Efektywność elektro-energetyczna po nowemu

14 marca 2015 r.

Witam wszystkich na portalu Nowy przegląd mleczarski.pl  i zapraszam do dyskusji na temat efektywności elektro-energetycznej. Nazywam się Marek Pułtorak, jestem pracownikiem firmy HE3 System.

HE3 to skrót od High Efficiency Electro Energy Systems, czyli systemy o wysokiej efektywności elektro-energetycznej. Jesteśmy zespołem, który ma wiedzę, doświadczenie, pomysł i PLAN. Chcemy Wam zaproponować zupełnie nowe podejście do tego super-aktualnego tematu. Chcemy Was nauczyć, jak czytać tabliczki znamionowe kupowanego sprzętu, jak czytać dane techniczne publikowane przez koncerny i jak ocenić korzyści, które może przynieść planowana inwestycja.

Poprowadzimy ten temat w formie odbiegającej od tradycyjnego, akademickiego podejścia. Postaramy się, by przekazywana wiedza koncentrowała się na praktycznych aspektach problemu i dostarczała szybkiej wiedzy o tym, co jest kluczem do osiągnięcia oczekiwanych rezultatów.

W ramach tego cyklu przerobimy następujące tematy:

1. zdefiniujemy, co to jest efektywność elektro-energetyczna,
2. zaprezentujemy najnowsze rozwiązania technologiczne pro-efektywnościowe,
3. odrzemy z marketingowej skorupy oferty czołowych koncernów,
4. przedstawimy metody oceny i weryfikacji dostępnych rozwiązań,
5. rozpętamy dyskusję i wymianę doświadczeń.

Ustawowo „efektywność elektro-energetyczna” ma swoją definicję. Zgodnie z ustawą z dnia 15 kwietnia 2011 r. (Dz. U. nr 94, poz. 551 z późniejszymi zmianami) o efektywności energetycznej, określenie efektywność energetyczna oznacza stosunek uzyskanej wielkości efektu użytkowego danego obiektu, urządzenia technicznego lub instalacji, w typowych warunkach ich użytkowania lub eksploatacji, do ilości zużycia energii przez ten obiekt, urządzenie techniczne lub instalację, niezbędnej do uzyskania tego efektu.

Muszę przyznać, że najbardziej podoba mi się określenie w typowych warunkach ich użytkowania. To określenie to niemożliwa do osiągnięcia próba standaryzacji warunków produkcji. A zużycie energii w fabryce zależy od wielu parametrów, zmieniających się w nieprzewidziany sposób:

• temperatura i wilgotność zewnętrzna (chłodzenie lub grzanie fabryki),
• liczba uruchomionych ciągów technologicznych,
• szybkość ich działania,
• przestoje produkcyjne,
• liczba zmian i pracowników na zmianie,
• parametry linii zasilającej.

Proponuję przyjąć zasadę, że typowe warunki użytkowania występują jedynie w laboratorium koncernu produkującego dane urządzenie. Na tej podstawie tłoczona jest tabliczka znamionowa, która opowiada o efektywności urządzenia pracującego w idealnych, niezmiennych warunkach. I tu proponuję przyjęcie Pierwszej Zasady Efektywności:

Energia zużywana przez fabrykę jest ZAWSZE WIĘKSZA od sumy zapotrzebowania na energię odczytaną z tablic znamionowych urządzeń pracujących w tej fabryce.  

Zrozumienie Pierwszej Zasady Pomiaru Efektywności prowadzi do jedynego wiarygodnego rozwiązania przedstawiającego faktyczne zużycie energii przez fabrykę: pomiaru zużycia energii przy jednoczesnej rejestracji wszelkich parametrów mogących wpływać na to zużycie. Takie proste?! No niestety nie, bo takie pomiary mogą być długie i kosztowne. Mierzyć przez cały rok, dwa albo trzy? I porównywać? A co, jeżeli po ciepłym roku nastąpi zimny, albo dobudujemy nową linię produkcyjną? Te problemy prowadzą do zdefiniowania Drugiej Zasady Pomiaru Efektywności:

Metoda pomiarowa musi uwzględniać wszystkie parametry wpływające na chwilowe zużycie energii elektrycznej.

Tutaj możemy dywagować, jakie parametry mierzyć i jak długo. Praktyka pokazuje, że jeżeli pomiary trwają dłużej niż 7 dni, to ich koszt nadmuchuje ROI (zwrot z inwestycji) do poziomu przekraczającego 24 miesiące. To za długo, każdy to wie. To prowadzi nas do Trzeciej Zasady Pomiaru Efektywności:

Pomiary i Weryfikacja osiągniętych oszczędności są kluczowym elementem decydującym o powodzeniu i zasadności inwestycji.

Biorąc pod uwagę trzy powyższe zasady musimy wziąć byka za rogi i zdefiniować równanie określające ilość zużywanej energii (czyli liczbę kWh) potrzebnej do wyprodukowania 1t produktu. Jeżeli uda nam się wyznaczyć parametry takiego równania na podstawie kilkudniowych pomiarów, to będziemy w stanie obliczyć efekty finansowe, które uzyskamy po wprowadzeniu wybranego rozwiązania podnoszącego efektywność energetyczną naszej produkcji. Zadanie nie jest łatwe, bo równanie to może zależeć od wielu parametrów, które wyliczyłem powyżej: temperatura zewnętrzna, wilgotność, liczba pracowników, liczba uruchomionych ciągów produkcyjnych, czas pracy, itd. Praktyka wykazuje, że wyznaczenie takiego równania jest możliwe. Jest też konieczne. Bez niego nie jesteśmy w stanie określić efektów poniesionych inwestycji pro-oszczędnościowych.

Efektywność energetyczna w Polsce

W ciągu ostatnich 10 lat w Polsce dokonał się ogromny postęp w zakresie efektywności energetycznej. Energochłonność Produktu Krajowego Brutto spadła bowiem blisko o 1/3. Nasze dokonania to przede wszystkim: przedsięwzięcia termomodernizacyjne wykonywane w ramach ustawy o wspieraniu przedsięwzięć termomodernizacyjnych, modernizacja oświetlenia ulicznego czy też optymalizacja procesów przemysłowych.

Nadal jednak efektywność energetyczna polskiej gospodarki jest około 3 razy niższa niż w najbardziej rozwiniętych krajach europejskich i około 2 razy niższa niż średnia w krajach Unii Europejskiej. Dodatkowo, zużycie energii pierwotnej w Polsce, odniesione do liczebności populacji, jest niemal 40% niższe niż w krajach „starej 15”. Powyższe świadczy o ogromnym potencjale w zakresie oszczędzania energii w Polsce, charakterystycznym dla gospodarki intensywnie rozwijającej się.

Do tego dokłada się obowiązek obniżenia emisji CO₂ o 40% i zmniejszenia energochłonności produkcji o 27%. Zadanie to z pewnością nie ominie żadnej fabryki i mleczarni też.

Obecnie na rynku rozwiązań pro-oszczędnościowych można znaleźć kilka podstawowych grup rozwiązań:

1. Urządzenia kompensujące moc bierną indukcyjną występującą w przemysłowych obwodach z obciążeniami o charakterze indukcyjnym (silniki, transformatory, piece indukcyjne itp.) – wpływają na likwidację kar za przekroczenia dopuszczalnej wielkości mocy biernej. Polecam http://pl.wikipedia.org/wiki/Poprawa_wsp%C3%B3%C5%82czynnika_mocy.
2. Urządzenia kompensujące moc bierną pojemnościową występującą głównie w obwodach z obciążeniem elektronicznym (falowniki, prostowniki, UPS itp.) – wpływają na likwidację kar za wystąpienie  mocy biernej pojemnościowej.
3. Urządzenia dopasowujące charakterystyki napędów elektrycznych do wymagań procesów technologicznych (głównie falowniki, softstarty itp.) – w niektórych przypadkach, takich jak niektóre rodzaje pomp, wentylatorów i sprężarek (odśrodkowych), dopasowując pobór energii do rzeczywistych potrzeb ograniczają pobór energii elektrycznej. Więcej informacji w Wikipedii: http://pl.wikipedia.org/wiki/Falownik#Zastosowanie, http://pl.wikipedia.org/wiki/Rozruch_oporowy.
4. Różne urządzenia sterujące dostosowujące sterowanie urządzeń do potrzeb procesów technologicznych. Od tak prostych, jak czujniki obecności włączające oświetlenie pomieszczenia, do najbardziej wyrafinowanych, używających pomiarów wielu parametrów procesu i dobierających najbardziej optymalne z punktu widzenia procesu technologicznego sterowanie urządzeń.
5. Różnego typu filtry zmniejszające zawartość szkodliwych częstotliwości harmonicznych w obwodach elektrycznych, poprawiające sprawność przemiany energii elektrycznej na inne formy energii.
6. Urządzenia obniżające napięcie zasilania obwodów oświetleniowych, zmniejszające zużycie energii kosztem zmniejszenia strumienia świetlnego.
7. Duża grupa nowoczesnych  urządzeń (silników) o podwyższonej sprawności, których zastosowanie wymaga wymiany starego użytkowanego urządzenia na nowe. Ta grupa rozwiązań jest najbardziej lansowana przez ich producentów.

W następnym odcinku tego cyklu zaprezentujemy skuteczną metodę wyznaczenia efektywności elektro-energetycznej naszej fabryki i metod oceny efektów poniesionych inwestycji.

Marek Pułtorak
HE3 System (High Efficiency Electro Energy Systems)

www.he3system.com