Мониторинг на енергопотребление в индустрията
• Енергийна ефективност • Технически статии • Сп. Енерджи ревю - брой 3, 2023 • 01.06.2023
- Проследяването и управлението на консумацията на енергия на оборудването е ключов аспект от програмите за повишаване на енергийната ефективност в съвременната индустрия
- През последното десетилетие многократно се доказаха ползите от внедряването на модерни технологични иновации като Internet of Things в енергийния мениджмънт на предприятията
- Ценен ресурс за управление на енергията на ниво предприятие осигуряват и технологиите за обработка на големи информационни масиви (Big Data)
ПОДОБНИ СТАТИИ
Подходи за декарбонизация в целулозно-хартиения сектор
Mining 4.0 – дигиталната трансформация на минния сектор
Системи за мониторинг и управление на зарядни станции
Максимална енергийна ефективност в охлаждането на шкафове с модули Blue e+ S
Проследяването и управлението на консумацията на енергия на промишленото оборудване чрез различни технически средства е ключов аспект от програмите за повишаване на енергийната ефективност в съвременната индустрия. Те целят да идентифицират къде е налице най-голям потенциал за реализиране на икономии.
За мониторинг на енергопотреблението на ниво отделна машина и цялостна система се използват богат арсенал от методи, инструменти и платформи. През последното десетилетие многократно се доказаха и ползите от внедряването на модерни технологични иновации като Internet of Things в енергийния мениджмънт на предприятията – логичен етап в консолидирането на някои от водещите тенденции в глобалното производство – дигитализация, декарбонизация и стремеж към използване на все по-голям дял зелена енергия в промишлените съоръжения.
Развитие на нагласите
Модерните индустриални заводи са изправени пред предизвикателството едновременно да повишават своята степен на автоматизация, интелигентност и свързаност и своята екологична устойчивост. За щастие тези две целеви направления до голяма степен се припокриват в интерпретациите си на енергията и стратегиите за нейното разумно потребление. В резултат значително нараства използването на умни измервателни инструменти, сензори и платформи за непрекъснат енергиен мониторинг и управление на консумацията, които обхващат не само конвенционалните, но и възобновяемите източници, все по-силно застъпени в енергийния микс на съвременните фабрики.
Фокусът е основно върху енергоемките процеси и съоръжения, като все още на много места липсват цялостен подход и технически средства за проследяване, оценка и подобряване на енергийната ефективност на ниво предприятие. Експертите отчитат, че макар темата за интелигентно измерване на енергията да беше въведена в европейската и глобална индустрия преди повече от десетилетие, много от компаниите в промишления сектор осъзнават предимствата на този процес и подхождат към прилагането му едва през последните няколко години и то от чисто икономически подбуди – във връзка с реалните разходи, които очакват да спестят.
Така ефективният мониторинг на енергопотреблението в производствените и преработвателните отрасли до голяма степен остава ключово предизвикателство за редица малки и средни предприятия, които доскоро са подминавали някои от препоръките за повишаване на енергийната ефективност поради липса на бюджет или недостатъчна информираност за връзката между този показател и производителността.
У нас ключова роля за промяната в нагласите на множество индустриални фирми към енергийния мониторинг и мениджмънт изпълниха и продължават да изпълняват европейските програми за безвъзмездно финансиране на мерки за технологична модернизация, повишаване на енергийната ефективност и стимулиране на използването на все по-голям дял възобновяема енергия.
Възможности и предизвикателства
Интелигентното измерване на енергопотреблението и енергийното картографиране на индустриалните съоръжения остава критична задача за множество промишлени компании по посока реализирането на успешни програми за енергиен мениджмънт. Най-често този процес включва изпълнението на различни мерки на няколко етапа и съответните технически средства за обезпечаването им: енергиен одит за идентифициране на загубите и зоните с потенциално неефективно използване на енергията; съпоставяне на данните за потреблението на оборудването с променливите във връзка с производителността; оценка на индикаторите за енергийна ефективност и набелязване на посоки и стратегии за тяхното повишаване.
Енергийният мениджмънт в предприятията включва различни процеси и дейности по събиране на информация за това къде, кога, как и защо е използвано дадено количество енергия в рамките на организацията с цел регистриране и отстраняване на проблемите и оползотворяване на потенциала за подобряване на ефективността и устойчивостта в потреблението. Разглеждането на данните за консумацията кумулативно и постфактум не води до достатъчно отчетливи резултати и детайлни прозрения относно проблемите, а може единствено да потвърди, че такива са налице. Необходимо е прецизно събиране на данни в реално време, анализът им чрез специализиран софтуер и предприемането на целенасочени мерки на база изводите от анализа.
Тук в помощ на предприятията идват IoT технологиите, които позволяват задълбочено фрагментиране на цялостната картина чрез умни и свързани сензори на ниво отделна система, машина, устройство или дори компонент. А потенциалът за реализиране на икономии вследствие на внедряването на IoT базирана платформа за мониторинг и управление на енергопотреблението никак не е за пренебрегване. Специалистите изчисляват, че с такава предприятията могат сравнително бързо и лесно да редуцират общото количество консумирана енергия с над една трета. Ето защо инвестицията в подобно решение изглежда все по-обоснована в икономически план, а потенциалните ползи в екологичен аспект са допълнителен плюс.
Сред възможностите, които разкриват IoT приложенията в сферата на енергийния мениджмънт, са драстично намаляване на енергийните загуби, по-адекватно планиране на графиците за работа на оборудването във връзка с тарифите и наличните възможности за използване на подавана в мрежата или съхранена в батерии енергия в различните диапазони на денонощието, както и намаляване на пиковите натоварвания и консумацията в пикови часове, когато потреблението излиза (непропорционално) по-скъпо за потребителя.
Потенциал за енергоспестяване във връзка с дигитализацията
Все по-масовото внедряване на интелигентни измервателни средства и IoT устройства в съвременните заводи в рамките на постепенния, но неизбежен преход към Industry 4.0 дава множество възможности на предприятията да проследяват и управляват потреблението на енергия в детайли. Все по-голяма част от машините и технологичните системи от ново поколение разполагат с възможности за мониторинг на консумацията на енергия и интуитивно подтикват потребителите да се информират в тази посока. Концепцията за интелигентно производство, базирана на кибер-физични системи, не само позволява, но и активно промотира целенацочения мониторинг на енергопотреблението във връзка с множеството възможности за подобряване на производителността при повишаване на енергийната ефективност.
Ценен ресурс за управление на енергията, не само в контекста на отделната машина или система, а цялостно – на ниво предприятие, осигуряват и технологиите за обработка на големи информационни масиви (Big Data). С тях събираните от хилядите миниатюрни сензори, интегрирани в устройствата и оборудването, данни могат да бъдат анализирани в огромни обеми и с изключително високи скорости, дори и в реално време. Тези възможности отлично съответстват на изискванията за ефективен мониторинг на енергопотреблението и позволяват гъвкави реакции на всяко отклонение и всяка индикация за потенциален проблем във връзка с консумацията на дадена машина или технологична единица.
На база резултатите от анализа на генерираната информация могат не само да се извлекат полезни изводи в бизнес аспект и да се коригират съществуващи неизправности и аномалии, но и да се идентифицират зони и системи, при които с малко средства и усилия значително да се повиши енергийната и производствена ефективност. Нещо повече – непрекъснатият мониторинг на статуса, работата и консумацията на енергия в реално време позволява адекватна диагностика и поддръжка на съоръженията и в прогнозен план, а това пести ценно време, труд и разходи за отстраняване на бъдещи повреди и аварии.
Внедряването на специализирани решения за енергиен мониторинг и мениджмънт в предприятията им дава възможност да повишат своята информираност по отношение на това къде, как, кога и защо е била използвана енергията от наличните конвенционални и възобновяеми източници, но също и проактивно да управляват това как ще бъде консумирана тя в бъдеще.
Благодарение на подходящата комбинация от технически средства – измервателни инструменти, сензори и софтуер, и мерки за отговорно потребление от страна на персонала ръководствата на компаниите могат да променят както цялостната картина на този своеобразен енергиен пъзел, така и да модифицират всяко отделно парче. Това означава иницииране и прилагане на мероприятия за подобряване на енергийната ефективност на индивидуалните машини с цел оптимизиране на системите и процесите в цялост. Такива резултати могат да бъдат постигнати чрез множество стратегии с различни по размер инвестиции според бюджета – подмяна на оборудването или дадени негови компоненти с по-съвременни модели модел, ретрофит и реинженеринг на модулните конфигурации, инсталиране на сензори, измервателни и комуникационни устройства, интегриране на честотни задвижвания в критични единици като двигателите и др.
Важен аспект от целия процес са възможностите за неговото ясно, детайлно и нагледно визуализиране, за да е налице достатъчна прозрачност, видимост и измеримост на ефектите от отделните изпълнени мерки за повишаване на енергийната ефективност. С помощта на специална софтуерна платформа, базирана в стандартна мрежова или мобилна среда, от мониторинга на енергопотреблението могат да бъдат извлечени най-много ползи, тъй като до ценните изводи от наблюдението и анализа на данните получават достъп възможно най-много на брой ангажирани потребители на своите персонални устройства.
Енергиен мониторинг в МСП
Малките и средни предприятия имат сериозен, но често пренебрегван дял в цялостната картина на енергопотреблението в индустрията. Обикновено встрани от тежките и енергийно интензивни отрасли, компаниите в този сегмент не изглежда да консумират прекалено големи количества енергия. По експертни изчисления обаче цели 30% от сметките на по-малките цехове и фабрики могат да бъдат директно елиминирани чрез прилагане на мерки за повишаване на разходната и енергийна ефективност.
Критичен фактор с оглед приложимостта на дадено техническо средство в този сектор на бизнеса е бюджетът. Ето защо като отлично решение за МСП се доказва софтуерът за мониторинг и управление на енергопотреблението, който може да окаже контрол върху тези значителни съществуващи загуби и да помогне на фирмите да ги преосмислят като значителен потенциал за оптимизация. Със сравнително ниска и обоснована инвестиция малките и средни предприятия могат в дългосрочен план да си освободят сериозен финансов ресурс за допълнителна модернизация, като редуцират “поправими” разходи.
Стандартните големи платформи за енергиен мениджмънт и мониторинг от бизнес клас, както и индустриалните системи за сграден мениджмънт на енергията (BEMS), предназначени за гигантските промишлени заводи, обаче биха имали обратен ефект. Те са твърде скъпи, нерентабилни и излишно мултифункционални за компаниите с далеч по ограничени потребности. Те се нуждаят от по-гъвкави модулни решения с опция за компилиране само на необходимия инструментариум и без утежняващи цената и експлоатацията функции.
В тази връзка е добре да се проучат възможностите за унифициран мониторинг и управление на машини и оборудване, ел. табла, сградни системи (ОВК, осветление и т. н.), интегрирани ВЕИ, измервателни устройства и други ключови за енергопотреблението технологични елементи в единна IoT платформа, по възможност базирана в облачна инфраструктура, за да се елиминира и необходимостта за фирмата да закупува и поддържа и нужния хардуерен ресурс за обработка на данните.
Ключови думи: енергийна ефективност, енергиен мониторинг, енергиен мениджмънт, енергопотребление, дигитализация, IoT, Internet of Things, Industry 4.0
Новият брой 6/2024