Praktické řešení úspor elektrické energie a snížení produkce CO2 v průmyslu

Prakticky v každém výrobním závodě je možné snížit náklady na elektrickou energii, a to i bez nákladných investic do nových výrobních zařízení.

Provoz výrobních zařízení a většiny technologií z principu způsobuje průběžné kolísání napětí elektrické sítě závodu.

Toto kolísání, které je ve většině případů velmi rychlé, a proto běžnými energetickými monitory nepozorovatelné, pak zpětně ovlivňuje provozní stabilitu výrobní technologie, a to tyto poklesy ani nemusí překračovat normou stanovené limity.

Moderní sofistikovaná výrobní zařízení jsou totiž stále citlivější na rušivé jevy na elektrické síti, především na rychlé poklesy napětí.

Snadné, a ve většině závodů používané řešení, které částečně brání vlivům rychlých poklesů napětí na nestabilitu výrobních zařízení, tedy přerušování jejich činnosti je následující.

Střední napětí elektrické sítě je nastaveno o několik procent nad jmenovitou hodnotu (230 V/400 V) tak, aby ani největší pokles nezpůsobil provozní problém. To lze, po dohodě s distributorem, provést po krocích 2,5 %.

Snadné řešení, které však znamená vyšší spotřebu elektrické energie, která se spaluje bez užitku. Vyšší napětí – vyšší spotřeba. V současné době potřeby snížení produkce CO₂ a růstu cen elektřiny poměrně luxusní řešení.

Vhodnějším řešením je samozřejmě odstranit příčinu problému, tedy kolísání napětí a současně napětí nezvyšovat.

Tedy řešení, které nepřinese nárůst spotřeby elektrické energie ale stabilizaci výroby.

Pokud napětí nebude vlivem provozu kolísat, odpadne nutnost jej zvyšovat nad jmenovitou hodnotu a zvyšovat spotřebu připojených strojů, ale naopak bude možné jej snížit na hodnotu jmenovitou, a zajistit tak optimální výkon při optimální spotřebě a tím šetřit.

Dalším zdrojem možných úspor je odstranění harmonického rušení elektrického proudu, které přináší provoz moderní výkonové elektroniky využívané v současných průmyslových výrobních systémech. Jde například o pohony s řízením otáček, UPS a podobně. 

Posledním zdrojem zbytečných ztrát v průmyslu jsou ztráty v mědi způsobené průtokem proudu kilometry vedení v průmyslovém podniku. Opět vyšší napětí – vyšší proud – vyšší ztráty.

Stabilizací napětí, jeho nastavením na optimální hodnotu, odstraněním harmonických a snížením velikosti proudu, lze spotřebu v průmyslovém podniku snížit od 3 % až do 14 % podle konkrétní situace.

To jsou východiska našeho konceptu úspor spotřeby elektrické energie v průmyslovém podniku.

Pro udržení kolísání napětí v minimálních mezích, však nelze použít běžné regulátory, a to z důvodů nutné rychlé reakce na rychlou změnu velikosti napětí, která je v řádu jednotek milisekund.

Obr. Příklad celého systému EQ

Nasazením zařízení specializovaného zařízení s názvem EQUALIZER (EQ) je možné tento problém řešit a zajistit stabilizaci napětí s reakční dobou 1-2 milisekundy i potlačení harmonických. Snížení napětí pak přinese optimální podmínky pro provoz výrobních systémů.

Nicméně, před tím, než dojde k nasazení takovéhoto řešení, je určitě vhodné zhodnotit celou situaci tak, aby bylo jasné, jaké možnosti úspor v daném provozu či podniku jsou.

K tomu slouží „Hloubkový audit“ při kterém je provedeno dlouhodobé měření a záznam potřebných parametrů elektrické energie z pohledu velikosti a zdrojů kolísání napětí a úrovně harmonického rušení.

Měření je nutné provést vysokou rychlostí pro zachycení všech detailů, a proto je prováděno patentovaným zařízením měřícím 50 000 hodnot napětí za vteřinu a současně se schopností záznamu až několik měsíců. Takto získaná data jsou vyhodnocena z pohledu možných úspor a nasazení EQ. Současně je navržena i jeho konfigurace.

Využitím unikátního simulačního Software a reálných dat získaných z měření, je simulován vliv nasazení systému EQ na danou síť podniku.

Výsledkem simulace je přesná predikce možný úspor. Díky tomuto postupu lze znát výsledky před instalací systému a posoudit ekonomický přínos jeho nasazení.

Na grafu je příklad naměřených dat kolísání napětí a proudu, přičemž černá stopa jsou původní naměřená data a růžová stopa pak jsou data získaná simulací nasazení EQ v dané lokalitě. Z grafu je jasně patrné snížení rozkmitu rychlých změn napětí a rozdíl středního napětí před a po stabilizaci. 

Příklad ekonomické návratnosti výše popsaného konceptu úspor elektrické energie ze strojírenského závodu z oblasti Automotive, kde byl proveden audit je následující:

Cena EQ300 - 658 000 Kč - úspora 8,99 %

Cena 1kWh pro výpočet 2Kč

Denní spotřeba závodu 620kW – provoz 24h

Denní úspora 620kW x 0,0899 x 24h = 1 338kWh => 1 338 x 2Kč = 2 676Kč

Měsíční úspora (20 pracovních dnů) 2 676Kč x 20 = 53 520 Kč

Návratnost pouze z úspory energie 658 000 / 53 520 Kč => 12,3 měsíce

Nezanedbatelným „vedlejším efektem“ zajištění napětí bez špiček a poklesů nasazením EQ je prodloužení životnosti připojených strojů a snížení nákladů na údržbu.

Pro další informace, možnosti provedení auditu kontaktujte společnost Blue Panther s.r.o. (www.blue.-panther.cz) (8.8.2021)