Optymalizacja efektywności energetycznej w obiektach przemysłowych

Efektywność energetyczna w przemyśle – audyt energetyczny przedsiębiorstwa

Efektywność energetyczna w przemyśle może zostać zwiększona na wiele różnych sposobów. Jednak przeprowadzenie audytu energetycznego obiektu powinno być pierwszym z kroków w procesie optymalizacji oraz redukcji energochłonności. Jest to najważniejszy element w identyfikacji obszarów wymagających modernizacji bądź inwestycji. W ramach audytu przeprowadzane są szczegółowe inżynierskie analizy efektywności energetycznej istniejących instalacji oraz procesów produkcyjnych. Zastosowanie zaawansowanych technik pomiarowych oraz modelowania matematycznego umożliwia precyzyjną ocenę zużycia energii oraz identyfikację źródeł strat energetycznych.

Podczas audytu, efektywność energetyczna w przemyśle jest analizowana przez ekspertów m.in. w zakresie efektywności energetycznej poszczególnych urządzeń i systemów oraz bilansu energetycznego obiektu. Celem ich pracy jest zidentyfikowanie potencjalnych obszarów do optymalizacji. Na bazie zebranych danych inżynierskich, opracowywane są rekomendacje dotyczące modernizacji instalacji, zmian w procesach produkcyjnych oraz zastosowania nowych technologii mających na celu zwiększenie efektywności energetycznej.

Efektywność energetyczna w przemyśle – redukcja energochłonności i emisji CO2

Przedsiębiorstwa przemysłowe są zmuszone do poszukiwania innowacyjnych rozwiązań mających na celu redukcję energochłonności oraz minimalizację negatywnego wpływu na środowisko. Przyczyniają się do tego coraz bardziej restrykcyjne regulacje emisji gazów cieplarnianych oraz rosnąca presja społeczna.

Dążenia do zrównoważonego rozwoju to długofalowe działania strategiczne. Wśród nich powinny znaleźć się inwestycje w nowoczesne technologie oraz procesy produkcyjne, które obejmą zastosowanie urządzeń o niskim zużyciu energii, wykorzystanie energii odnawialnej oraz stosowanie technik odzysku energii. Kompleksową ocenę wpływu działań na środowisko oraz ekonomiczną efektywność inwestycji umożliwia przedsiębiorstwom rozwój metodyki oceny cyklu życia produktu (LCA) oraz analizy kosztów cyklu życia (LCC). Podpowiedzi dla zastosowania różnych rozwiązań przedsiębiorstwa mogą szukać też w obligatoryjnych danych sprawozdawczych dotyczących śladu węglowego organizacji i jej dostawców.

Odzysk ciepła ze spalin – economizer, fot. DB Energy

Efektywność energetyczna w przemyśle – kontrola efektywnej pracy instalacji i maszyn

Aby efektywność energetyczna w przemyśle mogła być optymalizowana, niezbędna jest ciągła kontrola parametrów pracy instalacji, maszyn i urządzeń. Stanowi to najważniejszy element. Złożone procesy produkcyjne oraz zmienne warunki operacyjne wymagają elastycznych oraz inteligentnych rozwiązań zarządzania energią. W odpowiedzi na te wyzwania, rozwijane są zaawansowane algorytmy sterowania oparte na technologiach sztucznej inteligencji, uczeniu maszynowym oraz analizie danych.

Inteligentne systemy zarządzania energią (EMS) pozwalają prognozować oraz sterować zużyciem energii w czasie rzeczywistym. Wykorzystując dane zbierane z sensorów, systemy monitoringu dynamicznie dostosowują pracę maszyn i instalacji do aktualnych warunków operacyjnych oraz zapotrzebowania na energię. Przykłady takich systemów to SCADA (ang. Supervisory Control and Data Acquisition), DCS (ang. Distributed Control Systems) oraz BMS (ang. Building Management System).

Warto też zwrócić uwagę na implementację systemów diagnostycznych, które umożliwiają zdalną kontrolę pracy maszyn, zapobieganie i szybkie usuwanie ich awarii, np. DiagSys. Wybór odpowiedniego rozwiązania przełoży się na redukcję zużycia energii.

Instalacja turbiny parowej do produkcji energii elektrycznej, fot. DB Energy

Efektywność energetyczna w przemyśle – monitorowanie pracy

Utrzymanie osiągniętej efektywności energetycznej na stałym poziomie możliwe jest dzięki systematycznemu monitorowaniu wdrożonych rozwiązań oraz całego przedsiębiorstwa. Bieżąca identyfikacja odchyleń od założonych parametrów oraz szybkie reagowanie na ewentualne awarie lub nieprawidłowości w pracy jest możliwa dzięki zaawansowanym narzędziom analitycznym w systemach monitoringu.

Analiza czasowa, częstotliwościowa czy regresji zapewniają dokładne zrozumienie pracy instalacji oraz identyfikację źródeł strat energii. Wykorzystanie algorytmów detekcji anomalii pozwala na szybką identyfikację problemów oraz podejmowanie skutecznych działań korygujących.

Obszary do zagospodarowania

Obowiązujące przepisy prawne i regulacje, np. Porozumienie paryskie (Accord de Paris), Europejski System Handlu Emisjami (EU ETS) czy Dyrektywa dotycząca Efektywności Energetycznej (2012/27/UE) wskazują obszary, które wymagają odpowiedniego podejścia i zagospodarowania. Warto zwrócić uwagę na aspekty działalności przedsiębiorstwa, takie jak m.in.:

• zastosowanie efektywniejszych technologii grzewczych i chłodniczych – inwestycje w nowoczesne technologie grzewcze i chłodnicze, takie jak wysokowydajne kotły gazowe kondensacyjne, pompy ciepła oraz chłodnice adsorpcyjne lub sprężarkowe, wykorzystujące neutralne dla środowiska czynniki robocze,
• optymalizacja procesów produkcji – odpadową energię cieplną można wykorzystać do zasilania innych procesów technologicznych lub do produkcji energii elektrycznej, np. wykorzystując układy ORC (ang. Organic Rankine Cycle) bądź chłodniczej z wykorzystaniem technologii sorpcyjnych,
• modernizacja systemów oświetleniowych – wdrożenie energooszczędnych systemów oświetleniowych, takich jak diody LED oraz zastosowanie inteligentnych systemów sterowania oświetleniem, które automatycznie dostosowują jasność w zależności od warunków oświetleniowych i obecności osób,
• odnawialne źródła energii (OZE) – inwestycje w instalacje fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe czy systemy geotermalne,
• ulepszenia w transporcie i logistyce – zastosowanie floty pojazdów elektrycznych lub hybrydowych, optymalizacja tras i planowania dostaw, transport kolejowy,
• optymalizacja procesów chemicznych – zastosowanie katalizatorów o wysokiej wydajności, rozwój procesów recyklingu i odzysku surowców,
• technologie CCS (ang. Capture, Storage and Utilization) – przechwytywanie dwutlenku węgla emitowanego podczas procesów przemysłowych i składowanie go pod ziemią lub wykorzystanie w celach produkcyjnych,
• poprawa wydajności systemów chłodzenia oraz klimatyzacji – systemy z odzyskiem ciepła i chłodu, optymalizacja procesów chłodzenia,
• modernizacja systemów napędowych – zastosowanie zaawansowanych technologii napędowych, takich jak silniki elektryczne o wysokiej sprawności czy systemy odzysku energii hamowania,
• inwestycje w nowoczesne materiały izolacyjne,
• redukcja uciążliwości emisyjnej – technologie oczyszczania spalin oraz filtrowania gazów przemysłowych,
• innowacje w procesach produkcyjnych – wykorzystanie materiałów o niskim zużyciu energii i o wysokiej wydajności, a także optymalizacja procesów produkcji.

Podsumowanie

Maksymalna efektywność energetyczna w przemyśle wymaga przeprowadzenia precyzyjnych analiz energetycznych, zastosowania zaawansowanych technologii monitorowania i sterowania oraz ciągłego doskonalenia procesów produkcyjnych. Kompleksowe podejście oraz inwestycje w nowe technologie powinny znaleźć się w strategii przedsiębiorstw na najbliższe lata. Osiągnięcie zrównoważonego rozwoju przy jednoczesnej minimalizacji kosztów i negatywnego wpływu na środowisko są kluczem do budowy konkurencyjności.