Celovito daljinsko upravljanje z energenti omogoča velike prihranke

Cena elektrike se je v zadnjem letu zvišala za več kot 23 %, podobno se dogaja tudi z zemeljskim plinom in drugimi energenti. Komprimiran zrak je najdražji energent, ki se uporablja v skoraj vsaki proizvodni industriji. Za proizvodnjo komprimiranega zraka se porabi več kot 10 % porabe celotne električne energije. Komprimiran zrak kot energent je 8-10 krat dražji od elektrike in tako predstavlja ogromen vir potencialnih prihrankov in znižanja ogljičnega odtisa.

Komprimiran zrak proizvajajo kompresorji, ki okoliški zrak stiskajo do želenega tlaka, ki je običajno 7 ali 10 bar, lahko pa tudi do več 100 barov. Proces stiskanja zraka proizvede veliko odvečne toplote, distribucija zraka do končnih uporabnikov je zelo razvejana in podvržena puščanju, hkrati pa uporabniki zraka niso prilagojeni za delovanje z najnižjim tlakom, zato pogosto porabijo več zraka, kot je načrtovano. V nekaterih primerih pa je raba stisnjenega zraka nesmotrna, draga ali celo nevarna (npr. izpihovanje, hlajenje, mešanje …). Študija, ki so jo izvedli v zahodni Evropi leta 2001, je pokazala, da je povprečno puščanje zraka v industriji skoraj 30 %.

Aplikacijo so razvijali za lastno uporabo

Aplikacijo CALMS so v podjetju HPE d.o.o. razvili za lastno uporabo pri izvajanju storitev odkrivanja puščanja komprimiranega zraka s pomočjo ultrazvoka in odpravi le-tega. Razvijati so jo začeli leta 2012 kot oblačno aplikacijo, ki so jo uporabljali pri odkrivanju puščanja in servisu kompresorskih sistemov. Kmalu so jo nadgradili z meritvami porabe stisnjenega zraka in z ostalimi meritvami, kot so meritve tlaka, temperature, točke rosišča, kvalitete zraka, porabljene električne moči ter z izračuni specifične moči in energije.

Med letoma 2019 in 2021 so aplikacijo v celoti prenovili, razširili, uporabili storitev AWS z več virtualnimi serverji, ki omogočajo porazdelitev obremenitve in optimizacijo dostopov. Razvoj programske in strojne opreme poteka v celoti v podjetju, tako da imajo popoln nadzor nad strojno opremo EDGE naprav, ki skrbijo za zajem meritev in pošiljanje podatkov prek 4G omrežja in MQTT protokola na serverje, kjer teče aplikacija CALMS za celovito upravljanje sistemov komprimiranega zraka.

CALMS je postala največja svetovna neodvisna platforma za celovito ravnanje s stisnjenim zrakom in tudi drugimi energenti. Uporabljajo jo strokovnjaki in auditorji za stisnjen zrak po celem svetu. 

Platforma je nastala na osnovi in z namenom podpore avtomatizacije procesov standardov ISO11011 – Ocena sistemov komprimiranega zraka in CSA837 za daljinski monitoring stisnjenega zraka, ISO50001 – Sistem upravljanja z energijo in novo podporo ISO55000 – Obvladovanje premoženja, kjer so sodelovali avtorji teh standardov in aktivni uporabniki.

Ključnih 5 korakov

CALMS vodi uporabnika do postavitve sistema za stalno optimizacijo sistema KZ v 5 korakih.

Prvi korak vključuje oceno sistema s pomočjo intervjuja ter analizo sistema s študijo izvedljivosti in ocene potencialnih prihrankov. 

Drugi korak je vključitev platform in povezav do šolanj uporabnikov z vzpostavitvijo internega sistema stalnih izboljšav za zmanjšanje porabe zraka. 

Tretji korak je audit – energetski pregled, analiza in simulacija obstoječega sistema na osnovi modela (digital twin) in vgrajene največje baze kompresorjev ter izdelava poročil s konkretnimi predlogi izboljšav s pomočjo neodvisnih strokovnjakov, ki jih uporabnik lahko izbere za pomoč pri analizi. V tej fazi je zelo pomemben pregled puščanja zraka, identifikacija neprimerne uporabe in navidezne porabe zraka.

Četrti korak je vzpostavitev stalnih meritev in kazalnikov KPI pred izvedbo predlaganih ukrepov za izboljšave in zmanjšanje porabe energije za podporo standardu ISO50001. Stalne meritve temeljijo na 1- 5 sekundnemu vzorčenju – zajemu podatkov, tako da se jih lahko v katerem koli trenutku uporabi za analizo ali simulacijo izboljšav. Sistem uporablja time series bazo podatkov TimescaleDB in Cassandro z mikroservisi za pripravo podatkov, agregacijo in simulacije.

Peti korak zagotavlja podporo standardu ISO55000 za vzdrževanje opreme in vključuje sistem spremljanja ukrepov pred in po investiciji ter korekcijo investicije za zagotavljanje donosnosti naložbe (ROI). Dodali so največjo neodvisno bazo preverjenih podatkov kompresorjev CAGI in baze podatkov proizvajalcev za primerjavo ponudb z direktno primerjavo vnaprej znanih kriterijev, poleg tega pa še izračun celotnih stroškov lastništva kompresorjev in sistemov v življenjski dobi, ki tipično traja 10 let. Ne smemo pozabiti niti na zelo pomembno funkcijo za izračun stroška komprimiranega zraka na enoto proizvodnje.

Za zagotavljanje optimalnih sistemov so razvili tudi neodvisne krmilnike za sekvenčno skupinsko vodenje kompresorjev ter tlačno pretočni regulator pretoka zraka po posameznih odjemalcih, ki zagotavlja zelo stabilen in najnižji še zadostni tlak. Vsak bar, za katerega uspemo tlak znižati, v sistemu pomeni prihranek energije za približno 7 %.

Ogromna prednost sistema so statistični podatki ter možnost primerjave z najboljšim sistemom v razredu in med podjetji v skupini (predvsem to pride v poštev za multinacionalna podjetja), pa tudi vpogled v kazalnike KPI, ki jih vsi sistemi uporabljajo na enak način.

Več informacij najdete na www.hpe.si. (P.R.)