Zużycie energii jest jednym z ważniejszych czynników branych pod uwagę w zakładach produkcyjnych. Możliwość kontroli zużycia energii w fabryce, na linii produkcyjnej, czy w pojedynczym urządzeniu, pozwala monitorować i zmniejszać zużycie energii, a tym samym oszczędzać pieniądze.
Wyobraźmy sobie fabrykę, w której nie zdarzają się przestoje, brak jest wypadków, pracownicy obsługujący maszyny pracują ze 100% wydajnością, a sama fabryka otrzymuje tyle zleceń, że może pracować z maksymalnym obciążeniem. Gdzie, w przypadku takiej fabryki, jest pole do optymalizacji? Pierwszym jej etapem powinna być redukcja kosztów zakupu energii.
Pomimo, że w rzeczywistości zakład taki nie istnieje, pogłębianie wiedzy w zakresie możliwości obniżenia zużycia energii jest częstą praktyką w wielu fabrykach. Kontrola zużycia energii jest bowiem pomocna w obniżeniu kosztów bezpośrednich zakupu energii, pozytywnie wpływa na wykonywane planowo czynności serwisowe sprzętu, oraz łączy przyjazne środowisku zużycie energii z czynnościami konserwatorskimi po to, by ograniczyć szkodliwy wpływ całego procesu na środowisko.
Kontrola zużycia energii obniża koszty
Pierwszym krokiem do obniżenia kosztów jest zrozumienie zasad i czynników rządzących zużyciem energii. W zależności od rodzaju energii z jakiej korzysta zakład, kontrola zużycia może przybrać różną postać. Jedną z najczęściej stosowanych metod jest implementacja liczników energii elektrycznej komunikujących się z systemem kontroli procesu i przekazujących zdalnie dane dotyczące zużycia energii. Dane te mogą być archiwizowane, by po pewnym czasie być wykorzystane do obserwacji krzywych zużycia energii w fabryce, kontroli zapotrzebowania na energię różnych urządzeń, a nawet przygotowania zestawień danych z rachunkami za energię, tak by opracować strategię redukcji maksymalnego zapotrzebowania na energię całego zakładu. Informacje te mogą być przekazywane codziennie, cotygodniowo, lub raz w miesiącu, tak by zredukować koszty, gdzie to tylko możliwe. Podobne rozwiązania mogą być wykorzystane w przypadku zastosowania przepływomierzy gazu, pary wodnej, wody czy powietrza.
Redukcja kosztów energii i jej wpływu na funkcjonowanie fabryki
Jeśli śledzimy zużycie energii, może ono zostać zestawione z rachunkami za prąd, aby przekonać się czy możliwe jest obniżenie zużycia energii w momentach największego jej poboru, tak by redukować najwyższe koszty jej użytkowania. W takich przypadkach może okazać się, że możliwe jest również zestawienie ich z informacją na temat obciążeń urządzeń produkcyjnych w celu wyłączenia sprzętu, gdy jest on nieużywany (lub przełączenie w stan czuwania w przypadku krótszych okresów czasu) i ograniczenia tym samym całkowitego zużycia energii. Bezpośrednie oszczędności może również przynieść zmiana harmonogramów prac w okresach szczytowego zużycia energii obserwowanego na trendach.
Na przykład, firma produkująca automaty do gier w Północnej Newadzie zaimplementowała w swoim zakładzie system mający na celu redukcję zużywanej energii. Omawiany proces polega na transportowaniu surowych obudów produktu z magazynu na stanowiska w różnych miejscach linii produkcyjnej. Gdy operator zażąda dostarczenia obudowy, transporter zostaje włączony, by dostarczyć żądany element do miejsca pierwszej identyfikacji radiowej (RFID) znajdującej się na linii. Gdy dotrze do określonego punktu, kolejny transporter zostaje załączony, następują kolejne identyfikacje i załączanie transporterów, aż do momentu, gdy produkt dotrze do celu. Pomiar czasu towarzyszy każdej identyfikacji RFID. Transportery zostają wyłączone na 60 sekund, gdy tylko nie są używane, by zredukować ilość zużywanej energii na linii produkcyjnej.
Inną możliwością jest również negocjacja cen u dostawcy energii w sytuacji, gdy zmniejszenie zapotrzebowania na energię w szczytowym okresie pracy fabryki nie jest możliwe.
Energia jako wskaźnik do obsługi urządzeń
Innym sposobem na obniżenie wydatków na energię jest śledzenie aktualnego, całkowitego zużycia energii w funkcji czasu, zestawione z danymi historycznymi. Jest to sposób na znalezienie długotrwałych problemów generowanych przez maszyny. Na przykład, jeśli zużycie sprężonego powietrza w przeciągu ostatniego roku było niemal stałe dla różnych rodzajów produkcji, a zaczyna wzrastać bez występujących w tym czasie zmian w przebiegu produkcji, może to oznaczać, że w systemie powstały się nieszczelności.
Te same procedury można zastosować do obserwacji zużycia gazu lub pary wodnej. Straty energii elektrycznej być może są trudniejsze do znalezienia, ale zestawienie wyników zużycia z pozostałymi danymi na temat sprzętu pomoże w znalezieniu winowajcy. Podejście to powinno stanowić dodatek do dotychczasowych praktyk utrzymania urządzeń, nie powinno zaś stać się jego substytutem.
Całościowe zużycie energii śledzone na poziomie fabryki może być użyte jako wskaźnik chroniący przed przepłacaniem za energię. Zyskamy pewność, że to za co płacimy jest używane, co może z kolei prowadzić do wykrycia miejsc w fabryce, w których energia jest marnotrawiona.
Energia jest jedną z najważniejszych składowych kosztów wytwarzania. Kontrola zużycia energii prowadzi do oszczędności i pozwala też szacować wpływ danego zakładu na środowisko. Pomaga również w znalezieniu obszaru do optymalizacji i wprowadzeniu metod odzyskania lub ponownego wykorzystania energii, w formie wymienników ciepła lub systemów mechanicznych.
Zrozumienie zasad rządzących zużyciem energii i ponoszonymi w związku z tym kosztami, może stanowić podstawę dla projektów wykorzystujących odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna czy wiatrowa. Zwiększy to energetyczną niezależność fabryki, jeśli analiza finansowa wykaże zasadność inwestycji w infrastrukturę energetyczną.
Autor: Alex Marcy, P.E, jest właścicielem i dyrektorem Corso Systems, firmy zajmującej się integralnością systemów, posiadającej siedzibę w Chicago, w stanie Illinois.
