in iskati možnosti za prihranke. A brez zanesljivih meritev je ciljna poraba energije zgolj ocena.
Upravljanje energije v industriji se začne s preglednimi podatki neposredno iz proizvodnje. Z merjenjem porabe energije in drugih oskrbnih medijev v različnih procesih lahko industrijski obrati prepoznajo največje porabnike energije, primerjajo energijsko učinkovitost skozi čas in se odzovejo na odstopanja, še preden ta povzročijo ponavljajoče se izgube. Zanesljive meritve so temelj za spremljanje energijske učinkovitosti, poročanje o porabi energije in sistematično strategijo upravljanja energije
Kaj dejansko vključuje načrt upravljanja energije v industriji
Načrt upravljanja energije v industriji določa, kako obrat meri, upravlja in sčasoma izboljšuje svojo energijsko učinkovitost. Načrt mora povezovati štiri ključne elemente:
- Merilne točke določajo, kje se meri poraba energije in drugih oskrbnih medijev, od dovoda v obrat do največjih porabnikov, kot so grelniki, kompresorji, hladilne naprave ter ogrevalni in hladilni sistemi.
- Kazalniki energijske učinkovitosti (EnPI) omogočajo, da se iz neobdelanih podatkov o porabi pridobijo uporabne informacije o učinkovitosti obratovanja, kot so poraba energije na tono proizvoda, izkoristek grelnikov ali poraba stisnjenega zraka na enoto proizvoda.
- Izhodiščna raven energijske učinkovitosti je osnova za spremljanje in vrednotenje izboljšav. Omogoča primerjavo trenutne energijske učinkovitosti z izhodiščnim obdobjem ob upoštevanju obsega proizvodnje, okoljskih razmer ali proizvodnega programa.
- Načrt poročanja zagotavlja, da podatki o porabi energije ne ostanejo zgolj v merilnih instrumentih ali sistemih. Z rednim pregledovanjem podatkov spremljanje porabe energije preraste v sistematično upravljanje energije, saj ob ugotovljenih odstopanjih omogoča ustrezno ukrepanje.
Koliko je mogoče prihraniti s spremljanjem porabe energije in drugih oskrbnih medijev? Od 5 do 15 % – od česa je to odvisno?
Študije o standardu ISO 50001 in sistemih za upravljanje energije v stavbah kažejo, da je s sistematičnim upravljanjem energije običajno mogoče doseči približno 5–15 % prihranka energije, ob dodatnih tehničnih ukrepih za izboljšanje energijske učinkovitosti pa so prihranki lahko še večji. Obseg prihrankov je odvisen od trenutne preglednosti nad porabo energije, števila vrst oskrbnih medijev, katerih poraba se meri, in tega, kako učinkovito lahko zaposleni v obratu ukrepajo na podlagi rezultatov.
Za oceno možnih prihrankov morajo imeti obrati podrobnejši pregled nad porabo, ne le podatkov o skupni porabi celotnega obrata. Spremljati je treba dovod energije in drugih oskrbnih medijev, njihovo proizvodnjo v obratu ter območja z največjo porabo energije, da je mogoče vzroke za neučinkovitost povezati s posameznimi procesi ali sistemi.
Določanje zanesljivih kazalnikov energijske učinkovitosti
Kazalnik energijske učinkovitosti (EnPI) je merljiva vrednost, ki se uporablja za spremljanje energijske učinkovitosti glede na obseg proizvodnje, rezultate procesa ali obratovalne pogoje. Uporaben kazalnik energijske učinkovitosti ne prikazuje le količine porabljene energije, temveč tudi, ali je bila energija porabljena učinkovito. Primeri kazalnikov energijske učinkovitosti v industriji:
- kWh na tono proizvoda pri proizvodnih linijah z veliko porabo energije,
- m³ stisnjenega zraka na enoto proizvoda pri sistemih stisnjenega zraka,
- kg pare na proizvodno šaržo pri toplotnih procesih,
- specifična poraba energije za primerjavo porabe energije med proizvodnimi šaržami, linijami ali obrati.
Ustrezen kazalnik energijske učinkovitosti mora omogočati neprekinjeno merjenje, biti povezan z jasno opredeljenim procesom in upoštevati obseg proizvodnje. Tako se v primeru večje porabe energije ob spremembi obsega proizvodnje, proizvodnega programa ali okoljskih pogojev prepreči, da bi se povečana poraba energije napačno razumela kot slabša učinkovitost. Zanesljivost kazalnikov energijske učinkovitosti je odvisna od zanesljivosti meritev. Če merilnik, na katerem temelji kazalnik, ni dovolj natančen, kazalnik energijske učinkovitosti ni dovolj zanesljiva podlaga za sprejemanje odločitev.
Mesto namestitve merilnikov: pregled primarnih in sekundarnih oskrbnih virov
Primarni oskrbni viri so viri, ki jih obrat kupuje od zunanjih dobaviteljev, kot so električna energija, voda in zemeljski plin. Sekundarni oskrbni mediji pa se proizvajajo v samem obratu iz teh virov, npr. para, stisnjeni zrak ter toplota in hlad. Prav na tem področju je pogosto mogoče prepoznati pomembne možnosti za prihranek energije. Z merjenjem porabe na posameznih mestih v industrijskem obratu je mogoče spremljati porabo energije ne le na ravni celotnega obrata, temveč tudi na ravni posameznih sistemov, proizvodnih območij ali večjih naprav. Tako se poleg podatkov o skupni porabi pridobijo tudi informacije, na podlagi katerih se lahko ustrezno ukrepa. Merjenje je smiselno uvajati po naslednjem vrstnem redu:
- Dovod energije in drugih oskrbnih medijev, da se ugotovi njihova skupna poraba v obratu.
- Proizvodnja sekundarnih oskrbnih medijev, npr. v grelnikih, kompresorjih, hladilnih napravah ali ogrevalnih sistemih.
- Območja ali proizvodne linije z največjo porabo, kjer so možnosti za prihranke največje.
- Izbrani porabniki na ravni posameznih procesov, pri katerih so potrebni podrobni kazalniki energijske učinkovitosti ali primerjalne analize učinkovitosti.
Obrati z omejenimi finančnimi sredstvi lahko meritve uvedejo postopno. V prvem letu se osredotočijo na skupno porabo. V drugem letu meritve razširijo na območja z največjo porabo. V naslednjih fazah primerjajo učinkovitost največjih porabnikov in proizvodnih linij, da prepoznajo ponavljajoča se odstopanja in možnosti za izboljšave.
Določitev utemeljive izhodiščne ravni energijske učinkovitosti
Izhodiščna raven energijske učinkovitosti je osnova za ocenjevanje izboljšav energijske učinkovitosti. Določa, koliko energije običajno porabi posamezni proces, proizvodna linija ali obrat v primerljivih obratovalnih pogojih.
Za določitev utemeljive izhodiščne ravni je potrebna zadostna količina merilnih podatkov, ki odražajo običajne vzorce proizvodnje. Podatke je treba prilagoditi tudi glede na dejavnike, ki vplivajo na porabo, kot so obseg proizvodnje, temperatura okolice, obratovalni čas ali proizvodni program. Ko je izhodiščna raven določena, je mogoče izvajati primerjalne analize energijske učinkovitosti. Zaposleni lahko primerjajo podobne proizvodne linije, obrate ali obdobja obratovanja ter ugotavljajo, kje poraba energije odstopa od pričakovane.
Zahteve standarda ISO 50001 glede merilnih podatkov
Standard ISO 50001 določa okvir za sistematično upravljanje energije. Z vidika meritev zahteva, da organizacije poznajo svojo porabo energije, prepoznajo pomembne porabnike energije in dokažejo izboljšanje energijske učinkovitosti glede na določeno izhodiščno raven.
Procesna instrumentacija, merilniki porabe energije in drugih oskrbnih medijev ter diagnostične funkcije omogočajo pridobivanje zanesljivih in preverljivih merilnih podatkov za upravljanje energije in nenehne izboljšave.
Podjetjem, ki se pripravljajo na uvedbo standarda ISO 50001, zanesljivi merilni podatki omogočajo izpolnjevanje treh ključnih nalog: prepoznavanje pomembnih porabnikov energije, spremljanje kazalnikov energijske učinkovitosti in dokazovanje, da se energijska učinkovitost sčasoma izboljšuje.
Ali je energetski pregled industrijskega obrata enak standardu ISO 50001?
Energetski pregled industrijskega obrata je ocena, s katero se ugotavlja, kje se energija porablja in kje obstajajo možnosti za izboljšanje energijske učinkovitosti. ISO 50001 pa je standard za sistem upravljanja, ki organizacijam pomaga pri stalnem upravljanju in izboljševanju energijske učinkovitosti.
Energetski pregled lahko zagotovi koristne informacije za pripravo načrta upravljanja energije, vendar so za trajne izboljšave potrebni redno merjenje, spremljanje in ustrezno ukrepanje.
Spremljanje energijske učinkovitosti: od merilnih podatkov do prihrankov
Spremljanje energijske učinkovitosti je koristno takrat, ko merilni podatki vodijo do konkretnih ukrepov. Postopek je preprost: ko se izmeri poraba, se podatki združijo in prilagodijo glede na izhodiščno raven energijske učinkovitosti, nato pa se poiščejo odstopanja in določijo potrebni ukrepi. Izmerjena poraba energije in drugih oskrbnih medijev zagotavlja tudi podatke o dejavnostih, potrebne za poročanje o trajnostnosti. Poraba goriva v grelnikih je podlaga za izračun emisij obsega 1, poraba kupljene električne energije pa za poročanje o emisijah obsega 2.
Povečana poraba stisnjenega zraka ob nespremenjenem obsegu proizvodnje lahko npr. kaže na puščanje, tlačne izgube ali neučinkovite nastavitve obratovanja. Vzrok za povečano porabo pare na šaržo so lahko izgube v distribucijskem sistemu, neustrezne nastavitve procesa ali slabša učinkovitost prenosa toplote.
Poročanje o porabi energije omogoča pregled nad tovrstnimi podatki. Redna poročila zaposlenim v proizvodnji, vzdrževanju in na področju trajnostnosti pomagajo uskladiti prednostne naloge, spremljati napredek in dokumentirati učinke izvedenih ukrepov za varčevanje z energijo.
Upravljanje energije v proizvodnji hrane in pijače
Proizvodnja hrane in pijače je pogosto energijsko intenzivna, saj številni procesi vključujejo toplotno obdelavo, hlajenje, čiščenje opreme brez razstavljanja (CIP), stisnjeni zrak, paro ter ogrevanje in hlajenje. Ti sistemi in oskrbni mediji so lahko veliki porabniki energije in so pogosto razporejeni po več proizvodnih območjih.
Upravljanje energije v industriji proizvajalcem hrane in pijače pomaga ugotoviti, kje je poraba največja, pri katerih procesih najbolj niha in kje je smiselno dati prednost izboljšavam energijske učinkovitosti, ne da bi pri tem ogrozili varnost živil, kakovost ali neprekinjeno obratovanje.
Zagotavljanje zanesljivosti podatkov: merilna oprema in diagnostika
Zanesljivost kazalnika energijske učinkovitosti je odvisna od zanesljivosti izmerjenih vrednosti, na katerih temelji. Procesna instrumentacija zagotavlja podatke, ki so potrebni za izračun energijske učinkovitosti, odkrivanje neučinkovitega obratovanja in preverjanje uspešnosti izvedenih izboljšav.
Preverjanje in situ in diagnostika pomagata ohranjati zaupanje v zanesljivost merilnih podatkov. Tehnologija Endress+Hauser Heartbeat Technology npr. omogoča preverjanje naprav in diagnostiko brez prekinitve procesa, kar prispeva k ohranjanju zanesljivosti podatkov o porabi energije skozi celotno življenjsko dobo merilnih instrumentov.
Ko je načrt upravljanja energije izdelan ter kazalniki energijske učinkovitosti in izhodiščna raven določeni, je treba ugotoviti, kje v obratu so možnosti za prihranke največje. Sistemi za oskrbo s paro in stisnjenim zrakom ter grelniki in sistemi za ogrevanje in hlajenje pogosto predstavljajo praktično izhodiščno točko za izboljšave.
