Spis treści
Rosnące ceny energii wpływają na wyższe koszty ponoszone na media energetyczne. Wzrost kosztów stanowi kolejny czynnik motywujący do poszukiwania sposobów na poprawę efektywności energetycznej w przedsiębiorstwie. Energia, której nie zużyjemy, kosztuje nas przecież najmniej. Nie ma jednak uniwersalnej metody, na podstawie której można wskazać typowe działania gotowe do wdrożenia w każdej firmie. Istnieją jednak typowe obszary, od których warto rozpocząć analizy.
Celem audytu energetycznego jest lokalizacja nieefektywnego wykorzystywania energii, szczególnie w obszarach znaczącego zużycia. Wyniki analiz pozwalają na określenie realnych możliwości poprawy efektywności energetycznej w przedsiębiorstwie i ustalenie strategii inwestycyjnej na kolejne lata.
Zobacz także: Eksperci wyliczają jak i ile można zaoszczędzić na rachunkach za prąd w firmie
Na podstawie wstępnej analizy można określić więc przede wszystkim które obszary produkcji odpowiadają za najwyższe koszty mediów. Podstawą rzetelnej analizy jest odpowiednie rozpoznanie procesów, instalacji, wykorzystywanych urządzeń oraz technik ich eksploatacji. Dopiero zrozumienie sposobów i celów wykorzystania energii pozwala na określenie czy sposób wykorzystania energii w przedsiębiorstwie jest prawidłowy.
Jaką energię zużywamy?
Kluczowym aspektem są wykorzystywane w przedsiębiorstwie nośniki energii. Efektywność wykorzystania energii może zależeć przede wszystkim od tego, czy jest ona zużywana bezpośrednio, czy przetwarzana w inną, pożądaną formę energii. Zgodnie z prawami termodynamiki przetwarzanie energii zawsze wiąże się z powstawaniem strat.
Energia elektryczna może być wykorzystywana bezpośrednio (np. silniki, oświetlenie) oraz jako medium pośrednie, służące do wytworzenia innych nośników energii, jak np. sprężone powietrze, chłód lub ciepło. Często te ostatnie nośniki mają niebagatelne znaczenie dla przeprowadzanych procesów produkcyjnych. W tych przypadkach zdecydowanie łatwiej utracić kontrolę nad poprawnymi wskaźnikami efektywności energetycznej ze względu na rozbudowany proces konwersji energii. Dlatego należy ustalić procedurę ich badania oraz okresowo ją sprawdzać. Taki plan mierzenia jest ważnym elementem każdego audytu energetycznego.
Podobnie sytuacja ma się w przypadku ciepła. Zawsze jest wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń (których ogrzewanie jest konieczne) i wytwarzania ciepłej wody użytkowej, jednak w przemyśle często niezbędne jest również jako nośnik energii w procesach technologicznych. W rzeczywistości oznacza to, że ciepło może być zarówno nośnikiem energii kupowanym z zewnątrz (np. z miejskiej sieci ciepłowniczej) lub wytwarzane bezpośrednio w przedsiębiorstwie (np. w kotłach wodnych, parowych, nagrzewnicach gazowych).
Prąd drożeje – jak zużywać go mniej?
Badając efektywność należy zwrócić uwagę na sprawność poszczególnych urządzeń. Zazwyczaj im są starsze, tym niższą mają sprawność. Dlatego oceniając klasę energetyczną urządzeń pracujących w zakładzie można określić, czy stosowane obecnie rozwiązania posiadają potencjał do wygenerowania oszczędności.
Już same wywiady z wieloletnimi pracownikami utrzymania ruchu pozwalają znaleźć punkty pracy, gdzie maszyny pracują nieefektywnie
Istotnym elementem jest także określenie wydajności maszyn oraz charakteru ich pracy. Szczególnie w fabrykach z wieloletnią historią często w trakcie wywiadu z pracownikami utrzymania ruchu można rozpoznać punkty pracy, gdzie urządzenia pracują nieefektywnie. Przykładowo, silniki stałoobrotowe pobierają dużo więcej energii niż to wynika z faktycznych potrzeb. W takich przypadkach należy przeanalizować możliwości zastosowania urządzeń zmienoobrotowych.
Ze względu na zmiany technologiczne i koszty maszyn, na bieżąco trzeba monitorować opłacalność wymiany linii technologicznych na nowsze
W ramach rozrostu zakładów produkcyjnych park maszynowy przeważnie jest powiększany. Nowe linie są wydajniejsze i bardziej efektywne – do produkcji takiego samego wolumenu produktu wykorzystują mniej energii. Mimo, że różnice potrafią być znaczące, przedsiębiorstwa często nie wymieniają starych i wyeksploatowanych linii nie pozwalając sobie tym samym na wzrost marży. Ten obszar wymaga ciągłej kontroli i badania opłacalności.
Świeć przykładem
Kolejnym obszarem, który na szczęście coraz częściej przestaje być zaniedbywany, jest oświetlenie. Obecne oprawy i źródła LED zapewniają dużo wyższą skuteczność świetlną (sprawność konwersji energii w przypadku oświetlenia typu LED jest również wyższa) niż jarzeniówki, oprawy metalohalogenkowe oraz lampy sodowe, dzięki czemu wymiana oświetlenia pozwala na znaczące ograniczenia poboru prądu Główne przyczyny wstrzymywania decyzji dotyczyły dwóch aspektów: kosztów opraw (i wyników ekonomicznych inwestycji) oraz względnie niskich cen prądu.
U jednego z klientów wymiana 360 opraw metalohalogenkowych o mocy 400 W każda na LED-y pozwoli zaoszczędzić 249 tys. zł rocznie. Przy uwzględnieniu wsparcia białymi certyfikatami modernizacja zwróci się w 3 lata
W chwili obecnej, wraz ze spadkiem kosztów inwestycji oraz wzrostem cen energii wiele projektów znacząco poprawiło rentowność i trafiło do realizacji. Przy pracy zakładu na co najmniej dwie zmiany 5 dni w tygodniu praktycznie ciężko spotkać lokalizację z czasem zwrotu takiej inwestycji powyżej 36 miesięcy. Analiza oszczędności energii u klienta wykazała, że wymiana opraw metalohalogenkowych (ponad 360 opraw o mocy 400 W każda) na oprawy typu LED przyczyni się do rocznych oszczędności rzędu 249 tys. zł (uwzględniając tylko opłaty zmienne na rachunku za energię elektryczną). Przy uwzględnieniu dofinansowania tej inwestycji z białych certyfikatów, ta modernizacja zwróci się w okresie 3 lat.
Oszczędności przemijają z wiatrem
Produkcja i dystrybucja sprężonego powietrza to często mocno zaniedbany obszar, mimo że jest nieodzownym elementem zakładów produkcyjnych. Poprawy efektywności energetycznej można szukać tutaj w kilku aspektach: wydajności produkcji, strat na dystrybucji oraz charakterystyce odbiorów.
W standardowych kompresorach blisko 90% energii jest marnowana. Znaczną jej część można wykorzystać np. do podgrzewania wody lub ogrzewania pomieszczeń
Pierwszy element dotyczy wydajności przetwarzania energii elektrycznej w czynnik roboczy, jakim jest sprężone powietrze. Sprawność konwersji energii w standardowych kompresorach wynosi ok. 11%, co oznacza, że blisko 90% energii elektrycznej, którą zasilane jest urządzenie jest niewykorzystane. Zdecydowana większość tej energii (blisko 80%) po konwersji wydziela się w formie ciepła, które jest odbierane przez powietrze lub olej. Oczywistym sposobem poprawy efektywności energetycznej jest próba wykorzystania tego strumienia energii. Z racji, że maksymalne temperatury odzysku nie są wyższe niż 80°C, to ciepło może być wykorzystywane np. do podgrzewu ciepłej wody użytkowej, wykorzystywane w myjkach lub do ogrzewania pomieszczeń w sezonie grzewczym.
Drugim często spotykanym problemem jest dobór i zakres pracy kompresorów. W przypadku posiadania osiemnastu kompresorów i brakiem odpowiedniego ciśnienia rozporządzalnego w sieci rozwiązaniem problemu nie jest kupno dziewiętnastego kompresora, a około miesięczny audyt sieci, jej optymalizacja i efektem wyłączenie dwóch zbędnych urządzeń zmniejszając ich liczbę do szesnastu.
Kolejnym źródłem strat jest strefa dystrybucji tego medium do końcowych odbiorników. Pierwszy problem wiąże się z samym zaprojektowaniem instalacji. W wielu przypadkach, w ramach rozbudowy lub kolejnych modyfikacji, do istniejącej sieci dołączane są kolejne urządzenia, co powoduje większe zapotrzebowanie w sieci. W takich przypadkach, ze względu na nie wymienione w odpowiednim momencie linie magistralne, sieć cechuje się dużymi stratami ciśnienia, a to powoduje, że do pokrycia spadku ciśnienia trzeba podnieść ciśnienie wytwarzanego powietrza, co wiąże się z wyższymi nakładami energii. W takich przypadkach należy przeliczyć efekt i koszt przebudowy i przeprojektowania całej sieci.
Obniżenie ciśnienia roboczego o 1 bar może ograniczyć zużycie energii elektrycznej nawet o 7%
W przypadku odbiorów, częstą sytuacją jest niedostosowanie ciśnienia w sieci do ich potrzeb. Wysokie ciśnienie czynnika podlega redukcji następującej bezpośrednio przy odbiornikach, co również wiąże się z nadmiernymi nakładami ponoszonymi na zużytą do produkcji czynnika energią elektryczną. Obniżenie ciśnienia roboczego na instalacji o 1 bar doprowadzi do zmniejszenia zużycia energii elektrycznej na produkcję sprężonego powietrza o nawet 7%.
Najbardziej jednak lekceważonym problemem są wycieki sprężonego powietrza w sieci. Występują one głównie na połączeniach, zaworach, a także szybkozłączkach przy ostatecznych punktach odbioru medium. Zazwyczaj jedynie słyszalne wycieki są zauważane a i to nie oznacza, że są usuwane. Biorąc pod uwagę to jak drogim medium jest sprężone powietrze jest to czyste marnotrawstwo. W rzeczywistości nieszczelności w sieci jest więcej niż tych słyszalnych, a brak regularnej kontroli instalacji powoduje straty dużych ilości czynnika. Oznacza to, że duża część energii pobieranej przez sprężarki jest zużywana niepotrzebnie – często nawet ponad 25%. Dlatego należy regularnie badać wielkości strat, identyfikować miejsca ich powstawania (np. przy wykorzystaniu technik ultradźwiękowej detekcji) i pozbywać się nieszczelności.
Chłodne kalkulacje
Chłód, podobnie jak sprężone powietrze, w większości przypadków wytwarzany jest przy wykorzystaniu energii elektrycznej. Podstawowe pole do poprawy efektywności związanej z chłodnictwem jest więc poprawa sprawności przetwarzania energii elektrycznej w chłód, np. poprzez instalację agregatów o wyższym współczynniku COP (Coefficient of Performance). Im wyższy jest ten wskaźnik, tym mniej energii elektrycznej potrzeba do wytworzenia tej samej ilości chłodu. A oszczędności przy wytwarzaniu chłodu można szukać też w innych działaniach, np. obniżeniu ciśnienia skraplania czynnika, określeniu optymalnej temperatury czynnika chłodniczego, zastosowaniu przemienników częstotliwości oraz automatyki sterującej pracą układów chłodniczych.
W klimatyzacjach warto przeanalizować wykorzystanie freecoolingu, czyli odbioru chłodu bezpośrednio z otoczenia w okresie jesienno-zimowym
W przypadku chłodzenia hal lub pomieszczeń, kluczowe jest rozpoznanie oczekiwanego parametru czynnika. Jeżeli wymagany jest standardowy obieg chłodniczy wykorzystywany np. w klimatyzacji lub chłodzeniu kubaturowym powierzchni o temperaturze kilku stopni Celsjusza, to warto przeanalizować możliwość wykorzystania freecoolingu. Polega on na tym, że przy niskich temperaturach zewnętrznych (standardowo nie wyższych niż 5°C) chłód odbierany jest z otoczenia, więc pozwala to na ograniczenie zużycia energii elektrycznej w chillerach.
W około 40% przestrzeni chłodzonych audytorzy odnajdują zbędne źródła ciepła
W około 40% przestrzeni chłodzonych audytorzy odnajdują zbędne źródła ciepła. Czy to w postaci parowników z układów chłodniczych, przebiegającej przez halę niezaizolowanej rury z gorącą wodą, czy wręcz niezaizolowanych gorących maszyn produkcyjnych lub nieodłączonych elementów instalacji grzewczych, które pracowały w pomieszczeniu przed zaadaptowaniem go na chłodnię. Takie sytuacje często trwają latami i nieodpowiednio zdiagnozowane niejednokrotnie spowodowały zakup nowych urządzeń chłodniczych, co pociąga za sobą kolejne zużycie energii, za które trzeba płacić.
Brak zaizolowania instalacji i armatury chłodniczej również powoduje straty. Czynnik chłodniczy ogrzewa się podczas dystrybucji, przez co traci częściowo zdolność odbioru nadmiarowego ciepła z powietrza lub chłodzonych maszyn. Powoduje to konieczność zwiększenia przepływu czynnika chłodniczego lub dodatkowe obniżanie jego temperatury, co w obu przypadkach powoduje nadmiarowe zużycie prądu (najpierw do schłodzenia, a potem do transportu czynnika).
Innym typowym przykładem poprawy efektywności dedykowanym dla handlu detalicznego może być np. stosowanie zamkniętych regałów z żywnością. Produkty mięsne i nabiałowe w sklepach są przechowywane w odpowiednich warunkach, a temperatura w ich otoczeniu musi być niższa niż komfortowa temperatura w sklepie. W przypadku, gdy regały z tymi produktami są „otwarte”, agregaty chłodnicze marnują energię elektryczną na dostarczanie chłodu, który ucieka do pozostałych przestrzeni w sklepie. A to w dodatku powoduje większe zapotrzebowanie na ciepło (aby utrzymać odpowiednią temperaturę w sklepie) oraz znowu, dodatkowe nakłady prądu (aby to ciepło rozdystrybuować (np.: silniki wentylatorów w centralach wentylacyjnych).
Przepalone pieniądze
Gdy ciepło wytwarzane jest bezpośrednio w przedsiębiorstwie w większości przypadków oznacza to, że występuje proces spalania paliw. Proces spalania ma ograniczenia w postaci sprawności urządzeń (kotłów lub silników kogeneracyjnych). Wraz z wiekiem urządzeń lub niewłaściwą eksploatacją (np. przy obciążeniu niższym niż dopuszczalne) sprawność procesu znacząco spada. W takim wypadku, podczas badań sprawności kotła można ocenić, jakie oszczędności mógłby przynieść remont kotła (w przypadku jednostek węglowych) lub wymiana na nowy, o wyższej sprawności (możliwe, że zasilany innym paliwem).
Inwestycja w szczytowe kotły gazowe ograniczyła koszty operacyjne o 1,7 mln zł, pomimo zamiany paliwa z węgla na droższy gaz
Analiza budowy układu kogeneracyjnego u klienta wykazała, że obecnie eksploatowane źródło ciepła (kotły węglowe) pracują z obniżoną sprawnością poza sezonem grzewczym – średnioroczna sprawność produkcji ciepła w tym układzie wynosiła około 71%. W tym przypadku biorąc pod uwagę prowadzone w zakładzie procesy produkcyjne zaproponowano budowę układu kogeneracyjnego, w którym szczytowo-rezerwowym źródłem ciepła będą kotły gazowe. Dobrany układ przyczyni się do zmniejszenia kosztów operacyjnych o ok. 1,7 mln zł, pomimo zmiany paliwa na droższy od węgla gaz ziemny.
Należy podkreślić, nie istnieją żadne tajemnicze tabele spadku sprawności źródeł w czasie lub organoleptyczna ocena sprawności urządzeń, które można zastosować do dowolnego źródła ciepła w dowolnym zakładzie, a tylko fizyczny pomiar paliwa, parametrów spalania i produktów spalania aparaturą na źródle ciepła pozwala na określenie jego rzeczywistej sprawności.
W takim przypadku analiza także wykaże czy entalpia spalin jest wykorzystana całkowicie. Ten ewentualny dodatkowy strumień ciepła można wykorzystać, na przykład, do podgrzewu wody kotłowej lub w osobnym obiegu do produkcji ciepła na cele ciepłej wody użytkowej.
W wielu fabrykach kotłownie wytwarzają parę lub gorącą wodę o wyższych parametrach, niż wymagają odbiory, co oznacza straty
Często pomijaną kwestią jest zmiana potrzeb dotyczących parametrów wytwarzanego ciepła po latach od zainstalowania urządzeń grzewczych. W wielu fabrykach, które przeszły szereg zmian i modernizacji warunków pracy, kotły i urządzenia grzewcze o dużych mocach wytwórczych nie były dostosowywane do nowych warunków produkcji. W praktyce oznacza to, że w centralnej kotłowni wytwarzana jest para lub gorąca woda o parametrach znacząco wyższych niż wymagane przez odbiory. W takich sytuacjach do wytworzenia ciepła zużywane są zdecydowanie za duże ilości paliw w stosunku do tego co jest wymagane przez przeprowadzane procesy. Energia tracona jest np. poprzez wielokrotną redukcję wysokich parametrów lub podczas licznych procesów wymiany ciepła (np. w wymiennikach JAD, podgrzewających obiegi ciepłej wody przy wykorzystaniu pary technologicznej). Dostosowanie oczekiwanych parametrów ciepła lub rozdział urządzeń wytwórczych dedykowanych pod konkretne obiegi może przynieść znaczące oszczędności w ilości dostarczanego paliwa i przyczynić się do wzrostu ogólnej sprawności związanej z wytwarzaniem ciepła.
Ponadto źródła ciepła należy analizować na szereg innych aspektów, jak zmniejszenie strumieni odsolin i odmulin, odzysk ciepła z odsolin, wykorzystanie ciepła kondensatu, odzysk ciepła z oparów z odgazowywaczy, zastosowanie efektywniejszych odwadniaczy. Wszystko zależy od stanu urządzeń i instalacji, które oceniają audytorzy.
Gorąca linia
Ciepło po wytworzeniu jest dostarczane do jego odbiorów i tu także znaleźć można kilka sposobów ograniczenia strat związanych z jego przesyłem. W starszych fabrykach i zakładach sieci grzewcze często powstawały na estakadach, czyli napowietrznych rurociągach. Aby ograniczyć straty ciepła (temperatury czynnika), sieci były izolowane przy wykorzystaniu wełny mineralnej i przykrywane osłoną z blachy. Praca w zmiennych warunkach pogodowych i lata eksploatacji powoduje, że skuteczność izolacji znacząco spada. W takich przypadkach uzasadniona jest analiza możliwości i efektywności budowy sieci preizolowanej w gruncie, która charakteryzuje się dużo niższym współczynnikiem strat cieplnych lub wymiana istniejącej izolacji na nową. Problemem w takich przypadkach może być koszt takiej inwestycji, jednak przy wysokich cenach ciepła i w długofalowej perspektywie takie inwestycje stają się coraz bardziej rentowne.
W audytowanym przez nas przypadku sama zmiana lokalizacji kotłowni ograniczyła roczna zapotrzebowanie na 5000 GJ ciepła i 1 GWh energii elektrycznej do jego przesyłu
Drugą kwestią jest sama długość i przebieg sieci ciepłowniczej. Aby ograniczyć straty na przesyłania, wytwarzanie ciepła powinno odbywać się możliwe blisko odbiorów. W wielu zakładach centralna kotłownia zlokalizowana jest w dużych odległościach od rzeczywistych odbiorów, ponieważ w ciągu lat działalności zmieniła się lokalizacja produkcji. W takich przypadkach należy przeanalizować możliwość zmiany lokalizacji centralnego układu wytwarzania ciepła, co pozwoli na ograniczenie długości sieci i tym samym ograniczenie strat ciepła. W jednym audytowanym przypadku, zmiana lokalizacji kotłowni przyczyniła się do ograniczenia strat w dystrybucji ciepła o blisko 5000 GJ w ciągu roku. Dodatkowo, pozwoliło to na ograniczenie zużycia energii elektrycznej wykorzystywanej do przesyłu ciepła o 1 GWh/rok.
W jednym z audytowanych przez nas przedsiębiorstw zaizolowanie 430 elementów instalacji parowych i wodnych ograniczyło zapotrzebowanie na 11570 GJ/rok (276 toe energii finalnej)
Oczywiście brak izolacji na odcinkach instalacji ciepłowniczych to oczywiste miejsce powstawania strat i zbadane powinno zostać w pierwszej kolejności. Na szczęście takich miejsc w audytowanych zakładach jest względnie mało. Inaczej sprawa ma się z trudnymi geometrycznie kształtami zaworów, klap, filtrów, połączeń kołnierzowych i innych elementów sieci ciepłowniczych. Historycznie nie były one izolowane przy wykorzystaniu standardowych rozwiązań, ponieważ wymagają stałego dostępu w przypadku awarii. Istnieją jednak rozwiązania dedykowane dla właśnie takich elementów w postaci pokrowców izolacyjnych, które wypełnione są matą szklaną. Pokrowce potrafią chronić elementy pracujące w szerokim zakresie temperatur. Szyte są pod wymiar każdego elementu znajdującego się w instalacji oraz są łatwe w montażu, więc nie stanowią problemu podczas prac konserwatorskich i napraw. Dodatkowo, poza ograniczeniem strat zwiększają bezpieczeństwo pracy służb utrzymania ruchu. Im wyższa jest temperatura, do której nagrzewa się niezaizolowany element, tym szybciej zwraca się inwestycja. W przypadku układów parowych i instalacji oleju termalnego czas zwrotu to zwykle mniej niż pół roku. W jednym z audytowanych zakładów przemysłowych zaizolowano 430 elementów instalacji parowych i wodnych, co przyczyniło się do oszczędności 11 570 GJ/rok (oszczędność energii finalnej na poziomie 276 toe).
Gorący temat
Poza centralnymi układami dedykowanymi wytwarzaniu ciepła, powstaje ono również jako efekt uzysku energii z pracy urządzeń i linii technologicznych. Mimo, że w praktyce jest ono stratą (powstaje przeważnie w wyniku zużycia energii elektrycznej lub gazu), znacząco wpływa na zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło grzewcze w sezonie grzewczym.
Ciepło z instalacji z palnikami gazowymi można wykorzystać m.in. do produkcji chłodu w absorpcji lub energii elektrycznej w układach ORC
Zupełnie oddzielnym przypadkiem są strumienie energii powstające w instalacjach zawierających palniki gazowe (np. w piecach hutniczych lub przy produkcji ceramiki). Aby przeprowadzić procesy, w ich trakcie potrzebne jest dostarczenie dużych ilości ciepła, przeważnie w ciągłym i regularnym cyklu. Powietrze oraz spaliny usuwane z procesu posiadają duże i dość regularne strumienie energii, która często jest rozpraszana w otoczeniu lub chłodniach wentylatorowych. W takich przypadkach analizować należy możliwości jej ponownego zagospodarowania, np. do wstępnego podgrzewu powietrza dostarczanego do procesu, do wytwarzania chłodu (w agregatach absorpcyjnych) lub produkcji energii elektrycznej (w układach ORC).
W halach wielkokubaturowych warto policzyć opłacalność wymiany układów nagrzewnych na promienniki
Często problemem jest również sam sposób rozprowadzania ciepła po pomieszczeniach. W wielkokubaturowych halach najczęstszym sposobem dystrybucji ciepła są układy nagrzewnic (wymiana ciepła na zasadzie konwekcji). W wielu przypadkach to rozwiązanie nie jest korzystne. Ciepło dostarczane przez nagrzewnice zgodnie z prawami fizyki unosi się do góry (gorące powietrze ma niższą gęstość). Przez to, aby uzyskać wymaganą temperaturę na poziomie pracy, ogrzać trzeba powietrze w pełnej kubaturze budynku. W takich przypadkach dużo lepiej sprawdzają się promienniki, które dzięki innej zasadzie oddawania ciepła (wymiana ciepła na zasadzie promieniowania) ogrzewają tylko niezbędne przestrzenie i obiekty nie nagrzewając nadmiernie kubatury.
Powiew świeżości
Centrale wentylacyjne starszych typów często nie posiadają zdalnej regulacji pracy. Oznacza to, że niezależnie od warunków, pracują z takim samym obciążeniem. Nawet wtedy, gdy nie ma takiej konieczności.
Często poza godzinami pracy krotność wymiany powietrza w biurach się nie zmienia, co powoduje straty energii elektrycznej i ciepła. Oszczędności można uzyskać dzięki instalacji czujników ruchu, temperatury i wilgotności
Innym problemem jest ogólna regulacja pracy całych układów nawiewno-wywiewnych. Wentylacja mechaniczna, zgodnie z normami i standardami, musi zapewniać przepisową krotność wymiany powietrza w pomieszczeniach. W zależności od charakteru produkcji, liczba wymian powietrza w ciągu godziny może różnić się nawet kilkunastokrotnie. Jednak często, mimo braku takiej konieczności (np. w biurach, w których praca odbywa się przez ok. 10 h na dobę), krotność wymian powietrza po zamknięciu nie ulega zmianie, co powoduje straty energii elektrycznej (napędy silników) oraz ciepła (do ogrzewania pomieszczeń, głównie w sezonie grzewczym) i znowu, prądu (do chłodzenia przestrzeni, w cieplejszych okresach). Oszczędności energii można uzyskać poprzez zautomatyzowanie pracy wentylacji przy wykorzystaniu dedykowanych czujników temperatury, wilgotności oraz ruchu- spowoduje to istotne obniżenie zużycia energii, gdy nie jest ono konieczne.
W układach wentylacyjnych jest też możliwość odzysku ciepła (tzw. rekuperacji). Polega ona na odbiorze ciepła z powietrza wywiewanego z pomieszczeń do wstępnego podgrzewu zimnego powietrza, które jest do nich nawiewane. Zastosowanie takiego rozwiązania możliwe jest przede wszystkim w systemach nawiewno-wywiewnych, gdy wyrzucane powietrze nie jest zanieczyszczone (np. w wyniku prowadzonych w pomieszczeniu procesów technologicznych, w których wydzielane są szkodliwe substancje). Nowo budowane obiekty z wentylacją mechaniczną mają obowiązek montażu układów posiadających rekuperację, jednak im starszy jest eksploatowany układ wentylacyjny tym większa jest szansa na znalezienie pola do oszczędności energii w tym zakresie.
Straty w budynkach
W im gorszym stanie jest obecna instalacja budynku, tym większe efekty uzyskamy po termomodernizacji, ale nie zawsze głęboka termomodernizacja jest uzasadniona ekonomicznie
W szeroko pojętej świadomości termomodernizacja budynków jest obok wymiany oświetlenia jednym z najczęstszych sposobów poprawy efektywności energetycznej. Dzięki odpowiedniej izolacji i ograniczeniu strat ciepła do otoczenia w znaczący sposób można ograniczyć zużycie paliw wykorzystywanych do jego produkcji oraz emisję gazów cieplarnianych. W im gorszym stanie jest obecna izolacja budynku (lub często jej brak) a także okna i drzwi, tym większe efekty można uzyskać poprzez termomodernizację. Biorąc pod uwagę przedsiębiorstwa produkcyjne, projekty głębokiej termomodernizacji przeważnie są bardzo kosztowne i ekonomicznie często się nie bronią.
Jednak w przypadku, gdy straty ciepła, wynikające z niezadowalającej izolacji cieplnej budynków, stanowią znaczący udział w ilości produkowanego ciepła, to do tematu termomodernizacji należy podejść w szerszej perspektywie – wyeliminowanie strat spowoduje zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło pochodzące z kotłowni, co może przełożyć się również na konieczność zmiany układu grzewczego i dalsze optymalizacje przyczyniające się do poprawy efektywności energetycznej.
Zagospodarowanie strat
Wiele strumieni energii, w wyniku ich niskiej jakości lub niskich parametrów ciężko zagospodarować. Dlatego też nawet na etapie projektowania instalacji przeznaczone są na straty. Rozwój technologii oraz coraz niższe koszty rozwiązań pozwalają obecnie radzić sobie z tymi problemami i coraz częściej znajdują zastosowanie.
Ciepło niskotemperaturowe (o temp. do 40°C) można niewielkim nakładem energii „podgrzać” wykorzystując pompę ciepła do temperatur rzędu 80°C i wykorzystać np. jako ciepłą wodę użytkową.
Ciepło niskotemperaturowe (o temp. do 40°C) można niewielkim nakładem energii „podgrzać” wykorzystując pompę ciepła do temperatur rzędu 80°C. Taki parametr może być wykorzystany m.in. do myjek, płukania, ciepłej wody użytkowej lub podgrzania zimnej wody w instalacji grzewczej. Zakres zastosowania zależy przede wszystkim od specyfiki i dostępności instalacji. To rozwiązanie pozwala również na ograniczenie innych kosztów, związanych np. z karami za odprowadzanie ścieków o zbyt wysokiej temperaturze. Odzysków ciepła można także poszukiwać w instalacjach chłodniczych np. wykorzystując ciepło powstające podczas skraplania czynnika chłodniczego.
W większości zakładów produkcyjnych ciepła na halach produkcyjnych jest za dużo, więc:
- jest ono odprowadzane poprzez otwieranie bram, okien, klap dachu;
- musi być odbierane przez układy chłodnicze, aby zapewnić odpowiednie warunki pracy (co z kolei zwiększa zapotrzebowanie na energię elektryczną, z której wytwarzany jest chłód).
Co jeżeli ciepła jest za dużo? Skoro powstaje w wyniku pożądanych procesów, to można próbować wykorzystać je do innych celów- np. do produkcji chłodu (absorpcja) lub energii elektrycznej (układy ORC). Te technologie wraz z wzrostem kosztów energii w przedsiębiorstwach stają się coraz bardziej opłacalne i w niedalekiej przyszłości mogą stanowić przykłady kolejnych działań optymalizacyjnych w zakładach produkcyjnych.
Planuj, wykonuj, sprawdzaj, poprawiaj – zarządzanie energią
Potencjał i możliwości oszczędności energii w zakładzie produkcyjnym jest, jak widać mnóstwo, a przedstawione lista nie jest zamknięta. Niestety, mimo tylu różnych możliwości, często ciężko zdiagnozować prawdziwą przyczynę problemów lub strat energii. Ocena wykorzystania wszystkich opisywanych wcześniej rodzajów i nośników energii, aby była przeprowadzona prawidłowo, wymaga znajomości danych i parametrów pracy instalacji i/lub urządzeń. W teorii oczywiste jest to, że aby należycie określić problem należy zbierać i monitorować dane dotyczące zużycia energii. W praktyce jednak bardzo rzadko przedsiębiorstwa posiadają wiedzę o tym, w jaki sposób wykorzystują energię, a co ważniejsze w jakich ilościach rzeczywiście jest im potrzebna. Bardzo często jedyne dane dotyczące zużycia energii pochodzą z faktur sprzedawców lub dystrybutorów mediów bądź paliw.
Wiele potrzeb energetycznych wynika ze sposobu dostarczania mediów i często jest powiązana ze sobą w oddzielnych obszarach (jak np. straty ciepła powodujące większe zapotrzebowanie na chłód, czyli przeważnie energię elektryczną. Gorzej, gdy decyzje i wiedza personelu odpowiedzialnego za zarządzanie zużyciem energii pochodzi z nieaktualnych, nieadekwatnych do dzisiejszych realiów planów i instrukcji obsługi bądź eksploatacji urządzeń lub maszyn. Wtedy często zamiast likwidować przyczynę nadmiarowego zużycia energii kumuluje się wyłącznie ich skutki.
Adam Dominiak, Bartosz Dobrowolski, Piotr Gawdzik
Bartosz Dobrowolski – wiceprezes zarządu w Ellipsis Energy, audytor energetyczny, absolwent Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Od lat szuka rozwiązań przynoszących oszczędności energii i kosztów z nią związanych. Autor i koordynator ponad 400 audytów efektywności energetycznej dla przedsiębiorstw. Doradca w zakresie kierunków i możliwości optymalizacji i inwestycji związanych z energetyką w przemyśle. Ekspert w zakresie efektywności energetycznej oraz Systemu Białych Certyfikatów.
Adam Dominiak – prezes zarządu w Ellipsis Energy, audytor energetyczny, absolwent Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Doradza w zakresie efektywności energetycznej i gospodarki energetycznej wielu zakładom produkcyjnym w Polsce. Wieloletni wykładowca termodynamiki i wymiany ciepła w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej. Pasjonat innowacji w biznesie i produkcji, rzecznik patentowy.
Piotr Gawdzik – kierownik działu audytu w Ellipsis Energy, audytor energetyczny, absolwent Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Autor wielu studiów wykonalności i modeli matematyczno-fizycznych modernizacji gospodarek energetycznych zakładów produkcyjnych. Alumn VII edycji Akademii Energii organizowanej przez Fundację im. Lesława A. Pagi.
