Даже без учета других факторов, сами по себе растущие затраты требуют нашего внимания; в последние годы стоимость электроэнергии увеличивалась в среднем на 5-10% в год. Однако многие промышленные процессы были разработаны в эпоху, когда еще не возникло стремление к максимальной экологичности и извлечению максимальной выгоды из каждой потребленной единицы энергии.
Поэтому неудивительно, что ведется работа над многочисленными производственными процессами с целью достижения значительного снижения энергопотребления без ущерба для производительности или качества продукции. В некоторых случаях такая экономия может быть достигнута просто за счет контроля; например, двигатели или нагреватели могут работать непрерывно, даже если они необходимы лишь на части производственного цикла. Другие потенциальные сокращения могут быть менее очевидными и станут заметны только после детального изучения используемых процессов. Точное понимание поведения любой системы имеет фундаментальное значение для ее управления, а это означает проведение измерений. Физик XIX века лорд Кельвин однажды произнес слова, ставшие знаменитой цитатой: «Если вы не можете это измерить, вы не можете это улучшить». Возможно, удивительно, что энергоемкие процессы относительно плохо измеряются. Новые строительные нормы во многих странах введут более высокие стандарты мониторинга энергопотребления, но существующие предприятия — многие из которых будут эксплуатироваться еще много лет — будут лишены этой инфраструктуры. (
Производство топливных баков для автомобилей.)
Для производителя автомобильных компонентов и систем INERGY Automotive Systems энергосбережение было одним из главных приоритетов, когда в 2008 году компания запустила программу по оптимизации и сокращению энергопотребления в рамках стратегии устойчивого развития группы. INERGY является мировым лидером в разработке и производстве топливных систем, в частности, современных пластиковых топливных баков. Основанная в 2000 году как совместное предприятие, объединившее деятельность по производству топливных систем компаний Plastic Omnium и Solvay SA, компания в настоящее время является ведущим поставщиком первого уровня пластиковых топливных систем для крупных автопроизводителей. Штаб-квартира INERGY Automotive Systems находится в Париже, в компании работает около 4000 человек по всему миру, и она имеет 24 производственных предприятия в 18 странах. В 2009 году INERGY произвела 9 миллионов топливных систем для крупных автопроизводителей по всему миру и достигла оборота в 900 миллионов евро.
Проект под названием INeco (INERGY Energy Consumption Optimization) был создан для повышения энергоэффективности в контексте общего потребления электроэнергии группой, которое составляет около 228 000 мегаватт-часов. Практически вся потребляемая компанией энергия — это электроэнергия, примерно эквивалентная количеству, необходимому европейскому городу с населением 60 000 жителей. Проектом INeco управляют и реализуют Стефан Дюваль и Жозеф Броссар. Предварительным этапом стало проведение серии энергетических аудитов основных производственных процессов, используемых на заводах INERGY, начиная с завода в Пфастате, Франция.
Первый аудит, проведенный в 2009 году, был направлен на сбор подробной информации о потреблении энергии за трехнедельный период, анализ данных и использование результатов в качестве основы для планов действий. Естественно, на каждом заводе были установлены счетчики электроэнергии в точке подключения к электросети для выставления счетов энергокомпании, но требовалось дополнительное решение для учета электроэнергии, позволяющее мгновенно получать данные по каждой машине и процессу в отдельности. Характер проекта требовал создания временной установки для проведения энергетического аудита на существующем заводе; поэтому ее установка и демонтаж должны были быть простыми и быстрыми.
Установка системы мониторинга:
Первоначально рассматривалось традиционное проводное решение, но его установка оказалась чрезмерно сложной и дорогостоящей для столь сжатых сроков. Было доступно лишь несколько готовых к использованию решений для измерения, и единственным жизнеспособным вариантом стал беспроводной локальный счетчик электроэнергии Wi-LEM от LEM. Узлы счетчика электроэнергии Wi-LEM представляют собой разъемные датчики тока, которые можно устанавливать вокруг проводника без необходимости каких-либо отключений для установок с непрерывным контуром или линейными датчиками тока. Они предоставляют INERGY свободу устанавливать измерительный узел в наиболее удобной точке доступа в каждом электрощитке, и, что особенно важно, систему не нужно отключать. Несмотря на простоту установки, измерительные узлы системы превосходят требования стандарта IEC 62053-21 к точности измерения энергии, достигая точности 1% или выше.
Часть названия Wi-LEM «беспроводная» относится к передаче данных через беспроводную ячеистую сеть. Это дает двойное преимущество: беспроводная работа означает отсутствие необходимости в прокладке кабелей во временных установках; а «ячеистая» сеть указывает на то, что беспроводная сеть для сбора данных между измерительным узлом и центральной точкой сбора данных работает автономно. LEM использует высоконадежный протокол промышленного класса поверх стандарта ячеистой сети IEEE 802.15.4 для обеспечения доставки данных. Беспроводная установка не означает, что система подходит только для временных установок. Многие пользователи захотят провести детальное исследование энергопотребления, установив долгосрочные мониторы в ключевых узлах, чтобы обеспечить постоянную экономию и предотвратить повторение нерациональных моделей энергопотребления. Соответствуя самым передовым требованиям к системам сбора данных на заводах, эти надежные беспроводные ячеистые сети также идеально подходят для долгосрочного использования. По словам Джозефа Броссара, руководителя отдела поставок и энергосбережения в INERGY, система «действительно быстро и легко устанавливается, а мобильное решение было для нас очень важным».
В сентябре 2009 года на заводе Pfastatt была установлена первая временная сеть Wi-LEM, состоящая из 40 точек измерения. Для установки Wi-LEM использовалась трехфазная конфигурация «треугольник» с диапазоном измерения до 2000 А. В этих узлах преобразователей используются катушки Роговского компании LEM, отличающиеся технологией идеального контура без разрыва замыкания катушки. Частота измерений для этого первоначального испытания была установлена на уровне 240 значений тока в день в течение трех недель, что привело к получению значительного набора данных: более 200 000 мгновенных значений тока. Затем команде INERGY пришлось разработать стратегию для извлечения максимальной информации и ценности из набора данных. Первым профилактическим шагом стало проведение «проверки состояния» данных. Накопленные измерения тока, преобразованные в потребление электроэнергии, должны были соответствовать сумме, выставленной энергоснабжающей компанией. Совпадение данных составило не более 3%, и, убедившись в их достоверности, команда перешла к этапу анализа проекта.
Анализ данных:
Собранные данные о потоках были сохранены в единой большой базе данных, которая также содержала поминутную информацию обо всех процессах на заводе: какие системы использовались и какой продукт производился в каждой соответствующей точке данных потока. Производство топливных баков на заводе INERGY основано на процессе выдувного формования с использованием сжатого воздуха. К числу наиболее энергоемких аспектов относятся нагрев формовочного материала, подача сжатого воздуха и охлаждение после формования. Анализ данных показал, что на эти формовочные машины приходилось 45% от общего энергопотребления компании; точная цифра не была известна до аудита. Компрессоры, обеспечивающие высокое давление (13 бар), необходимое для формования, потребляют большое количество энергии; анализ показал, что большая часть этой энергии теряется из-за утечек сжатого воздуха. Энергопотребление, измеренное в процессе водяного охлаждения (чиллеры, насосы), также сравнивалось с теоретическим энергопотреблением, и были выявлены возможности для экономии. Последовавшие за этим меры по оптимизации производительности привели к встречам с поставщиками оборудования для изучения того, как их машины могут потреблять меньше энергии. Не все выводы касались исключительно производственных процессов; Стандартные системы в коммерческих зданиях одинаково эффективно расходуют энергию, если ими не управлять должным образом. Данные базы данных показали компании INERGY, что некоторые из ее систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также освещения работали непрерывно, независимо от того, находился ли персонал в этих зонах или требовались ли постоянно контролируемые условия окружающей среды.
После проверки в Пфастатте портативность устройств Wi-LEM была дополнительно продемонстрирована их повторной установкой в ходе двух последовательных проверок на заводах INERGY в Андерсоне, США, и Рамосе, Мексика. Первоначальный опыт работы с локальными счетчиками электроэнергии Wi-LEM был воспроизведен, что еще раз подтвердило простоту установки и настройки устройств. Команда также подтвердила, что дальность действия радиосигнала беспроводной сети более чем достаточна, и даже в условиях промышленных помех передача данных оставалась бесперебойной. LEM использует максимально допустимую интенсивность радиочастотного сигнала для передатчиков, не требующих лицензирования, используемых в ячеистых сетях: 100 мВт. Это оказалось бесценным на заводе в США, где электрические шкафы имеют двойные изолированные металлические двери; сеть ни разу не столкнулась с проблемами подключения.
Полученные данные позволили сделать вывод, что — без значительных капитальных затрат — можно сэкономить примерно 15% на затратах на электроэнергию. Меры, необходимые для достижения этой экономии, были в целом простыми и очевидными, как только имеющиеся данные показали, что нужно сделать.
Зеленый свет для дальнейшей экономии:
INERGY планирует провести аудиты еще на шести заводах в течение 2010 года и завершить общекорпоративную программу в течение следующих двух лет, тем самым подготовив почву для плана действий с выделением инвестиций там, где это необходимо. План INeco уже показал способы экономии миллионов евро всего после трех аудитов.
Жозеф Броссар из INERGY заключает: «Преимущества вспомогательных счетчиков энергии очевидны. Управлять можно только тем, что измеряешь. Локальный счетчик энергии Wi-LEM сыграл решающую роль в наших достижениях на данный момент. После первоначальных проверок мы предложим всем нашим заводам комплекты Wi-LEM, которые позволят им измерять и контролировать потребление энергии, а мы будем отслеживать результаты».
