Systemy zarządzania energią (EMS) oparte na EN16001/ISO 50001

Rys. 1.

Wytyczne i regulacje prawne dodatkowo wzmacniają ten trend. Liczne badania, np. Komisji Europejskiej, DENA, Instytutu Fraunhofera, pokazują, że w wielu przypadkach potencjalne oszczędności energii to nawet 30% i więcej.

EN 16001 - standard do zarządzania energią (EMS - Energy Management System), został po raz pierwszy wydany przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) w lipcu 2009. Głównym celem jest wspieranie przedsiębiorstw w optymalizowaniu systemów i procesów w celu poprawy ich efektywności energetycznej. Systematyczne zarządzanie energią prowadzi do zmniejszenia kosztów energii i emisji gazów cieplarnianych.

Zadaniem systemu EMS jest monitorowanie sytuacji energetycznej w organizacji, przedefiniowanie polityki zarządzania energią, opartej na konkretnych danych, a także poprawa efektywności energetycznej. Ponadto czynniki, które wpływają na zużycie energii, muszą zostać zidentyfikowane, aby można było je stale monitorować.

Decydującym elementem skutecznego systemu EMS jest zamknięty cykl zarządzania energią (rys. 1). Taki cykl składa się z 4 etapów: rejestrowanie danych, analiza energii, planowanie i optymalizacji, weryfikacja rezultatów i korekcja.

Stałe pozyskiwanie danych pomiarowych

Rys. 2.

Pierwszym krokiem optymalizacji energii jest precyzyjna rejestracja pełnej informacji o zużyciu i jakości energii elektrycznej. Najważniejsze to zacząć od rejestrowania danych pomiarowych dotyczących największych kosztów (energia, gaz, ogrzewanie itp.). Aby dokonać szczegółowej oceny organizacji i stworzyć podstawy do odpowiednich działań w zakresie efektywności energetycznej, należy mierzyć jak najbardziej szczegółowo sieć elektryczną w przedsiębiorstwie.

Ponieważ większe firmy mają mocno rozbudowaną sieć elektryczną, jedyną efektywną drogą do jednoczesnego zbierania danych z wielu gałęzi jest automatyczny pomiar (EN16001 § A.5.1.)., np. za pomocą nowoczesnych liczników lub analizatorów energii. Rozproszony system pomiarowy znacząco utrudnia odczyt, ponieważ obejście wszystkich punktów pomiarowych może być czasochłonne.

Rozwiązaniem jest zastosowanie urządzeń wyposażonych w interfejsy komunikacyjne, a najlepiej z otwartymi standardami takimi jak Modbus RTU/TCP, Bacnet, Profibus, Profinet, Mbus. Popularne protokoły komunikacyjne gwarantują, że urządzenia (PLC, rejestratory, smartfony) i oprogramowanie (SCADA, HMI, serwery OPC) innych producentów będą mogły uzyskać dane pomiarowe bezpośrednio.

Analiza energii (porównanie wartości mierzonych z docelowymi), dostarczenie kluczowych wskaźników

Analiza bazuje na automatycznym systemie pomiarowo-rejestrującym. Taka analiza dostarcza podstaw do określania konkretnych celów związanych z redukcją zużycia energii (np. oszczędność 10% energii rocznie). Dodatkowo, analiza konsumpcji energii jest punktem startowym do opracowania współczynników efektywności energetycznej różnorodnych obwodów/urządzeń, a także pomaga podjąć decyzje o wprowadzeniu systemów do poprawy jakości energii.

Planowanie działań

Rys. 3.

Planowanie redukcji zużycia energii można podzielić na 4 grupy:

• planowanie - badanie zużycia energii, optymalizacja czasu pracy maszyn, wysoka efektywność, optymalizacja szczytowego obciążenia,
• środki organizacyjne - zmiany organizacji pracy, zmiany w zakresie zachowań pracowników, szkolenia i motywowanie załogi,
• działania techniczne - używanie silników o większej sprawności (więcej niż 95% kosztów eksploatacji silników elektrycznych to koszty energii), wykorzystywanie falowników, odzysk ciepła, redukcja nieszczelności instalacji wysokiego ciśnienia, optymalizacja produkcji pary, optymalizacja obciążenia szczytowego (przechowywanie energii),
• zarządzanie obciążeniem - nie prowadzi ono do redukcji zużycia energii, ale pozwala zmienić profil obciążenia energii, co prowadzi do znacznych oszczędności w zależności od umowy z dostawcą energii.

Sprawdzenie i korekcja

Sens systemu zarządzania energią sprowadza się do identyfikacji urządzeń marnujących energię, poprawienia jakości energii oraz lepszego unikania przerw w zasilaniu spowodowanych przez oscylacje harmonicznych, zapady napięć czy stany przejściowe. Niższe są także koszty utrzymania przez proaktywny dozór oraz większa jest świadomość pracowników w zakresie oszczędności energii i ochrony klimatu. Liczy się też ochrona środowiska oraz poprawa wizerunku firmy i redukcja emisji dwutlenku węgla (Kioto).

Rachunek za prąd zazwyczaj jest tylko wskaźnikiem do liczenia kosztów operacyjnych zakładu czy infrastruktury budynku. Jednak rachunek ten pokazuje jedynie widoczną część czasami znacznie większych kosztów, nie biorąc pod uwagę "brudnej" energii i przestojów zasilania, a także kosztów z nimi związanych.

Koniec końców systemy zarządzania energią tworzą przejrzysty obraz sieci zasilającej przedsiębiorstwa. Pozwalają na identyfikację "grzeszników", odkrywając nieefektywne procesy i pomagając rozpocząć działania w celu zwiększenia efektywności energetycznej. Wiele takich działań nie wiąże się z wysokimi kosztami, a zwrotu z inwestycji często można się już spodziewać w ciągu 6 do 18 miesięcy.

Elmark Automatyka
www.elmark.com.pl