Индустриални решения за енергиен мониторинг и мениджмънт

През последните години много компании и организации започват да предприемат все по-строг подход по отношение на отговорността си към опазване на околната среда и към подобряването на енергийната си ефективност. Ползите от редуцирането на консумацията на енергия на една инсталация или на едно предприятие са многобройни и варират от понижаване на разходите за енергопотребление и намалени изисквания за поддръжка, до ограничаване на емисиите на парникови газове и увеличаване на нивата на производителност.

Индустрията, повече от всеки друг сектор, има засилен интерес към понижаване на консумацията на енергия поради свързаните с нея високи разходи, които са се превърнали в ключова икономическа движеща сила, особено за компаниите в отраслите, където широко се прилагат усъвършенствани технологични решения. Въпреки че се отбелязва напредък, пътят към постигане на оптималната енергийна ефективност в промишлеността е дълъг. Един от основните фактори, възпрепятстващи внедряването на много от стратегиите за редуциране на енергопотреблението, е липсата на данни, демонстриращи предимствата и ползите от реализирането на такива проекти.

В допълнение, липсата на информация за енергоконсумацията на оборудването и прилаганите технологии също забавя разработването на по-устойчиви продукти и процеси. Без използването на подходящи решения за енергиен мониторинг и мениджмънт е трудно да се идентифицират източниците на неефективност и начините за ограничаване на влиянието им или цялостното им елиминиране. За да се определи дали параметрите на дадена индустриална система са оптимални, се изисква управление на обратната връзка, като случаят с потреблението на енергия не е по-различен. Дори ако компанията модернизира изцяло съществуващите системи с ново оборудване, актуализира конфигурацията на технологичните процеси и програмите за поддръжка, когато не се осъществява навременен и адекватен мониторинг на консумацията на енергия, е трудно да се определят специфичните спестявания и дали новата система функционира ефективно или не.

Същност и ползи

Както е известно, в производството енергийната ефективност се дефинира като ефективността, с която енергийните ресурси се преобразуват в полезна работа, т. е. краен продукт или съставна част на продукт, а неефективността, която е следствие от наличието на различни проблеми, се определя като загубата на енергия преди преобразуването й в полезна работа. В индустрията някои проблеми, като мащабни течове от системите за пара например, могат да бъдат идентифицирани лесно в рамките на извършваните регулярни инспекции. В повечето случаи обаче условията, водещи до загуба на енергия, и съответно до понижаване на енергийната ефективност, не могат да бъдат регистрирани лесно и навременно, без да се използват измервателни технологии, осигуряващи възможност за непрекъснат мониторинг на случващото се в рамките на конкретен процес. Примери за такива проблеми са: замърсяването и корозията на топлообменници, което увеличава необходимата енергия за производството на необходимото количество технологична топлина; недобро управление на горивния процес, особено когато калоричността на горивото се изменя; течове от системи за сгъстен въздух, които водят до загуби на налягане и на енергия. Това са само част от условията, които могат да бъдат засечени почти незабавно при използване на подходящите устройства, измерващи температура, налягане, дебит и други ключови параметри, и, разбира се, при инсталирането на тези устройства на правилните места. Въпреки че сам по себе си един от изброените проблеми може да изглежда незначителен, то кумулативният ефект от всички технологични неефективности може да бъде изненадващ. Според проучвания 32% от влаганата енергия във всяко предприятие се губи, преди да изпълни предназначението си.

Непредсказуемостта е единствената константа, когато става дума за енергиен мениджмънт, тъй като се наблюдават флуктуации в широк диапазон по отношение на разходите, консумацията на енергия варира в рамките на процесите, като тези предизвикателства са още по-големи за глобалните компании. Поради тази причина енергията не трябва да се разглежда като фиксиран режиен разход. Предприятията обаче могат да получат повече контрол върху разхода на енергия чрез внедряването на програма за енергиен мениджмънт. За да е възможно вземането на правилни решения за това как да се оптимизира и подобри енергопотреблението на един завод, е необходимо непрекъснато да се следи колко енергия се консумира и къде се изразходва тя. Предприемането на този подход дава възможност и за установяване на референтни стойности и извършване на сравнения на ефективността на отделни машини или системи. Той позволява също изготвяне на енергийния баланс на предприятието (проследяването на общото количество генерирана енергия спрямо областите на потребление) с висока точност.

Системите за енергиен мениджмънт предоставят систематизиран подход за съхранение, докладване на данни и извършване на изчисления, които да послужат за основа на анализ на енергопотреблението и вземането на информирани решения в посока подобряване на енергийната ефективност. Тези системи могат да бъдат под различна форма. В много компании все още се практикува ръчното събиране на данни, които се попълват в множество таблици. Софтуерните решения за енергиен мениджмънт автоматизират събирането и анализирането на данните, осигурявайки по-задълбочен поглед върху потреблението на енергия и възможностите за подобрение в рамките на много малко време. Обикновено те предлагат функции за визуализация на консумацията в реално време, за изготвяне на тенденции на база натрупаните данни от минали периоди, както и сигнализиране за възникващи неефективности.

За да бъде системата за енергиен мениджмънт наистина ефективна, е необходимо внедряването на измервателни технологии да обхване всички области на технологичния процес. Нови технологии, включително безжични решения, правят по-лесно и по-достъпно инсталирането и интегрирането на нови измервателни устройства в съществуващи системи, с малка до нулева необходимост от прекъсване на производствената дейност.

С внедряването на система за енергиен мениджмънт много предприятия получават допълнителна полза – по-малко повреди на оборудването. Това се дължи на факта, че прекомерната консумация на енергия често е индикатор, че дадено съоръжение работи под оптималните си възможности или е на път да се повреди. Чрез инсталирането на допълнителни измервателни точки за енергийно оптимизиране предприятието увеличава количеството налична информация за цялостното състояние на производственото оборудване. Това позволява на операторите и енергийните мениджъри да разпознаят показателите за експлоатационните характеристики, съдържащи се в данните, и да предприемат проактивен подход към разрешаване на възникващите проблеми.

Пазарни тенденции

Глобалният пазар за системи за енергиен мениджмънт се оценява на 39,89 млрд. щатски долара през 2018 г. и се очаква да нараства с комбиниран годишен темп на растеж (CAGR) от 17,1% в периода от 2019 до 2025 г. Ръстът на пазара през последните няколко години се дължи на засиленото осъзнаване на ползите от внедряване на тези системи в различните индустриални сектори. В допълнение, много от доставчиците на системи за енергиен мениджмънт разработват и предлагат специализирани за определени отрасли софтуерни платформи, които се очаква да увеличат мащабируемостта на новите продукти на пазара.

Въз основа на компонентите, пазарът на системи за енергиен мениджмънт е сегментиран на сензори, контролери, софтуер, батерии, устройства за визуализация и др. Водещ тук е сегментът на сензорите, като той държи и най-големия пазарен дял през 2018 г. Това до голяма степен се обяснява с технологичния напредък в тази област, позволяващ проследяване на данните в реално време. За разглеждания период до 2025 г. обаче най-бърз ръст се очаква за софтуерния сегмент.

Измерване и eнергиен мониторинг

Интелигентните устройства за отчитане на енергоконсумацията са в основата на усъвършенстваната измервателна инфраструктура, разработена за постигане на по-добра енергийна ефективност чрез управление на потребностите и изравняване на пиковете, интегриране на възобновяеми енергийни източници, изготвяне на по-точни прогнози за потреблението, управление на активи и др. Тук IoT има важна роля за измервателните уреди. Технологията свързва потребителя с устройството, предоставяйки му богат набор от данни.

На пазара се предлага изключително широка гама от решения за детайлно измерване на консумацията на енергия в производствени системи. Някои устройства предоставят възможност за разделяне на енергийните мрежи в индустриалните системи на управляеми зони, което улеснява обработката на получените данни за потреблението и други енергийни параметри. Често освен консумацията тези уреди могат да измерват и качеството на електроенергията и да анализират токовете по всеки един проводник.

Когато целта на индустриалното решение за измерване и мониторинг на потреблението е подобряване на енергийната ефективност, предприятието може да се разглежда като съвкупност от различни системи, консумиращи енергия и функциониращи заедно. Измерването на ниво предприятие може да е достатъчно за по-малки компании с ограничен брой оборудване и относително добре дефинирани и разбрани товари. Отчитането на ниво система е подходящо за проследяване на общи тенденции и придобиване на представа за приноса на всяка система, например за отопление, вентилация, климатизация, осветление и др., за консумацията на енергия. Тъй като е възможно не всички съоръжения да са свързани към главно разпределително табло, съществува риск получената информация да е с ограничена точност. Измерването на ниво подсистема, т. е. извършването на директни измервания при оборудването, предоставя възможно най-задълбочена информация за енергопотреблението на територията на дадено предприятие.