Zarządzanie energią w zakładzie produkcyjnym – jak się za to zabrać?

Przyszłość naszego świata będzie całkowicie zelektryfikowana, zdekarbonizowana i przede wszystkim, w pełni zdigitalizowana.

Zarządzanie energią w zakładach przemysłowych jest tematem, który zawsze wzbudza dyskusję i będzie to robił w przyszłości. Tym którzy jeszcze nie zaczęli o tym myśleć bądź tym, którzy już podjęli decyzję o zamiarze inwestycji w ten ciągły proces, mamy nadzieję, że ta treść przybliży bardziej temat i da wiele do myślenia.

Artykuł opowie bliżej o zarządzaniu energią, czym ono jest, czym jest norma ISO 50001, czym jest platforma KIO, a ostatecznie jak wdrożyć zarządzanie energią w obiekcie produkcyjnym.

Czym właściwie jest zarządzanie energią w przedsiębiorstwie?

Zarządzanie energią w przedsiębiorstwie przemysłowym jest to mocno złożona kwestia, obejmująca:

• technologię: wdrażanie nowoczesnych systemów monitorowania i sterowania zużyciem energii, modernizacja instalacji i urządzeń na energooszczędne
• procesy: optymalizacje procedur i harmonogramów pracy, wdrażanie dobrych praktyk i edukacja pracowników w zakresie efektywnego wykorzystania energii
• umiejętności przywódcze: zaangażowanie kadry zarządzającej w budowanie kultury efektywnego zarządzania energią i tworzenie strategii długoterminowej

Są to działania mające na celu poprawę efektywności energetycznej przedsiębiorstwa, która prowadzi do obniżenia kosztów energii i zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Podjęcie tych działań uznawane jest jako kluczowe ponieważ budynki są odpowiedzialne za jedną trzecią całkowitego zużycia energii na świecie.

Weźmy dla przykładu medium jakim jest gaz ziemny. Od 2017 roku działa system handlu emisjami, co oznacza, że płacimy dodatkową opłatę za wszystkie nasze paliwa kopalne. Oznacza to, że mimo, że gaz ziemny jest wciąż najbardziej wydajnym i najtańszym surowcem w świecie handlu emisjami, nadal trzeba zapłacić dodatkową opłatę. Możemy go używać, ale ponosimy ryzyko ekspozycji na rosnące koszty emisji.

Koszty te są wynikiem warunków rynkowych, które z kolei zależą od zmienności kursów walutowych i od tego, jak drogie staje się paliwo, albo ile rząd chce od nas za to pobierać opłaty. Jeśli będziemy po prostu kontynuować to, co robimy od lat, będziemy narażeni na ryzyko rosnących kosztów emisji.

Jak więc możemy temu zaradzić?

Jednym ze sposobów jest wdrożenie rozwiązań, które pozwolą nam obniżyć koszty emisji. Sam prąd nie zawsze jest najlepszym wyborem do zasilania zakładu produkcyjnego, chyba że jesteście gotowi zainwestować w kogenerację lub inną koncepcję produkcji energii elektrycznej. Zastąpienie wszystkich urządzeń prądem w ciągu kilku miesięcy byłoby dość trudne. efektywność energetyczna w tym wypadku jest najlepszym narzędziem dla rozwiązania problemów związanych z ponoszeniem kosztów za emisję.

Możemy się spierać i omawiać ten temat wielokrotnie, ale udowodniono to w wielu różnych publikacjach na świecie, że efektywność energetyczna naprawdę jest najtańszą opcją redukcji zużycia energii z różnych źródeł. I co najważniejsze – nie musi być osiągana tylko przez instalowanie całkowicie nowego sprzętu. Można osiągnąć to również poprzez bardziej inteligentne i efektywne wykorzystanie tego, co już posiadamy. I to powinno być naszym celem, bynajmniej na samym początku drogi.

Monitorowanie organizacji z pomocą narzędzi IoT

Przejrzyste operacje polegają na udostępnianiu odpowiednich informacji wszystkim, którzy mogą ich potrzebować, wszędzie tam, gdzie może być to potrzebne. Zarządzanie energią zdecydowanie wpisuje się w to podejście. Ale bądźmy szczerzy. Kto z was wie, ile energii naprawdę potrzebuje zakład? Ile energii przepływa w jego firmie? Gdzie jest naprawdę ta energia zużywana? I jaką rolę w tym wszystkim odgrywa cyfryzacja?

Istnieje wiele korzyści, które można osiągnąć z pomocą zarządzania efektywnością energetyczną. Obszary produkcyjne tylko czekają, aby je zoptymalizować i poprawić.

Aby bardziej wam to zobrazować spójrzmy na obszar, który jest nam naprawdę bardzo bliski – obszar domowy. Wielu z was kupuje nowe urządzenia AGD. I na co między innymi zwraca uwagę? Sprawdza etykietę energetyczną tych urządzeń. Jest to dobry wskaźnik, aby dowiedzieć się, ile energii zużywa działające nasze przyszłe urządzenie i jak dużo zapłacimy za korzystanie z tego urządzenia wiedząc o jego zapotrzebowaniu na energię.

Wracając do obszaru produkcyjnego. W całym otoczeniu produkcyjnym znajdujemy wiele maszyn, które są bez takiej etykiety energetycznej. Gdyby każde miało taką etykietę świat byłby o wiele prostszy. Niestety maszyny produkcyjne są o wiele bardziej skomplikowane niż domowe urządzenia. I tutaj przychodzi nam z pomocą automatyka, a wraz z nią czujniki i systemy IoT, które dadzą nam wgląd w te „energetyczne informacje”.

Internet Rzeczy to struktura, która sprawia, że wszystkie urządzenia wokół ciebie komunikują się ze sobą za pośrednictwem internetu. Ta struktura umożliwia komunikację między urządzeniami, dosłownie sprawia, że rozmawiają ze sobą, współdziałają z użytkownikami, a nawet rozwijają własne mechanizmy podejmowania decyzji. Przemysł 4.0 łączy ekosystem IoT z analizą danych, robotami i sztuczną inteligencją, aby budować cyber-fizyczne systemy dla przemysłu.

KIO – platforma IoT do zarządzania energią

Jednym z przykładów rozwiązań do zarządzania energią dla ekosystemu produkcyjnego jest platforma KIO od firmy Klemsan –  działająca na bazie połączonych urządzeń i czujników w ramach całego ekosystemu zakładu produkcyjnego, które komunikują się i współpracują ze sobą.

Rozwiązanie zbiera dane ze wszystkich podłączonych urządzeń i utrzymuje dzienniki danych. Ponadto umożliwia szybki dostęp do danych z przeszłości dzięki zaawansowanym funkcjom bazy danych. Ogromna zaletą systemu jest to, że jest kompatybilny ze wszystkimi markami urządzeń w automatyce. Nie trzeba wprowadzać żadnych zmian infrastrukturalnych aby zacząć z niego korzystać. W takim przypadku ograniczamy koszty już na pierwszym etapie – etapie budowy infrastruktury. Co więcej platforma KIO to system skalowalny.

Platforma jest narzędziem pomocnym w zarządzaniu energią zarówno dla małych użytkowników posiadających tylko jeden punkt pomiarowy energii, jak i dla użytkowników przemysłowych posiadających dziesiątki, setki i tysiące rozproszonych punktów pomiarowych

Kiedyś maszyny i linie montażowe były monitorowane fizycznie. Obecnie technologia wykonuje to zadanie za nas, ciągle monitorując urządzenia i informując nas za pomocą e-maila lub SMS-a w przypadku występujących alarmów, minimalizując tym samym przestój na produkcji.

Czujniki podłączone do systemu mogą wykryć nietypowe zmiany lub różnice między dwoma punktami pomiarowymi i zapobiec stratom i wyciekom (liczba komunikujących się urządzeń jest nieskończona, a obciążenie dzielone przez pojedynczy serwer obsługuje ponad 2000 urządzeń).

Sama platforma oparta jest na sieci WEB dlatego do analiz i danych mamy dostęp przez przeglądarkę z dowolnego urządzenia (telefon, tablet, komputer). Dane można gromadzić na serwerze chmurowym lub serwerze klienta. Trzecim rozwiązaniem jest KioBox, czyli komputer przemysłowy z zainstalowanym systemem KIO i wewnętrznym serwerem.

Co możemy monitorować w czasie rzeczywistym

Z pomocą platformy KIO możemy monitorować wszystkie dane z obiektów opomiarowanych. Nie ma ograniczeń z uwagi na typ i ilość odczytywanych parametrów. Odczytujemy parametry zużywanej energii elektrycznej ale też gazu, wody oraz wiele parametrów analogowych pochodzących z czujników: temperatury, ciśnienia czy drgań.

Możemy monitorować efektywność energetyczną, obliczać koszty jednostkowe i dokonywać porównań na podstawie całej organizacji, grupy urządzeń lub pojedynczych urządzeń

Mamy w posiadaniu moduł zaawansowanego raportowania. Za pomocą którego możemy konfigurować raporty, tworzyć budżety i analizy.

Raporty tworzone są na podstawie bieżących parametrów monitorowanych urządzeń ale możemy też dokonać analizy porównawczej z określonych okresów czasu. Dzięki temu można zidentyfikować szczytowe obciążenia i nadmierne zużycie energii, co umożliwia podjęcie skutecznych działań zaradczych aby zminimalizować obciążenie sieci elektrycznej i uniknąć kosztownych taryf szczytowych.

Odczytane wartości możemy również zamienić na wyliczenia w wybranej walucie i na tej podstawie tworzyć raporty finansowe.

KIO może zaplanować konserwację, jeśli wyczuje jakiekolwiek potencjalne błędy, zapobiegając niespodziewanym zdarzeniom na produkcji. Monitoruje i rejestruje wiele różnych parametrów, aby dokładniej analizować zwrot z inwestycji: odczyty liczników prądu, gazu i wody. Jest to jedno rozwiązanie dla wszystkich potrzeb zarządzania energią.

Z jego pomocą możemy monitorować efektywność energetyczną, obliczać koszty jednostkowe, przypinać urządzenia z różnych lokalizacji na mapie i dokonywać porównań na podstawie organizacji, urządzeń lub grup urządzeń. Platforma pozwala też rozszerzyć taką analizę o dane z istniejących już systemów SCADA i BMS.

Możemy kontrolować wszystkie punkty instalacji za pomocą planu pomiaru energii i pomagać systemowi zarządzania środowiskiem w obliczaniu emisji dwutlenku węgla CO2 i TEP. Możemy również sprawdzić stan zużycia energii za pomocą wskaźników wydajności energetycznej.

Co więcej system pomaga we wdrożeniu normy energetycznej ISO 50001. Pomoże w statystykach i raportach wymaganych związanych z w/w normą i ochroną środowiska.

Czym jest norma ISO 50001?

Norma ISO 50001 to międzynarodowy standard, który określa wymagania dla systemu zarządzania energią (SZEn) w organizacji. Stosowanie SZEn opartego na ISO 50001 pomaga firmom w systematycznym dążeniu do ciągłej poprawy efektywności użytkowania energii.

Główne korzyści wdrożenia normy ISO 50001:

• oszczędność kosztów: obniżenie zużycia energii przekłada się na bezpośrednie oszczędności finansowe

• zmniejszenie emisji CO2: efektywne zarządzanie energią przyczynia się do ochrony środowiska naturalnego

• zwiększenie konkurencyjności: posiadanie certyfikatu ISO 50001 może być postrzegane jako wyznacznik jakości i odpowiedzialności firmy, co może budować zaufanie wśród klientów i partnerów

• zwiększenie świadomości energetycznej: wdrażanie SZEn angażuje pracowników w oszczędzanie energii i sprzyja zmianie nawyków

• lepsze zarządzanie ryzykiem: identyfikacja i kontrola czynników ryzyka związanych z dostawami i cenami energii

• spełnienie wymagań prawnych: norma ISO 50001 uwzględnia aktualne przepisy i regulacje dotyczące efektywności energetycznej

Główne wymagania normy ISO 50001:

• polityka energetyczna: określenie celów i zobowiązań organizacji w zakresie efektywności energetycznej

• planowanie energetyczne: identyfikacja i analiza znaczących aspektów zużycia energii oraz opracowanie planu działań na rzecz poprawy efektywności

• wdrażanie i eksploatacja: wdrożenie i utrzymanie SZEn w całym przedsiębiorstwie

• pomiary, monitorowanie i analiza: regularne monitorowanie zużycia energii i analiza wskaźników efektywności

• przegląd zarządu: regularne oceny SZEn przez kierownictwo organizacji

• ciągłe doskonalenie: dążenie do ciągłego ulepszania SZEn i wyników energetycznych

Certyfikacja ISO 50001

Wdrożenie i certyfikacja SZEn zgodnie z ISO 50001 nie jest obowiązkowe, ale może przynieść wiele korzyści. Certyfikat potwierdza, że firma spełnia międzynarodowe standardy w zakresie zarządzania energią, co może być dodatkowym atutem w kontaktach z klientami i partnerami.

Jak wdrożyć zarządzanie energią w zakładzie produkcyjnym

Kiedy firma rozpoczyna działania związane z zarządzaniem energią, jej głównym celem pośród wielu innych powinno być oszczędzanie energii. Realizacja tego podejścia wymaga inwestycji i odpowiedniego poziomu zaangażowania się. Należy mieć świadomość, że efekty zwykle widoczne są dopiero w dłuższej perspektywie czasowej.

Warto podkreślić, że aby wprowadzić zarządzanie energią do kultury firmy, najlepiej byłoby to zrobić dla wszystkich mediów, z których firma korzysta, a nie tylko dla jednego

Przesłanie do pracowników, którzy ostatecznie będą odpowiedzialni za wdrożenie platformy zarządzania energią, będzie znacznie łatwiejsze, jeśli powiemy, że to ważne, żeby oszczędzać nie tylko gaz, ale także prąd i wodę. W przeciwnym razie przekaz psychologiczny dla pracowników będzie znacznie trudniejszy, jeśli będziemy skoncentrowani tylko na oszczędzaniu jednego medium.

Zarządzanie energią ma ogromny potencjał, by być świetnym narzędziem dla organizacji dążącej do poprawy efektywności użytkowania energii, ale musi być wdrożone z określonym celem od samego początku. Musimy być również świadomi rozmiaru całej inwestycji, i tego że budowa systemu zarządzania energią jest procesem ciągłym.

Częstym błędem w działaniach wielu firm jest skupianie się wyłącznie na instalacji systemu informacyjnego zarządzania energią, czyli liczników. Ludzie myślą, że to w większości rozwiąże istniejące problemy. Niemniej jednak, tego rodzaju implementacje jedynie pokazują nam ich istnienie, lecz nie są w stanie ich samodzielnie rozwiązać.

Oszczędności wynikają z działań, które podejmujemy, na podstawie informacji, które z takich systemów jak wcześniej wspomniane KIO – otrzymujemy. Bez działań, nie ma oszczędności. Bez względu na to, jak zaawansowany mamy system ludzie muszą także zacząć myśleć w kategoriach oszczędzania.

Lean istotą w dążeniu do celu

Uczynienie energii widoczną jest kluczowym elementem w całym procesie. Bez dokonywania pomiarów nie będziemy w stanie efektywnie nią zarządzać. Zarządzanie energią to nie tylko narzędzie, które kupujemy i stosujemy według określonego schematu. To coś znacznie więcej niż tylko instalacja liczników i analizowanie danych.

Bardzo istotnym czynnikiem jest zaangażowanie kadry zarządzającej, która biorąc czynny udział niesie przesłanie: Tak, uważamy, że to ważna rzecz. Dodatkowo wysoka świadomość wśród pracowników może być istotna podczas komunikowania inicjatywy zarządzania energią oraz podczas prób uzyskania sugestii dotyczących poprawy.

Gdy już to osiągniemy, musimy zebrać zespół, który będzie prowadził te zmiany. Gdy już go stworzymy, trzeba określić jego cel działań. Musimy mieć na uwadze pewne długoterminowe cele redukcji zużycia energii. Najlepiej aby były precyzyjnie określone. Gdy będziemy mieli to zrobione – wkraczamy na drogę lean i etapu ciągłego doskonalenia programu zarządzania energią.

Wprowadź kulturę zarządzania energią

Kultura zarządzania energią w firmie kształtowana jest przez wiele czynników. Z jednej strony kierownictwo firmy, które odgrywa ogromną rolę w definiowaniu polityki energetycznej i wyznaczaniu celów w zakresie zużycia energii. Z drugiej strony, ogół zachowań energetycznych pracowników, obejmujących wiele osób o różnym stylu życia, wartościach oraz specyficznych czynnikach kulturowych, determinuje kierunek rozwoju kultury energetycznej.

Jedną z kluczowych zasad jest to, abyśmy mieli wsparcie ze strony kierownictwa, aby móc wprowadzić kulturę zarządzania energią do naszego przedsiębiorstwa. Im więcej tego wsparcia uzyskamy, tym większe oszczędności uzyskamy na projekcie. Zespół musi być świadomy kwestii energetycznych. To właśnie on będzie determinował ten kierunek rozwoju kultury energetycznej w firmie.

W niektórych przypadkach zachowania energetyczne pracowników mogą prowadzić do nadmiernego zużycia energii, nawet jeśli stosowana jest wydajna technologia. Warto zdawać sobie sprawę z faktu, że pracownicy nie zawsze zachowują się optymalnie, a nawet zgodnie z własnymi wartościami w zakresie kwestii energetycznych w miejscu pracy. Zatem wprowadzenie zasad powinno odgrywać istotną rolę w kierowaniu zachowaniami energooszczędnymi i angażowaniu pracowników we wzmacnianie wspólnej kultury energetycznej w przedsiębiorstwie.

Zarządzanie energią ma także wpływ na wiele istnych czynników w firmie, które są składową prowadzenia działalności. Koszty operacyjne należą do tych najbardziej istotnych. Jeśli o nie zadbamy to może przełożyć nam się to na inne zalety takie jak np. bycie konkurencyjnym cenowo na rynku.

Energia jest wyjątkowa także w tym, że redukcja zużycia energii zmniejsza ślad węglowy fabryki. Mówiąc najprościej – poprawiamy swój wizerunek publicznie i zwiększamy wartość firmy w oczach klientów.

Cele energetyczne

Zarządzanie energią jest narzędziem umożliwiającym efektywność energetyczną

Cele w polityce energetycznej firmy powinny być aktualizowane z czasem. Rynek energetyczny stale ewoluuje, a nowe technologie i regulacje mogą mieć wpływ na możliwości i potrzeby firmy. Dobrym pomysłem jest zacząć od celów, które są osiągalne od samego początku, a następnie stopniowo je podwyższać. Ważne jest również, aby cele były:

• konkretne: jasno określone i łatwe do zrozumienia
• mierzalne: możliwe do zmierzenia i monitorowania postępów
• osiągalne: realistyczne do osiągnięcia przy dostępnych zasobach
• realistyczne: dostosowane do możliwości i potrzeb firmy, aby ludzie nie zrezygnowali, jeśli będą widzieć, że jest to poza ich zasięgiem
• ograniczone czasowo: mające określony termin do ich realizacji

Na przykład:

• wdrożenie systemu monitorowania zużycia energii do końca roku
• redukcja zużycia energii o 10% w ciągu roku
• zwiększenie udziału energii odnawialnej w zużyciu energii o 20% w ciągu dwóch lat

Podsumowanie

Najwięksi producenci już dawno zdali sobie sprawę, że zarządzanie energią jest kluczową kwestią by być konkurencyjnym na rynku przemysłowym, a cyfryzacja staje się istotnym elementem strategii energetycznej każdego przedsiębiorstwa.

Zdigitalizowane zarządzanie energią jest obecnie jednym z głównych założeń każdego systemu.

Instalacja nawet pięciu mierników dostarczy już wystarczającej ilości informacji, aby rozpocząć działania, które mogą prowadzić do oszczędności energii.

Jednak, musimy być świadomi tego, że samo zarządzanie energią niczego nie oszczędza. Jest to droga umożliwiająca prowadzenie tego procesu, który za pomocą cyfrowych systemów dostarczających szczegółowych informacji o zużyciu mediów w różnych punktach przedsiębiorstwa, identyfikuje potencjalne problemy i wskazuje możliwości optymalizacji.