Energooszczędne zamiast energochłonnych

EMS ZGODNY Z ISO 50001

Wymagania w zakresie oceny, wdrożenia, utrzymania i poprawy systemu zarządzania energią zebrano w normie PN-EN ISO 50001 pt. Systemy zarządzania energią. Wymagania i zalecenia użytkowania. W dokumencie przedstawiono wytyczne odnośnie do użytkowania oraz zużycia energii, w tym praktyki w zakresie pomiarów, dokumentacji i sprawozdawczości, projektowania oraz nabywania dla urządzeń, systemów, procesów oraz personelu, mających wkład w wydajność energetyczną. Norma ta ma zastosowanie do wszystkich zmiennych wpływających na wydajność energetyczną, które może monitorować i na które ma wpływ organizacja.

Wdrożenie wytycznych ISO 50001 wymaga określenia procesów, a następnie zaplanowania działań zmierzających do poprawy ich efektywności energetycznej, określenia punktów jej kontroli oraz sposobów oceny. Trzeba również ustalić zasady monitorowania działań mających na celu zmniejszenie zużycia energii oraz ich oceny.

ISO 50001 można wdrożyć w dowolnej organizacji, niezależnie lub łącznie z innymi systemami zarządzania, na przykład systemem zarządzania środowiskowego. Certyfikacją oraz szkoleniami z zakresu ISO 50001 zajmują się w Polsce m.in. następujące organizacje i firmy: Urząd Dozoru Technicznego (www.udt.gov.pl), Dekra (www.dekra-solutions.pl), Polskie Centrum Badań i Certyfikacji (www.pcbc.gov.pl), BSI (www.bsigroup.com) oraz Bureau Veritas (www.bureauveritas.pl).

Silniki energooszczędne - za rok kolejne zmiany

Od czerwca 2011 roku silniki elektryczne muszą charakteryzować się klasą sprawności co najmniej IE2, zaś od stycznia 2015 wersje o mocach znamionowych w przedziale od 7,5 do 375 kW muszą mieć z kolei klasę sprawności co najmniej IE3 lub odpowiadać klasie IE2 przy wyposażeniu systemu w przemiennik częstotliwości. Za rok, tzn. z początkiem 2017, wymóg ten obejmie również silniki o mocy w zakresie od 0,75 do 375 kW.

GDZIE SZUKAĆ OSZCZĘDNOŚCI?

Działania podejmowane w celu poprawy efektywności energetycznej można podzielić na trzy grupy. Pierwsza z nich obejmuje optymalizację przebiegu procesów produkcyjnych przez dopasowanie nastaw maszyn oraz ich wydajności do rzeczywistych potrzeb. Oznacza to na przykład unikanie przegrzewania i nadmiernego schładzania w instalacjach cieplnych oraz chłodniczych, skrócenie czasu pracy maszyn na biegu jałowym oraz rezygnację z silników o mocy większej, niż jest wymagana. To ostatnie dotyczy też generatorów oraz transformatorów i jest łatwiejsze, jeżeli wcześniej zastosuje się korekcję współczynnika mocy.

Wyraża on stosunek mocy czynnej do mocy pozornej pobieranej przez odbiornik, a w przypadku sinusoidalnych przebiegów napięcia i prądu również kosinus kąta przesunięcia fazowego między napięciem i prądem. Współczynnik mocy podawany jest również jako tangens kąta przesunięcia fazowego, który odpowiada stosunkowi mocy biernej do mocy czynnej.

Im mniejszą wartość ma kosinus kąta fazowego φ, tym większe występują straty energii zasilającej powodowane przepływem mocy biernej między siecią a odbiornikami, zawierającymi komponenty pojemnościowe i indukcyjne. Moc ta jest magazynowana w postaci energii pola elektrycznego albo magnetycznego, która, kiedy pole to zanika, jest zwracana do sieci, a zatem nie zostaje efektywnie spożytkowana w obciążeniu. Oczywiście nie jest to korzystne.

Wytwarzanie i dystrybucja sprężonego powietrza oraz pary wodnej

Do monitorowania efektywności energetycznej instalacji wytwarzania oraz przesyłu sprężonego powietrza i pary wodnej używane są m.in. przepływomierze, na przykład masowe. Ze względu na małą stratę ciśnienia oraz wysoki współczynnik turndown nadają się one m.in. do pomiaru przepływu sprężonego powietrza przesyłanego z małą prędkością w rurociągach o dużej średnicy.

W przypadku pary wodnej najlepiej sprawdzają się przepływomierze wirowe, które dzięki swojej wytrzymałości szczególnie dobrze nadają się do pomiaru mediów o bardzo dużej temperaturze i dużym ciśnieniu. W pomiarach parametrów przepływu mediów transmitowanych rurociągami o dużych średnicach oraz tam, gdzie ingerencja w przebieg procesu jest niepożądana, zaleca się stosować przepływomierze ultradźwiękowe.

Przepływomierze są również wykorzystywane do kontroli efektywności procesu spalania paliw zasilających kocioł, w którym wytwarzana jest para wodna. W tym zastosowaniu używane są przepływomierze masowe, zwłaszcza w pomiarach zużycia gazu ziemnego i przepływomierze Coriolisa. Zaletą tych ostatnich jest to, że poza parametrami przepływu mierzą też temperaturę, gęstość oraz lepkość medium.

KOREKCJA WSPÓŁCZYNNIKA MOCY I STEROWANIE OŚWIETLENIEM ORAZ HVAC

Z powyżej opisanych powodów stosuje się układy do korekcji współczynnika mocy, co może polegać przykładowo na dołączeniu do odbiornika o charakterze rezystancyjno-indukcyjnym baterii kondensatorów. Im mniejsza jest moc bierna pobierana z sieci, tym do uzyskania w obciążeniu określonej mocy czynnej wymagana jest mniejsza moc pozorna. Można dzięki temu zastosować generator lub transformator o mniejszej mocy znamionowej.

W przypadku instalacji użytkowych, takich jak oświetlenie oraz klimatyzacja, wdraża się systemy automatyki. Za ich pośrednictwem steruje się oświetleniem, wentylatorami oraz pompami w systemach HVAC zgodnie z wcześniej zaplanowanym harmonogramem uwzględniającym m.in. porę roku i porę dnia.

Ponadto ich wydajność można dostosowywać do potrzeb użytkowników. W tym celu instaluje się na przykład czujniki temperatury, ruchu i obecności. Dzięki nim oświetlenie wyłącza się, kiedy dane pomieszczenie jest przez dłuższy czas puste, a ogrzewanie włącza dopiero wtedy, kiedy robi się za zimno.

Do drugiej kategorii działań zalicza się zapobieganie stratom energii spowodowanym awarią urządzeń lub nieszczelnością instalacji produkcji i dystrybucji mediów - na przykład pary wodnej.

Dlaczego inwestycja w system zarządzania energią jest opłacalna?

Przedsiębiorca uzyskuje dodatkowe informacje pozwalające na weryfikację rachunków wystawianych przez dostawcę energii. Świadome korzystanie z mediów energetycznych wzmacnia również jego pozycję w negocjacjach planów taryfowych.
Wliczając wydatki na energię, może precyzyjniej określić rzeczywisty koszt produkcji.
Może szybko zlokalizować energochłonne urządzania i procesy, następnie podjąć działania poprawiające ich efektywność energetyczną, a potem monitorować ich skuteczność.
Może szybko wykryć problemy w funkcjonowaniu urządzeń, które inaczej przez długi czas mogłyby pozostać niezauważone. Przykłady to: zatkane przewody, filtry, błędne nastawy maszyn, zatarcia łożysk.

ENERGOOSZCZĘDNE ZAMIAST ENERGOCHŁONNYCH

Tematy numerów - pierwsza połowa 2016 roku

Oprócz tego warto izolować rurociągi, którymi para wodna jest przesyłana. Komponentem istotnym z punktu widzenia efektywności energetycznej systemów wytwarzania i przesyłu tego medium są również tzw. odwadniacze. Są to specjalne zawory służące do usuwania skroplin i powietrza z rurociągów z parą.

Ich usterki, na przykład spowodowane zanieczyszczeniami, które nie pozwalają na zamknięcie albo otwarcie przepływu, są przyczyną dużej utraty ciepła. Ważnym elementem są też wymienniki ciepła i kotły parowe. W ich przypadku jedną z głównych przyczyn spadku sprawności energetycznej są osady tworzące się wewnątrz, w wypadku kotłów, oraz wewnątrz i na zewnątrz, w wymiennikach ciepła.

Trzecia grupa działań polega na zastępowaniu najbardziej energochłonnych urządzeń ich wersjami energooszczędnymi. Przykładem jest wymiana łożysk i smaru w wentylatorach przemysłowych. W przypadku smarów straty energii ogranicza się, dodając do nich substancje, które zmniejszają tarcie. Jeżeli natomiast chodzi o łożyska, to w takim specjalnym wykonaniu tarcie zmniejsza się, wprowadzając zmiany w konstrukcji, w tym m.in. optymalizując geometrię ich komponentów, liczbę wałeczków, budowę bieżni oraz zmniejszając masę części obrotowych.

Wentylatory przemysłowe zostały podane jako przykład nie bez powodu - szacuje się, że w całym ich cyklu życia koszty energii stanowią nawet 90%. Inny przykład to silniki elektryczne, w przypadku których zmiana na modele energooszczędne została już dawno narzucona odpowiednimi przepisami.

Monika Jaworowska