Az ingadozó energiaárak és a szigorodó fenntarthatósági elvárások miatt az energiahatékonyság ma már közvetlenül befolyásolja a gyártóvállalatok versenyképességét. Nemcsak az számít, hogy egy üzem mennyi villamos energiát vagy földgázt használ fel, hanem az is, hogy pontosan mikor, hol és milyen termelési folyamatok során jelentkezik a fogyasztás. Az elszigetelt, részletes mérési adatok nélkül végrehajtott energiamegtakarítási intézkedések önmagukban már nem feltétlenül használják ki a teljes megtakarítási potenciált. Amikor az a kérdés, hogyan csökkenthető tartósan egy gyártóüzem energiaköltsége, egyre nagyobb szerepet kap az adatalapú energetikai tervezés.
Ez a megközelítés az energiafogyasztási adatokat összekapcsolja a termelési információkkal. Így a döntéshozók nem kizárólag becslések és havi számlák alapján avatkozhatnak be, hanem pontosabban azonosíthatják a veszteségforrásokat, a költséges működési időszakokat és az optimalizálható folyamatokat.
Mi az almérés szerepe? - A rejtett veszteségek feltárása
Sok üzemben rendelkezésre állnak idősoros energiafogyasztási adatok, ezek azonban önmagukban nem feltétlenül biztosítanak gép-, gyártósor- vagy termékszintű átláthatóságot. Egy összesített fogyasztási görbéből például nehéz megállapítani, hogy egy adott időszak magas energiafelhasználásáért melyik csarnok, gyártósor vagy berendezés felelős.
Ilyen esetben az energiaköltség továbbra is nehezen felbontható általános üzemi költségként jelenik meg.
Az energetikai állapotfelmérést és a legfontosabb fogyasztási pontok meghatározását követően ezért az egyik első műszaki lépés lehet egy célzott almérési rendszer kialakítása. Intelligens mérőműszerek és megfelelő szenzorok segítségével külön mérhető az egyes részlegek vagy épületrészek energiafelvétele, a nagyobb fogyasztók – például kompresszorok, hűtőgépek, ipari kemencék vagy szivattyútelepek – működése, illetve akár egyes gépsorok és termelési ciklusok energiaigénye is.
A megfelelő időbeli felbontású adatokból kirajzolódik az üzem terhelési profilja, és láthatóvá válhatnak olyan veszteségforrások, amelyek összesített adatokból nehezen ismerhetők fel. Ilyen lehet például a szükségtelenül magas hétvégi vagy éjszakai alapterhelés, a használaton kívül működő berendezések fogyasztása, a nem megfelelően szabályozott segédüzemi rendszerek működése vagy egy-egy berendezés szokatlanul magas energiafelvétele.
A termelési és energetikai adatok integrálása - MES és ERP
Önmagában az energiafogyasztási adat még nem feltétlenül ad választ arra, hogy miért nőtt vagy csökkent a fogyasztás. Ehhez az energetikai információkat érdemes összevetni a termelési adatokkal.
A termelésirányítási (MES) és vállalatirányítási (ERP) rendszerekből származó információk segítségével az energiafogyasztási görbék összekapcsolhatók a műszakbeosztásokkal, a gyártott terméktípusokkal, a termelési volumennel, a gépek állásidejével és egyes technológiai paraméterekkel.
Ez teremti meg annak lehetőségét, hogy a vállalat ne csupán az összes energiafelhasználást, hanem a fajlagos energiafelhasználást is vizsgálja.
Mit mutat meg a fajlagos energiafelhasználás?
A fajlagos energiafelhasználás, vagyis a Specific Energy Consumption (SEC) azt mutatja meg, hogy egységnyi termék vagy termelési mennyiség előállításához mennyi energia szükséges. A megfelelő mutató az adott iparágtól és technológiától függően lehet például kWh/db, kWh/kg vagy kWh/tonna.
A SEC követése több területen is javíthatja a döntéshozatalt.
Termékszintű önköltségszámítás
Pontosabban meghatározható, hogy mely termékek vagy termékcsoportok gyártása energiaigényesebb. Az energetikai adatok így a költségszámításban, az árazási döntésekben és a termékportfólió elemzésében is felhasználhatók.
Műszakok és gépek összehasonlítása
Ha két hasonló gépsor vagy két egymást követő műszak jelentősen eltérő mennyiségű energiát használ ugyanazon termék előállításához, az eltérés mögött technológiai, üzemeltetési vagy karbantartási probléma is állhat.
Az energiaadat ebben az esetben már nem egyszerű költséginformáció, hanem diagnosztikai eszköz is.
Melyek a konkrét adatalapú beavatkozási pontok az üzemben
Az adatok összegyűjtése önmagában még nem eredményez megtakarítást. A valódi érték akkor jelentkezik, amikor az elemzések alapján módosulnak az üzem működési folyamatai.
A gyakorlatban több olyan terület is van, ahol az adatalapú energiagazdálkodás kézzelfogható eredményt hozhat.
A csúcsterhelések csökkentése – Mi az a Peak Shaving?
Ha több nagy teljesítményű berendezés egyszerre indul vagy működik teljes terhelésen, jelentős teljesítménycsúcsok alakulhatnak ki. Ilyen fogyasztó lehet például egy olvasztókemence, nagy teljesítményű kompresszor, hűtőberendezés vagy szivattyú.
A nagyfogyasztók egyidejű működése az adott villamosenergia-tarifától, hálózati díjstruktúrától és szerződéses konstrukciótól függően növelheti a teljesítményhez kapcsolódó költségeket.
Amennyiben a termelési folyamat ezt lehetővé teszi, az indítások vagy energiaigényes műveletek időben eltolhatók egymástól. Így mérsékelhetők a terhelési csúcsok anélkül, hogy feltétlenül csökkenne a termelési volumen.
A sűrített levegős rendszerek optimalizálása
A sűrített levegő előállítása energiaigényes folyamat, ezért a kompresszorhálózat hatékonyságának javítása sok ipari üzemben jelentős megtakarítási lehetőséget jelent.
A bevitt villamos energia nagy része végül hővé alakul, ezért különösen fontos a rendszer megfelelő nyomásszintjének beállítása, a kompresszorok optimális szabályozása, a nyomásesések vizsgálata, valamint a szivárgások mielőbbi feltárása.
Nem megfelelően karbantartott sűrítettlevegő-rendszerekben a szivárgási veszteségek jelentős mértéket érhetnek el. A nyomás-, áramlás- és fogyasztási adatok folyamatos vagy rendszeres elemzésével a problémák gyorsabban azonosíthatók, így csökkenthető a feleslegesen felhasznált villamos energia.
Alkalmazkodás a változó energiaárakhoz
Az energiapiaci árak időben jelentősen változhatnak. Azoknál a vállalatoknál, amelyek villamosenergia-szerződése időben változó, dinamikus vagy spotpiachoz kötött árazást alkalmaz, az energiafogyasztás időzítése közvetlen pénzügyi előnyt jelenthet.
Amennyiben a technológia és a termelési terv lehetővé teszi, bizonyos energiaigényes folyamatok – például hűtési ciklusok, alapanyag-előkészítési vagy töltési folyamatok, illetve megfelelő rendszer esetén a hőtárolás – kedvezőbb árú időszakokra ütemezhetők.
Fontos ugyanakkor, hogy az ilyen optimalizálás lehetősége és gazdasági eredménye mindig az adott szerződéses konstrukciótól, a technológiai rugalmasságtól és a termelési követelményektől függ.
Hagyományos és adatalapú energiagazdálkodás
A két megközelítés közötti különbség leginkább az adatok részletességében és a döntéshozatal gyorsaságában jelenik meg.
Adatforrás
- Hagyományos energiagazdálkodás: Összesített mérési adatok és közműszámlák
- Adatalapú energiagazdálkodás: Részletes, idősoros és almérési adatok
Láthatóság
- Hagyományos energiagazdálkodás: Elsősorban üzemi szintű
- Adatalapú energiagazdálkodás: Gép-, sor-, részleg- vagy termékszintű
Döntéshozatal
- Hagyományos energiagazdálkodás: Többnyire múltbeli adatok elemzése
- Adatalapú energiagazdálkodás: Gyorsabb, tényalapú beavatkozás
Megközelítés
- Hagyományos energiagazdálkodás: Jellemzően reaktív
- Adatalapú energiagazdálkodás: Proaktív és megfelelő adatok esetén prediktív
Költségfelosztás
- Hagyományos energiagazdálkodás: Nehezebben rendelhető konkrét folyamatokhoz
- Adatalapú energiagazdálkodás: Pontosabban kapcsolható termékekhez és termelési folyamatokhoz
Az adatalapú megközelítés előnye tehát nem pusztán az, hogy több adat áll rendelkezésre, hanem az, hogy az energiafelhasználás közvetlenebbül összekapcsolható az üzemi működéssel.
Mi az a prediktív karbantartás?
Az energiapazarlás korai felismerése
A megfelelő mennyiségű és minőségű mérési adat nemcsak utólagos elemzésre használható. Egyes berendezéseknél az energiafelvétel, a teljesítmény, a rezgés, a hőmérséklet vagy más üzemi paraméterek változása jelezheti, hogy a gép működése eltér a megszokott állapottól.
A rendellenes energiafelhasználás hátterében állhat például kopó mechanikai alkatrész, csapágyhiba, eltömődött szűrő, helytelen beállítás vagy megnövekedett súrlódás. Ha egy berendezés romló hatásfokkal működik, azonos termelési teljesítményhez több energiára lehet szüksége.
A megfelelő prediktív karbantartási modellek segítségével bizonyos rendellenességek még a meghibásodás előtt felismerhetők. Ez egyszerre segítheti az energiahatékonyság javítását, a nem tervezett leállások csökkentését és a karbantartás pontosabb ütemezését.
Fenntarthatóság és ISO 50001
Az adatalapú energiagazdálkodás nemcsak a költségcsökkentést támogatja, hanem a vállalati fenntarthatósági célok megvalósításában is szerepet játszhat.
A megbízható energiafogyasztási adatok fontos alapot teremtenek az energiahatékonysági intézkedések értékeléséhez, a kibocsátások számításához, a fenntarthatósági riportok elkészítéséhez és az energetikai fejlesztések eredményének nyomon követéséhez.
Az ISO 50001 energiairányítási rendszer szintén az energiateljesítmény mérésére, monitorozására és folyamatos fejlesztésére épül. A szabvány alkalmazása során fontos szerepet kap az energiafelhasználás értékelése, az energiateljesítmény-mutatók (EnPI-k) meghatározása, a releváns adatok megfelelő gyakoriságú mérése és monitorozása, valamint a PDCA – Plan, Do, Check, Act – szemléletű fejlesztési ciklus. Ez a szemlélet a folyamatos javítást szolgálja, így válik a rendszer élővé.
Egy megfelelően kialakított mérési és adatkezelési infrastruktúra ezért az energiagazdálkodás mellett az auditokra való felkészülést és az energetikai teljesítmény dokumentálását is megkönnyítheti.
A megvalósítás gyakorlati lépései
Az adatalapú energiagazdálkodásra való átállás nem feltétlenül igényli a teljes üzem egyszeri, nagy beruházással járó átalakítását. A fokozatos bevezetés sok esetben hatékonyabb megközelítés.
1. Energetikai állapotfelmérés és fókuszterület kijelölése:
Első lépésként érdemes azonosítani a legnagyobb energiafogyasztású technológiákat, gépsorokat, épületrészeket és segédüzemi rendszereket. A cél annak meghatározása, hogy hol érdemes először részletesebb adatokat gyűjteni.
2. Pilot almérési projekt
A kiválasztott területeken kialakítható egy korlátozott méretű almérési rendszer. A pilot célja nem feltétlenül a teljes üzem azonnali lefedése, hanem annak vizsgálata, hogy milyen adatokra van szükség, hogyan lehet azokat megbízhatóan gyűjteni, és milyen megtakarítási lehetőségek tárhatók fel velük.
3.Adatintegráció és elemzés
A következő lépés az energetikai és termelési adatok összekapcsolása. Ennek segítségével azonosíthatók az első közvetlen beavatkozási pontok, illetve meghatározhatók azok a mutatók, amelyekkel az energiahatékonyság fejlődése hosszabb távon is követhető.
4. Kiterjesztés és automatizálás
Ha a pilot eredményes, a mérési rendszer fokozatosan kiterjeszthető további gépekre, gyártósorokra vagy telephelyi rendszerekre. A következő fejlettségi szinten az energiaadatok már nemcsak riportokban jelennek meg, hanem közvetlenül beépülhetnek a napi termelésirányítási és karbantartási döntésekbe is.
Gyártóüzem energiaköltsége - Mekkora megtakarítás érhető el?
Az energiamegtakarítás mértéke nem határozható meg minden gyártóüzemre érvényes egyetlen százalékos értékkel. Az eredmény függ az üzem jelenlegi energiahatékonyságától, a technológiák állapotától, a termelési folyamatok rugalmasságától, a már meglévő energetikai fejlesztésektől, valamint attól is, hogy a feltárt problémák közül mely intézkedéseket valósítják meg.
Egy megfelelően kialakított energiagazdálkodási rendszer ugyanakkor lehetővé teszi, hogy a vállalat folyamatosan azonosítsa és számszerűsítse a megtakarítási lehetőségeket. Kedvező kiinduló helyzet és megfelelő intézkedések mellett többéves időtávon akár kétszámjegyű energiamegtakarítás is elérhető.
A legfontosabb változás azonban az, hogy az energia többé nem egyszerűen elkerülhetetlen üzemi költségként jelenik meg, hanem mérhető és részben szabályozható erőforrásként, amelynek hatékony felhasználása közvetlenül javíthatja a vállalat versenyképességét.
Hogyan segít a ZERO GROUP az energiaköltségek csökkentésében?
A zerovillanyszamla.hu vállalati és ipari energetikai megoldások tervezésével és kivitelezésével foglalkozik. A szolgáltatási területek közé tartoznak a napelemes rendszerek, az ipari energiatárolók, valamint az energiagazdálkodási megoldások.
A ZERO GROUP az almérési és adatalapú optimalizálási folyamatok kialakításában is támogatást nyújt. A megfelelően kialakított energetikai rendszer segítségével a gyártóvállalatok részletesebben mérhetik energiafelhasználásukat, feltárhatják a fogyasztási veszteségeket, összehangolhatják az energiatermelést, -tárolást és -felhasználást, valamint csökkenthetik a hálózatból vásárolt villamos energia mennyiségét és az ahhoz kapcsolódó költségeket.
A saját megújulóenergia-termelés, az energiatárolás és az adatalapú energiagazdálkodás együttes alkalmazásával jelentősen mérsékelhető a vállalat külső energiaigénye, miközben az energiafelhasználás kiszámíthatóbbá és jobban tervezhetővé válhat.