Optymalizacja energii w przemyśle

Systemy EMS EL-PIAST to zaawansowane rozwiązania dedykowane dla przemysłu, które integrują nowoczesne technologie zarządzania energią elektryczną.

Ich głównym celem jest optymalizacja zużycia energii, zwiększenie efektywności operacyjnej oraz redukcja kosztów eksploatacji zakładów przemysłowych. Systemy te umożliwiają monitorowanie, analizę oraz sterowanie parametrami energetycznymi w czasie rzeczywistym, co pozwala na szybkie reagowanie na zmieniające się warunki produkcyjne i zapotrzebowanie energetyczne.

Funkcjonalność systemów EMS el-piast obejmuje między innymi kompleksowy nadzór nad zużyciem energii w różnych segmentach produkcji, identyfikację obszarów o wysokim poborze mocy oraz automatyczne sterowanie urządzeniami w celu minimalizacji strat energii.

Systemy te wspierają także prognozowanie zapotrzebowania na energię, co umożliwia lepsze planowanie produkcji oraz negocjacje z dostawcami energii. Ponadto, EMS EL-PIAST integruje się z istniejącymi systemami automatyki przemysłowej, co pozwala na centralne zarządzanie i optymalizację całego procesu technologicznego.

Dzięki zastosowaniu zaawansowanych algorytmów analitycznych oraz technologii IoT, Systemy EMS EL-PIAST dostarczają szczegółowe raporty i analizy, które wspierają podejmowanie decyzji na wszystkich poziomach zarządzania przedsiębiorstwem.

Ich elastyczna architektura umożliwia dostosowanie do specyficznych potrzeb różnych branż przemysłowych, od produkcji ciężkiej po sektory wysokotechnologiczne. W rezultacie, wdrożenie systemów EMS el-piast przekłada się na zwiększenie konkurencyjności przedsiębiorstw poprzez poprawę efektywności energetycznej, zmniejszenie emisji CO2 oraz spełnienie wymogów środowiskowych i regulacyjnych.

Systemy zarządzanie budynkiem (BMS) oraz energią (EMS) w ujęciu ośrodka logistyczno-magazynowo-produkcyjnego.
 
Obiekty wielkopowierzchniowe, szczególnie hale logistyczne i produkcyjne, w świetle wysokich wymagań środowiskowych [1] mają dziś znacznie bardziej złożone potrzeby niż tylko „utrzymanie temperatury”. Kluczowe są: interoperacyjność systemów zarządzania oraz urządzeń wykonawczych, gotowość do pracy 24/7, bezpieczeństwo użytkowania, wysoka efektywność energetyczna, możliwość rozliczania mediów, bez angażowania dodatkowego personelu i konieczność raportowania ESG.

Heterogeniczność przeznaczenia poszczególnych części hal rodzi złożone odmienne potrzeby pod względem klimatu co wpływa również na odmienne podejście do sterowania układami automatyki. Rozpoczynając od pomieszczeń biurowych – w których opieramy się głównie na parametrach powietrza takich jak: temperatura, wilgotność, CO2, VOC, po pomieszczenia serwerowni, w których przekroczenie temperatury w bezpośrednim sąsiedztwie szaf typu RACK może wpłynąć na stabilność systemów IT oraz doprowadzić do utraty danych lub/i utraty stabilności.
W takich pomieszczeniach wymagane jest monitorowanie temperatury i wilgotności [2][3][4] oraz umieszczenie czujników – daleko od drzwi wejściowych – które mogą wpływać na zakłamanie odczytu podczas ich otwierania – oraz stałe monitorowanie założonych wartości granicznych. Przekroczenie progu alarmowego np. 22 stopnie Celsjusza bądź progu alarmowego II stopnia 23 stopnie Celsjusza – powinno uruchomić reakcję personelu odpowiedzialnego za dobrostan tych urządzeń.

Tabela.1.Zestawienie norm dla pomieszczeń serwerowych – data center – dotyczących parametrów powietrza.
W sposób uproszczony można przyjąć, że integracji w podlegają systemy: HVAC, oświetlenia, PPOŻ, kontroli dostępu, CCTV, liczników mediów (Rysunek.1). Całościowe podejście do budynku – jako ekosystemu – pozwala na eliminację ambiwalencji poszczególnych grup urządzeń oraz pozwala na ustalenie priorytetów korzystania z dostępnych w konkretnym obszarze urządzeń pod kątem energooszczędności. Algorytm sterowania uwzględnia w pierwszej kolejności najtańsze źródło ciepła/chodu – adekwatnie do pory roku. W przypadku gdy pożądana przez użytkownika temperatura nie została osiągnięta w zadanym czasie, dołączane są kolejne urządzenia.
 
Istotną kwestią, która powinna być uwzględniona w algorytmie sterowania to kontaktrony, które wpływają stopująco na układ klimatyzacyjno-wentylacyjny w momencie otwarcia oprawy okiennej/ rampy. Jest to mechanizm, który działa na poziomie automatyki integrującej

Rysunek.1.  Uproszczona logika systemu BMS i systemu zarządzania energią EMS oraz korzyści płynących z implementacji obu narzędzi w hali produkcyjno-magazynowej.
 
Spójne dane do ISO 50001 i ESG
Z definicji EMS (Energy Management System) to system dedykowany monitorowaniu, analizie i optymalizacji zużycia energii – szczególnie istotny w kontekście ISO 50001, natomiast BMS (Building Management System) to system zarządzania i automatyki budynkowej, który nadzoruje oraz steruje instalacjami technicznymi w obiekcie (Tabela.2.). Dobrą praktyką sprawdzoną w 1187 budynkach w Polsce jest połączenie tych systemów (z zachowaniem ich odrębności, ale możliwością ich wzajemnego wpływu).
Co to oznacza? Każdy z systemów ma swój własny panel użytkownika, który pozwala na selekcję kwestii, które operatora interesują – ale ma możliwość realnego wpływu na sterowanie układami – ich wydajnością, harmonogramami pracy etc. Skutkuje to pełnym zrozumieniem działających u budynkach układów (które są w sposób intuicyjny zwizualizowane (Rysunek.2), alarmy mają jasne i czytelne opisy) możliwość ich regulacji z jednego miejsca oraz stały monitoring z powiadomieniami. Jest to szczególnie istotne w przypadku konieczności raportowania niefinansowego ESG lub możliwości ubiegania się o certyfikaty budynkowe.
 
Optymalizacja kosztów operacyjnych
Bierne sterowanie układami branżowymi, na powierzchni przykładowo od 10 000m2 do 100 000 m2, w przypadku niedokładnego lub zbędnego ogrzewania i chłodzenia powierzchni, może wpłynąć na podniesienie kosztów operacyjnych obiektu budowlanego, szczególnie biorąc pod uwagę dużą kubaturę takich hal (10–15 m).

Rysunek.2. Fragment systemu obiegów, przedstawiony w sposób uproszczony dla użytkownika końcowego, uwzględniający tylko niezbędne informacje. Źródło: EL-PIAST Sp. z o.o.
 
Szybkie reagowanie na awarie
Systemy sterowania i monitorowania są sprawdzonym narzędziem serwisowym, które pozwala na dokładne zdiagnozowanie problemów oraz ich eliminację. Komunikacja wszystkich układów umożliwia również zmianę oprogramowani lub algorytmu sterowania w wielu lokalizacja na raz, bez konieczności docierania do sterowników PLC – jedynie opierając się na dostępie do serwer przez otwarte standardowe protokoły komunikacyjne. Dodatkowo, w przypadku standardowych przeglądów serwisowych – uwzględniających urządzenia znajdującego się w BMS można zbiorczo sprawdzić wydajność poszczególnych układów lub zdalnie przeprowadzić część prac serwisowych – zmniejszając ślad węglowy również w transporcie.

Tabela.2.Uproszony opis funkcjonalności, zakresu i możliwości systemów nadrzędnych.

Podsumowując, trudno uwzględnić wszystkie korzyści jakie płyną z zarządzania i sterowania układami znajdującymi się w obiektach logistyczno-magazynowych i produkcyjnych. Nadzór nad układami odpowiedzialnymi nie tylko za jakość powietrza, ale również za bezpieczeństwo, np. systemy przeciwpożarowe i stabilność działania całego budynku dają mierzalne korzyści finansowe i operacyjne, dodatkowo upraszczając procedury niefinansowego raportowania ESG, danych zużyć energii przez budynek i znacząco upraszczają audyty energetyczne, które są kluczowe w przypadku planowania modernizacji budynku, zarówno płytkiej jak i głębokiej. Otwiera to drogę do finansowania m.in. Białych Certyfikatów. Dodatkowo wszelkie certyfikaty środowiskowe, które zwiększają atrakcyjność firmy jak i produktu na rynku są w zasięgu ręki – z uwagi na długoterminowe akumulowanie danych. Co najistotniejsze, koszty wdrażanych systemów budynkowe BMS jak i EMS, należy uwzględnić w perspektywie 10 lat i co istotne należy uwzględnić kwestie licencyjne oraz możliwości nieograniczonego rozwoju platformy, na której zostały wdrożone. Wieloletnie doświadczenie autora wskazuje, że wraz z upływem czasu pojawia się potrzeba rozbudowy funkcjonalności, które upraszają i automatyzują wiele czynności co pozwala na jeszcze efektywniejsze wykorzystanie systemów budynkowych oraz integrowanych w nich urządzeń wykonawczych.

[1] DSRB RP -Źródło: https://www.gov.pl/web/rozwoj-technologia/Dlugoterminowa-strategia-renowacji-budynkow
[2] ASHRAE TC 9.9 (2015, 2018, 2021) – Thermal Guidelines for Data Processing Environments
[3] TIA-942-B (2017) – Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers
[4] EN 50600-2-2 / EN 50600-2-3 – Data Center Design Standards
[5] Raporty producentów sprzętu IT (Dell, HPE, Cisco) – maksymalne dopuszczalne temperatury urządzeń