Energiahatékonyság

A jövő eszközei karnyújtásnyira vannak

Az utóbbi években kiemelt fontosságú „zöld gondolkodásból” a gyártósorok sem maradhatnak ki. Cikkünk elsősorban a folyamatautomatizálás eszközei által nyújtott lehetőségekre koncentrál. Felnőtt-e a technológia az egyre szigorodó követelményekhez?

hirdetés

2000 és 2007 között az ipari energiafelhasználás stagnált az Európai Unióban, azóta pedig jelentősen csökkent. A tendenciát elsődlegesen az idézte elő, hogy az energiamegtakarítás az ipari aktivitással közel megegyező ütemben növekedett. 2013-ra ennek folyományaként az ipari energiafogyasztás 17 százalékos csökkenést mutatott a 2000-es uniós adatokhoz képest úgy, hogy a végfelhasználói energiafelhasználásnak csupán 25 százalékát tette ki, szemben a 2000-ben mért 29 százalékkal. Ez 1,4 százalékpontos évenkénti javulást jelent energiahatékonysági szempontból az EU-n belül. Az energiahordozók emelkedő árait és a fokozódó környezettudatosságot is figyelembe véve felmerül a kérdés: javítható-e a hatékonyság modern technológia felhasználásával?

A jelen problémái

A korszerű automatizálási megoldások kiváló produktivitási mutatókkal rendelkeznek, miközben csökkentik az energiaigényt. A Német Elektronikai és Elektrotechnikai Szövetség (ZVEI) kalkulációi alapján például Németország összesen 88 milliárd kWh energiát nyerhet a rendelkezésre álló gyártósorok modernizálásával. Ennek eszköze az intelligens méréstechnika, folyamatautomatizálás és elektromos hajtás. A villamos energia megtakarítása mellett az éves CO2-kibocsátás is 43 millió tonnával csökkenne. 7 eurocent/kWh áron számolva ez évi 6,5 milliárd eurós, azaz mintegy 2000 milliárd forintos megtakarítást jelent.

Kiugróan magas energiaigényű folyamatokat több különböző ipari szektorban találhatunk. A gyártásban például gyakran szükség van nagy mennyiségű anyag melegítésére, hűtésére, párologtatására és aprítására. Ilyen esetekben nélkülözhetetlen az intelligens felügyeleti eszközök használata a kedvező hatékonysági mutatók eléréséhez és az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentéséhez. A gyártósorokon megtalálható eszközök jelentős része használ elektromos hajtást: a pumpák, a ventilátorok, a kompresszorok, az emelők és a szállítószalagok csak néhány példát jelentenek a sok közül. Friss kísérletek szerint ezek hajtásának optimalizálása akár 70 százalékkal csökkentheti a villanyszámlát.

A gyártóterületek energiaigényének 46 százalékát az elektromotorok teszik ki, és az előállítási költségek csaknem 90 százalékát is ezek ellátására fordítjuk. Mivel a legtöbb területen nélkülözhetetlenek a motorok, és nehéz elképzelni, hogy ez a jövőben megváltozna, ezért egyetlen út maradt: a fejlesztés. Változtatható frekvenciájú hajtással, azaz röviden VFD-vel rendkívül nagy mennyiségű energia takarítható meg változó nyomatékigényű feladatoknál. Az ilyen eszközök hatékonysága a működési elvükben rejlik: a váltakozó tápfeszültséget először egyenfeszültséggé alakítják, majd nagy kapacitású kondenzátorokban tárolják. Később egy inverter segítségével transzformálják a kívánt frekvenciájú váltakozó feszültséggé. Ez lehetővé teszi, hogy a tápfeszültség és az áram dinamikusan változtatható legyen a terheléstől függően. A VFD-hajtás másik nagy előnye, hogy jól alkalmazható pumpákban, ahol általuk dinamikusan vezérelhetővé válik az áramlás sebessége.

Az elérhető fejlesztések

Tovább növelhetjük a hatékonyságot intelligens felügyeleti eszközök alkalmazásával. Segítségükkel többek között monitorozhatjuk és analizálhatjuk az energiafelhasználást, és valós idejű méréseket végezhetünk a berendezéseken. Ennek legnagyobb előnye abban rejlik, hogy a „klasszikus”, időzített karbantartás helyett elegendő optimális időközönként megszakítani a termelést. Amennyiben szükség van erre, korszerű online eszközökkel egységesen és központilag állíthatjuk le az egyes részegységeket, ami a rövidebb és hosszabb szünetek alatt egyaránt energiát takarít meg a „manuális” módszerhez képest.

Az alacsony energiahatékonyság okainak megoszlása szakszerűtlen üzemeltetés 50%, nem megfelelő karbantartás 25%, hibás vezérlés 25%
Az alacsony energiahatékonyság okainak megoszlása szakszerűtlen üzemeltetés 50%, nem megfelelő karbantartás 25%, hibás vezérlés 25%

Modern szoftveres környezet segítségével az egyes létesítmények felügyelete a világ minden táján biztosított, ezáltal egyrészt egyszerűbbé válik a vállalaton belüli kommunikáció, másfelől pedig korlátlan lehetőséget nyerünk a komplex analízis által nyújtott adatok felhasználására. Erre a legegyszerűbb példa a csúcsidőben történő fogyasztás csökkentése. Előrejelzéseket kaphatunk a fogyasztásról és a rendelkezésre álló energiáról, és figyelmeztetést állíthatunk be testreszabható tűréshatárral. A kiugróan energiaéhes folyamatok elkülönítése, majd csúcsidőn kívülre való időzítése jelentős fogyasztásátrendeződéshez vezet, ami tárgyalási alapot adhat egy kedvezőbb szerződésre az energiaszolgáltatóval. Ezek azonban csupán példák arra, miként bővíthetünk egy rendelkezésre álló rendszert. A legtöbb ipari folyamat irányítása megoldható egyszerű egyhurkos zárt szabályozási körrel, de angol kutatások szerint egy modern, jól karbantartott rendszerrel a felhasznált energia 15 százaléka megtakarítható. A meglévő eszközparkot további szenzorokkal, például áramlásmérőkkel bővítve az energiafelhasználás mellett mérhető a károsanyag-kibocsátás is, ezáltal képesek lehetünk a folyamatokat ebből az aspektusból is optimalizálni.

Kiábrándító statisztikák

2012-ben egy vezető folyamatszabályozási eszközöket gyártó cég publikálta éves statisztikáját, amely komoly problémákra derített fényt. 150 000 szabályozási kört vizsgáltak több mint 250 iparterületen világszerte energiahatékonysági szempontból. A kutatás szerint csupán a rendszerek 32 százaléka üzemelt tökéletes beállításokkal, 22 százalékuk produkált elfogadható jellemzőket, tizedük szerepelt gyengén, és 36 százalékukat vezérelték manuálisan. Összességében igen változó eredményeket „hoztak” az egyes rendszerek, de kijelenthető, hogy a legjobban teljesítő létesítményekben is csupán a szabályozási körök 70 százaléka produkált jó mutatókat. A legrosszabb iparterületekben ez a szám egészen elképesztő: csupán a szabályozási körök 15 százaléka szolgáltatott elfogadható eredményeket.

Az alacsony hatékonyságnak három fő oka lehet a szabályozási körön belül: a szakszerűtlen üzemeltetés, a nem megfelelő karbantartás és a hibás vezérlés (lásd diagramunkat).

<illusztráció> (kördiagram, címe: Az alacsony energiahatékonyság okainak megoszlása szakszerűtlen üzemeltetés 50%, nem megfelelő karbantartás 25%, hibás vezérlés 25%)

Fejlesztés hét lépésben

Statisztikai tény, hogy egy rosszul beállított szabályozási kör több energiát veszteget el, mint egy manuálisan üzemeltetett folyamat. A Carbon Trust független környezetvédelmi tanácsadó cég létrehozott egy hétlépéses programot, amelynek során folyamatszemlélettel tekinthetünk a folyamatszabályozó eszközök fejlesztésére:

  1. A jelenlegi rendszer teljes körű analízise
  2. Mérőműszerek és szabályozók felülvizsgálata
  3. A vezérmű működésének ellenőrzése
  4. Fejlesztési lehetőségek felderítése a vezérlőszerveknél
  5. A fejlesztések alkalmazásának megtervezése
  6. Cselekvés: a vezérlés tökéletesítése
  7. A teljesítmény folyamatos felügyelete és analízise

Elmondhatjuk tehát, hogy az automatizálás eszközei kiemelkedően jó eredményekhez segíthetnek hozzá, amennyiben megfelelően állítjuk össze és üzemeltetjük a szabályozási kört. A fejlesztési lehetőségek folyamatosan bővülnek, azonban először létfontosságú meggyőződni a rendelkezésre álló infrastruktúra helyes működéséről. A jövő eszközei által nyújtott előnyök karnyújtásnyira vannak, és ha körültekintően járunk el, nem csupán zöldebb, hanem hatékonyabb és nyereségesebb is lehet a termelés.

Nagy Mátyás
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés