Sposoby ograniczenia zużycia energii w przemyśle

Kalkulacje, czyli analiza kosztów i zysków to o etap obrazujący potencjał związany z ograniczeniem zużycia energii w przedsiębiorstwie poprzez zastosowane rozwiązanie oraz jego zwrot z inwestycji. Ukazuje redukcję energii  i wydatków, na które wpływa nowy system oświetlenia. W celu przedstawienia, jak wymiana przestarzałego oświetlenia na nowoczesne LED może rzutować na oszczędności związane z oświetleniem obiektu, zestawiono koszty, jak i ich redukcję podczas 8-godzinnej pracy jedno i wielozmianowej średniej wielkości przedsiębiorstwa.

Zasada „wyłączaj światło” w przedsiębiorstwie w celu oszczędzania energii nie jest możliwym do zrealizowania rozwiązaniem. Zarządca obiektu nie ma możliwości doglądać pracowników, by Ci wyłączali oświetlenie. W związku z tym chcąc zachować bezpieczeństwo pracy i optymalizować zużycie energii warto zastosować system sterowania oświetleniem.

Celem systemu sterowania oświetleniem jest ułatwienie zarządzania oświetleniem oraz zwiększenie bezpieczeństwa i wydajności pracy w obiekcie. Sterowanie może odbywać się w sposób przewodowy lub bezprzewodowy, manualny bądź automatyczny. W zależności od wyboru powyższego typu, działanie oświetlenia realizowane może być różnymi metodami. Dzięki automatycznej regulacji oraz wyposażeniu systemu w dodatkowe elementy, oszczędzanie energii staje się bardziej efektywne.

Do głównych funkcjonalności sterowania oświetleniem zaliczyć można zarządzanie grupami opraw, możliwość zaprogramowania im zadanych parametrów zmieniających się w czasie, automatyczną regulację czy wykrywanie błędów i usterek. Ich realizację ułatwia wyposażenie systemu w dodatkowe czujniki ruchu, obecności i natężenia światła dziennego oraz harmonogramy pracy. Dzięki nim możliwe jest ograniczenie zużycia energii w przedsiębiorstwie poprzez zmianę natężenia oświetlenia, jak i ograniczanie mocy opraw.

System sterowania to jeden ze sposobów na oszczędzanie energii w przemyśle – pozwala zredukować energię elektryczną pobieraną przez źródła światła. Powyższy wykres przedstawia uproszczony sposób działania instalacji oświetleniowej wyposażonej w sterowanie i czujniki natężenia promieniowania słonecznego. W okresie nocnym, kiedy oświetlenie sztuczne jest niezbędne do utrzymania właściwej ilości światła padającego na płaszczyznę, oprawy pracują z najwyższą mocą. Natomiast w ciągu dnia, kiedy do obiektu dociera światło dzienne, natężenie sztucznego oświetlenia jest redukowane. Mając na uwadze fakt, że w Polsce naturalne promieniowanie może być wykorzystywane ponad 11 h średniorocznie, regulacja mocy opraw znacznie wpływa na mniejsze zużycie energii elektrycznej przy jednoczesnym zachowaniu komfortu użytkowania instalacji. Co za tym idzie koszty związane z utrzymaniem zakładu przemysłowego, w szczególności podczas pracy wielozmianowej, istotnie się zmniejszają. Energia przeznaczona na działanie systemu oświetlenia w niektórych przypadkach może zostać ograniczona nawet o 90%.

Stale rosnące ceny prądu zmuszają inwestorów do poszukiwań sposobów na to, jak oszczędzać energię w firmie. Jednym z kierunków jest montaż własnego źródła energii elektrycznej, czyli instalacji fotowoltaicznej. Indywidualne źródło prądu może w pełni bądź częściowo zaspokajać potrzeby na działanie zakładu. Rozwiązanie to może znacząco przyczynić się do zmniejszenia kosztów jego utrzymania. Należy pamiętać, że fotowoltaika w zakładzie przemysłowym może działać w jednym z trzech systemów:

• On-grid, czyli wtedy, kiedy jest ona połączona z siecią elektroenergetyczną. W tym przypadku nadwyżkę wyprodukowanej energii można sprzedać dostawcy. 
• Off-grid polegający na odłączeniu zakładu od publicznej sieci elektroenergetycznej. Wówczas wytworzona energia jest magazynowana w akumulatorach, które są jej nośnikiem.
• Hybrydowym, czyli system łączący oba rozwiązania. W tym przypadku nadwyżka energii magazynowana jest w akumulatorach, a gdy te zostaną naładowane w pełni, to pozostałą jej część można sprzedać dostawcy. 

Najwięcej możemy zaoszczędzić maksymalizując autokonsumpcję. Już 1 kWp zainstalowanej mocy jest w stanie wytworzyć około 900-1100 kWh energii w ciągu roku, pod warunkiem, że panele będą skierowane na stronę południową pod optymalnym kątem 30 stopni.

Wielkość własnej elektrowni dobierana jest zazwyczaj na podstawie zużywanej przez zakład energii elektrycznej oraz możliwości konstrukcyjnych budynku czy miejsca na gruncie. W przypadku obiektów przemysłowych jednak najczęściej wybierany jest montaż na dachach. Projektując instalację fotowoltaiczną, należy mieć także na uwadze ograniczenia z tym związane. Przede wszystkim wielkość systemu wpływa na konieczność wykonania dodatkowych pomiarów i uzyskania stosownych dokumentów. Każdy system instalowany na powierzchni dachu poprzedzony musi być analizą nośności. Średniej wielkości przedsiębiorstwo zazwyczaj inwestuje w instalację do 50 kWp. Wynika to z braku konieczności przygotowywania dodatkowych pozwoleń i dokumentów, a w szczególności projektu budowlanego. Tego typu instalacja jest w stanie wyprodukować nawet 50000 kWh energii w ciągu roku. A jej zwrot z inwestycji, z uwagi na stale wzrastające ceny energii, jest coraz krótszy.

Optymalizację kosztów związanych ze zużyciem energii elektrycznej w obiekcie przemysłowym zrealizować można również innymi metodami. Zarówno montaż magazynu energii, jak i wyposażenie obiektu w pompy ciepła pozwalają na maksymalne wykorzystanie mocy wyprodukowanej przez własną instalację fotowoltaiczną. Dzięki zastosowaniu obu rozwiązań wzrasta autokonsumpcja, a co za tym idzie także oszczędzanie.

Magazynowanie energii w akumulatorach jest jednym ze sposobów na oszczędzanie energii w przemyśle, bazującym na optymalizacji poboru prądu z sieci elektroenergetycznej. Nadwyżki wygenerowanej mocy przez moduły PV przekazywane są do magazynu, z którego później zasilane mogą być urządzenia znajdujące się w zakładzie. Dzięki temu energia zamiast być sprzedawana operatorom sieci po mniej korzystnych stawkach wykorzystywana może być w przedsiębiorstwie w całości albo w większej jej części. Profitem płynącym z posiadania magazynu energii jest również możliwość zmniejszenia szczytowych obciążeń w przypadku urządzeń dużej mocy. Dzięki temu moc zamówiona nie musi być tak wysoka, co wpływa korzystnie na obniżenie rachunków. Energia pochodząca z akumulatorów także może być pomocna w przypadku chwilowych braków napięcia w sieci.

Współpraca fotowoltaiki z pompą ciepła, czyli dwóch źródeł energii odnawialnych, jest rozwiązaniem ekologicznym i oszczędnym, pozwalającym na ograniczenie zużycia energii w przedsiębiorstwie. Choć do ich działania potrzebne jest napięcie, którego do pracy wymaga sprężarka, to i tak często pozwala obniżyć koszty eksploatacji obiektu w porównaniu do konwencjonalnych systemów. Pompy ciepła w przemyśle najczęściej stosowane są do ogrzewania oraz chłodzenia, a także mogą stanowić źródło ciepłej wody użytkowej. W tym celu instalowane są różne typy urządzeń np. powietrze-woda czy solanka-woda. Podgrzany czynnik przekazywany może być m.in. do aparatów grzewczo/chłodniczo-wentylacyjnych i klimakonwektorów. Zwykle jedna pompa ciepła to za mało, dlatego łączy się je w zestawy, dzięki którym uzyskuje się większą moc grzewczą/chłodzącą.

Istnieją także inne metody na ograniczenie zużycia energii w przedsiębiorstwie. W tym celu niezbędna jest obserwacja i pomiar miejsc, w których jest ona pobierana. Do tego wykorzystuje się systemy zarządzania energią. Pozwalają one na monitorowanie, kontrolowanie oraz sterowanie poszczególnymi elementami instalacji. Dzięki temu choćby gwarancja na zainstalowane oświetlenie, dotycząca czasu ich pracy, uwzględnia rzeczywiste warunki. Ponadto, takowy system pozwala na zaoszczędzenie czasu poświęconego na zlokalizowanie usterek, czy optymalizację poboru energii z sieci.

Dodatkowa generacja mocy biernej również może być powodem wysokiego rachunku za energię elektryczną. W celu obniżenia wydatków związanych z poborem prądu przez takowy zakład, wskazane jest zbilansowanie mocy czynnej oraz biernej. W niektórych przypadkach działania te realizuje się poprzez zastosowanie kompensatorów mocy biernej.