Miten mittaaminen liittyy energian säästämiseen? Kyse on ROI:sta ja yrityksen tuloksista.
Teollisuuslaitosten on kulutettava energiaa toimiakseen – esimerkiksi valmistaakseen tuotteita tai käsitelläkseen dataa – ja useimmat laitokset kuluttavat liikaa sähköä. Ne ovat tehottomia energian käyttäjiä. Kaksikymmentä vuotta sitten laitosten johdossa ei yleensä välitetty energiatehokkuudesta – koska energia oli halpaa. Kun energia kallistui, johtajat kiinnostuivat energialaskujen pienentämisestä, mutta toimenpiteet oli konkretisoitava liiketoiminnan kannalta.
Mikä on ROI-piste, jossa energiahävikki on niin suuri, että siihen on järkevää puuttua?
Vastataksesi tähän kysymykseen sinun on mitattava, kuinka paljon energiaa rakennuksen erityyppisiin töihin (järjestelmiin) kulutetaan, ja verrattava energian kulutusta standardeihin. Näin saat selville, kuinka paljon energiahävikkiä syntyy. Lisämittaukset voivat auttaa tunnistamaan energiahävikin perussyyn. ROI-yhtälön kolme pistettä ovat: 1) hävikin määrä yhdistettynä 2) syyhyn ja 3) kustannuksiin.
Milloin energiankulutuksen vähentäminen on järkevää?
Energiankulutuksen vähentäminen on järkevää laitoksissa, jotka haluavat supistaa yleiskustannuksia tuottavuuden lisäämiseksi – siis laitoksissa, jotka pyrkivät tekemään enemmän vähemmällä, eivät vain kuluttamaan vähemmän.
Energiatarkastuksessa tunnistetaan mahdollisuudet tehokkuuden lisäämiseen. Tarkastuksen yhteydessä laitoksen johto saa tietoa siitä, mitkä energiansäästötoimet ovat järkeviä laitoksen päätavoitteet huomioon ottaen ja mitkä toimet eivät joko tarjoa riittävästi sijoitetun investoinnin ROI-tuottoa tai jäävät liian kauas prioriteettien ulkopuolelle. Energiansäästön mahdollisuudet ovat yleensä suurimmat laitoksissa, joissa on vanhoja, suuria ja paljon energiaa kuluttavia järjestelmiä, joita ei ole optimoitu. Muita ”hyviä ehdokkaita” ovat tuotantolaitokset, joissa ei juuri ole otettu käyttöön automaatiota tai ohjausta, sekä laitokset, joissa on suuret höyry- tai paineilmajärjestelmät.
Kuinka paljon voidaan säästää?
Yhdysvaltain energiaministeriön (U.S. Department of Energy, DOE) mukaan laitokset voisivat pienentää energialaskujaan 25 prosentilla, mutta todelliset säästöt ovat riippuvaisia muutamasta asiasta. Ensinnäkin, millaisia järjestelmiä ja toimintoja laitoksessa on? Laitokset voivat saada merkittäviä säästöjä suurten kuormien osalta, joita ei toistaiseksi ole sisällytetty energiahintoja koskevaan aikatauluun edullisimpien sähkötuntien hyödyntämiseksi. Laitoksissa, joissa on enimmäkseen pienempiä kuormia, ei välttämättä ole samanlaisia mahdollisuuksia energian säästämiseen. Toiseksi, kuinka tehottomia rakennusjärjestelmät ovat? Uudemmassa hyvin ylläpidetyssä laitoksessa ei ole yhtä paljon säästömahdollisuuksia kuin vanhemmassa laitoksessa, jossa on poikettu järjestelmien ja laitteiden asetuksia ja huoltokäytäntöjä koskevista suosituksista.
Kun ajattelet kotona tapahtuvaa energiahukkaa, ajattelet todennäköisesti ikkunasta sisään vuotavaa kylmää ilmaa tai vanhojen lamppujen vaihtamista LED-lamppuihin. Mutta millaista energiahukkaa syntyy tuotantolaitoksessa tai monikäyttölaitoksessa?
Ensin energiaa käytetään ilman lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen sekä ilman johtamiseen ilmanvaihtojärjestelmän läpi, minkä jälkeen se hukataan ilmavuodon vuoksi. Tämä pakottaa IV-järjestelmän ylituotantoon sekä ylikulutukseen. Mitä muita laitoksen järjestelmiä käytetään enemmän kuin olisi tarpeen tukkeutuneiden suodattimien, ylisuurten moottorien jne. vuoksi?
On siis totta, että tuotantolaitoksessa tai monikäyttölaitoksessa voi esiintyä sekä valaistusta että rakennuksen vaippaa koskevaa energiahukkaa. Mutta ovatko nämä ensimmäiset hukkakohteet, joihin on puututtava?
Saat vastauksen kysymykseen, kun keräät tiedot kaikkien tärkeimpien kuormien sähkönkulutuksesta ja liität ne sekä hinta- että toimintoaikatauluun ja lasket ROI:n. Usein laitos pystyy säästämään muutamassa vuodessa suurten laitteiden kunnossapidossa ja toiminnoissa niin paljon, että se voi nopeuttaa laitteiden korvaamista kevyemmillä malleilla.
Miten sähkönkulutuksen vähentäminen aloitetaan, kun budjetti, aika ja resurssit ovat rajalliset?
Aloita perusasioista.
Aluksi selvitetään, missä – ja milloin – energiaa käytetään ja mihin. Kun laitoksen omistajat, johtajat ja huoltohenkilöstö ymmärtävät tarkalleen, kuinka paljon energiaa tarvitaan liiketoiminnan pyörittämiseen ja kuinka paljon energiaa tuhlataan, he voivat tehdä päätöksiä ja laatia suunnitelman. Tämän vaiheen saavuttaaksesi aloita hankkimalla kopiot useista viimeisimmistä energialaskuista. Selvitä myös mahdolliset lisämaksut ja kulutushuippujen aiheuttamat maksut. Lataa hinta-aikataulu jakeluverkkoyhtiön verkkosivustolta, jotta saat tietoa siitä, kuinka paljon energiayksiköt maksavat eri vuorokaudenaikoina suhteessa toiminta-aikatauluusi. Soita tarvittaessa verkkoyhtiön palveluyksikköön: he auttavat mielellään.
Pyydä sitten joko omaa sähkötiimiäsi tai sähköurakoitsijaa keräämään tietoa sähkönkäytöstä pääkeskuksella sekä suurimpien järjestelmien ja kuormien syöttöpaneeleista. Tallenna kW-tiedot, kWh-tiedot ja tehokerroin edustavalta ajanjaksolta. Näin saat erittäin tarkkaa tietoa kolmivaihepiirien ja kuormien todellisesta tehonkulutuksesta. Suurimmat säästöt saadaan usein siirtämällä kuormaa koskevat toiminnot edullisempaan vuorokaudenaikaan, mikäli mahdollista.
Mitkä järjestelmät tuhlaavat eniten energiaa?
Sähköjärjestelmän kartoituksen lisäksi, arvioi sähkömekaaniset, höyry- ja paineilmajärjestelmät. Yleensä ne tuhlaavat todella paljon energiaa, mutta ovat melko helposti korjattavissa.
Sähkömekaniikka
Sähkömekaanisissa järjestelmissä on viisi yleistä energiahukkatyyppiä: 1) sähköinen, 2) mekaaninen/kitka, 3) aikataulutus, 4) ohjaus ja 5) mitoitus/tehokkuus.
Edistyneen Fluke 1738 energialoggerin käyttäminen mekaanisen järjestelmän energiankulutusta koskevien tietojen keräämiseen
- Jännitteen/virran ylikuormitus ja vaiheiden epäsymmetria ovat kaksi suurinta energiahukkaa aiheuttavaa tekijää sähkömekaanisissa järjestelmissä. Molemmat sähköongelmat voidaan havaita sähkönlaadun analysaattoreilla ja lämpökameroilla.
- Mekaanisten laitteiden energiahukka ilmenee sekä laitteiden ylikuumenemisena että niiden liiallisena värähtelynä. Nämä ongelmat voidaan havaita lämpökameroilla ja värähtelymittareilla. Mahdolliset syyt vaihtelevat jäähdytyksestä ja ilmavirrasta laakereiden kohdistukseen ja muihin kitkan syihin. Lämpökuvaa kytkimet, akselit, hihnat, laakerit, tuulettimet, sähkökomponentit, pääte-/liitäntärasia ja käämit – kaikki seikat, jotka voivat viitata tehottomaan toimintaan ja siten tuhlata energiaa.
- Kuten edellä mainittiin, yksi helpoimmista energiansäästöratkaisuista on tietojen kerääminen suurten sähkömekaanisten kuormien tehonkulutuksesta koko toiminta-aikataulun ajalta. Määritä, milloin koneet käyttävät eniten energiaa (yleensä käynnistettäessä) ja tarkista, voidaanko käyttöaikoja siirtää vuorokauden aikoihin, jolloin sähköverkkomaksut ovat halvimmat.
- Käytä Power log -tiedostoa ja vertaa toiminta-aikataulua siihen, kuinka usein kone käyttää energiaa. Kuinka paljon virtaa se ottaa, kun se ei ole aktiivisessa käytössä? Ilman ohjaimia useimmat koneet on sammutettava manuaalisesti energiankäytön lopettamiseksi, eikä näitä manuaalisia toimia aina tehdä. Kaikkia koneita ei voida käytännössä sammuttaa, mutta useimmat niistä voidaan pitää valmiustilassa. Ohjaimet vaihtelevat yksinkertaisista täysin automatisoituihin, antureiden ja ajastimien käytöstä joustavaan joutokäyntiin ja toimintojen kovakoodaamiseen PLC:hen.
- Koon ja tehokkuuden luokitus. Erityisesti vanhemmissa laitoksissa voi käydä seuraavasti: laitosten toiminnalliset vaatimukset muuttuvat, mutta kuormat pysyvät ennallaan, mikä tarkoittaa, että joskus suuri, kallis ja käynnistyessään paljon energiaa kuluttava moottori pitää käynnissä vähemmän kilowatteja vaativaa järjestelmää. Jokaisen laitoksen johto haluaa pitää suuret laitteet käytössä mahdollisimman pitkään. On kuitenkin syytä kerätä tietoa siitä, kuinka paljon moottori kuluttaa tehoa sekä todellisiin kuormavaatimuksiin että uuteen, tehokkaaseen ja oikean kokoiseen yksikköön verrattuna. Laske, kuinka paljon ylimääräistä energiaa kuluu, ja kerro se hinta-aikataululla. Määritä, kuinka nopeasti uusi moottori maksaisi itsensä takaisin: joskus on taloudellisesti järkevää vaihtaa laite jo ennen sen vikaantumista. Jos näin ei ole, harkitse, voidaanko ohjaimia käyttää tehon modulointiin.
Höyry
Prosessilämmitys muodostaa huomattavan osan säädeltävissä olevista käyttökustannuksista. Järjestelmä on tarkastettava säännöllisesti, jotta voidaan välttää erilaisia energiaa tuhlaavia tiloja.
Aloita keräämällä tietoa kattilan sähkönkulutuksesta, jotta saat lähtökohdan sähkönkulutukselle. Tarkasta sitten jakelujärjestelmä, mukaan lukien höyrysulut, painemittarit, eristys, pumput ja venttiilit. Käytä lämpökameraa viallisten höyrysulkujen, vuotojen, tukosten, arvo-ongelmien sekä lauhdeongelmien havaitsemiseen: tavoitteena on palauttaa mahdollisimman paljon esilämmitettyä lauhdetta kattilaan.
Tarkastuksen suorittaminen Fluke Ti401 PRO -lämpökameralla
Lämpökameralla voidaan myös tarkistaa höyryvuodot. Tarkista eristyksen mahdollinen löystyminen tai puuttuminen ja varmista, että kaikki höyrysulut toimivat moitteettomasti. Puhdista kattilat sisältä ja tarkista, onko höyrynsiirtoputkissa tukoksia. Näillä yhdistetyillä toimilla tunnistetaan energiahävikki, ja niiden avulla tiimi voi myös suunnitella energiaa säästäviä ratkaisuja, joista monet voidaan toteuttaa kunnossapitotoimien avulla pääomakustannusten sijaan.
Paineilma
100 hevosvoiman ilmakompressori voi kuluttaa sähköä vuosittain noin 50000 USD:n edestä, ja jopa 30 prosenttia kyseisestä sähköstä kuluu paineilmaan, jota ei koskaan käytetä jakeluvuotojen ja tuhlailevien käyttötapojen vuoksi. Monet laitokset eivät ole kuitenkaan koskaan arvioineet paineilmatoimintojensa tehokkuutta. Itse asiassa, kun laitokset tarvitsevat lisää paineilmaa, monet niistä hankkivat ylimääräisen kompressorin ja käyttävät sitä huomaamatta, että niiden nykyinen järjestelmä voisi tuottaa lisää paineilmaa.
Paineilmalinjojen tarkastus Fluke ii900 -vuotoäänen paikannuskameralla
Compressed Air Challengen tutkimuksissa todettiin, että vain 17 prosenttia paineilman käyttäjistä arvostaa tehokkuutta paineilmajärjestelmän hallinnan tavoitteena: 71 prosenttia käyttäjistä taas yksinkertaisesti haluaa järjestelmän tarjoavan tasaisen ja luotettavan ilmansyötön. Tämä ajattelutapa siirtyy käyttöpaikalle asti: paineilmalaitteiden asennuksista puuttuvat usein yksinkertaisetkin solenoidisulkuventtiilit, mikä johtaa kompressorien jatkuvaa käyttöön, ja tuotantotilojen henkilökunta usein käsittelee paineilmaa ilmaisen resurssin tavoin ja käyttää sitä työalueen puhdistamiseen ja jopa jäähdyttämiseen.
Hävikin tason tunnistamiseksi ja määrittämiseksi aloita keräämällä tiedot kaikkien ilmakompressorien energiankulutuksesta koko liiketoimintasyklin ajalta. Näin voit määrittää, kuinka paljon energiaa tarvitaan nykyisten ilmanpainetasojen tuottamiseen. Käytä myös painekalibraattoria kirjataksesi kompressorilähdön painearvo ja vertaa sitä käyttöpisteen arvoon, määrittääksesi paineen laskun määrä ja tarkistaaksesi valmistajan painearvot, joita tarvitaan paineilmalaitteiden käyttöön; älä ylipaineista järjestelmää vain siksi että se on mahdollista. Yksi tapa tehdä nämä testit on käyttää tiedonkeruuyleismittariin kytkettyä painemoduulia. Kuvaa lopuksi ääniaaltoja hyödyntävällä teollisella äänikameralla ilmaputken tila mahdollisimman laajalta alalta ilmavuotojen sijainnin ja laajuuden määrittämiseksi. Selvitä tämän ilmavuotolaskimen avulla, mikä ROI-tuloksesi on.
Yhteenveto
Näiden yksinkertaisten ja suoraviivaisten parhaiden käytäntöjen avulla voit huomattavasti parantaa energiatehokkuutta laitostasolla. Yksittäin nämä parhaat käytännöt tuottavat arvoa, ja kun ne yhdistetään, niiden avulla on mahdollista saada merkittäviä energisäästöjä.