Studie: Úspory elektrické energie v podniku prakticky

Redakce Redakce
— vydáno 3. září 2015

Energetik ve výrobním podniku musí sledovat a řešit výpadky dodávek energií, změny technologií nebo rozšiřování výrobních kapacit, kdy se musejí řešit otázky kapacity energetické sítě nebo možnosti zajištění úspor. Jak však zajistit kapacitu a úspory zároveň?

Prakticky v každém výrobním závodě je možné snížit náklady na elektrickou energii. A to i bez dodatečných investic, například optimalizací výrobního procesu. 

Úspory při nasazení vhodných kompenzačních prostředků jsou pro malé i velké podniky spočitatelné. A nasazení těchto prostředků má většinou velmi krátkou návratnost. Foto: Blue Panther

Velkou příležitostí pro úspory je však využití tzv. „rychlé kompenzace“, kdy energetické špičky jsou zajištěny energií z kondenzátorů, které se nabíjejí v době mimo špičku. Výhodou kompenzace je i přítomnost filtrace negativních harmonických složek elektrické energie. Ty například u motorů působí v opačném směru jejich rotace, a tak je zapotřebí více energie pro jejich správné fungování. Nasazením filtrace tak dojde k další úspoře energie. Jak však odhadnout, zda se kompenzace vyplatí? A za jak dlouho se investice vrátí? 

Pomůže praktický příklad 

Pro hledání úspor v oblasti elektrické energie je zapotřebí zjistit její skutečný stav. To znamená, že se nebude vyhodnocovat podle „pomalé“ normy ČSN 50160, která je určena pro elektrárny a dodavatele energie a pro podniky je zcela nevhodná. Provede se měření „rychlým“ analyzátorem třídy A, který je schopen zaznamenat až 10.000 měření za sekundu, například Elspec G4500 BlackBox. Měření pak probíhá minimálně po dobu jednoho týdne na transformátoru v podniku, který napájí výrobní technologie. 

Měřili jsme v pivovaru

Takové měření probíhalo i v jednom z pražských pivovarů. V tomto případě došlo v měřeném období k výraznému poklesu napětí až na 130 V, které však bylo způsobeno dodavatelem elektrické energie. Kromě toho byla zjištěna vysoká úroveň harmonického zkreslení napětí a proudu, proudové nevyvážení a proud v nulovém vodiči. Tyto jevy se vytvářejí uvnitř elektrické sítě podniku provozováním různorodých výrobních technologií a přispívají k její nestabilitě a ke ztrátám energie. Naměřené hodnoty potvrdili i snížené schopnosti transformátoru poskytovat potřebný výkon. Jeho štítkový výkon je 1,6 MVA a přitom zdánlivý měřený výkon byl 1,1 MVA, v současnosti ale dostačující, přesto díky vysokým úrovním harmonických složek bylo vinutí i jádro transformátoru vysoce tepelně namáháno, což ve svém důsledku mohlo vésti ke snižování jeho předpokládané životnosti a ke vzniku nečekaných a nepředvídatelných výpadků a událostí. 

V uvedeném případě pro odstranění zjištěných závad je možné nasadit dynamický kompenzátor Elspec Equalizer, který zajistí rychlou 2ms-reakci v reálném čase na probíhající děje, zajistí stabilizaci poklesů napětí, provede rychlou kompenzaci účiníku a odfiltruje 5. harmonickou složku, která byla při měření nejvýraznější. 

Kolik se tedy ušetřilo?

Aby bylo možné zjistit, jak efektivní bude kompenzace v reálné situaci, vyvinula společnost Elspec simulační mechanismus, který podle reálně změřených dat vypočítá dosažených výsledků. 

Simulace nejprve zkontroluje svou správnost dle změřených dat a následně vypočítá stav při instalaci odpovídajícího kompenzátoru. Jelikož kompenzace díky jejímu principu zvýší napětí sítě, ale provede jeho stabilizaci, lze toto napětí na transformátoru snížit po 2,5% krocích. Simulace tak spočítá i stav pro snížené napětí o 2,5 % a 5 %. Díky snížení napětí klesá i vlastní spotřeba transformátoru. 

Výsledkem simulace na základě reálných dat z měření pak bylo pro 1,6 MVA transformátor snížení spotřebované energie, a tedy i ceny za energie, o 5,5 % (pro 2,5% pokles napětí) nebo až 10,2 % (při 5% snížení napětí). 

Je návratnost do 1 roku pro český průmysl dostatečná?

V konkrétním případě byla průměrná spotřeba 600 kW za hodinu, tedy cca 14 400 kWh za den. Při sazbě pro průmysl 2,5 koruny/kWh jsou náklady na energie 36 000 korun za den a 720 000 korun za měsíc (výpočet pro 20 pracovních dní). Pokud se vezme v úvahu 5,5% úspora, znamená to 39 600 korun za měsíc a v konečném důsledku 475 200 korun za rok! Při 10,2% úspoře energie to představuje nezanedbatelné měsíční snížení nákladů o 73 440 korun a tím pádem roční o 881 280 korun. 

Rychlá kompenzace pro uvedenou situaci včetně instalace vychází zhruba na částku 800 000 korun, což může znamenat, že návratnost je kratší jednoho roku. 

A to je úspora jen za spotřebu. Hlavním důvodem pořízení kompenzace je odstranění výpadků ve výrobě a úspora nákladů na údržbu a technologii. Náklady těchto výpadků jsou řádově vyšší, a tak reálná návratnost je ještě kratší. 

Tímto nastává konec dohadům o výši uspořené energie, jelikož úspory lze na základě „rychlého“ měření přesně vyčíslit, a odvodit návratnost investice do „rychlé“ kompenzace. 

Pro web Průmysl.cz vznikl článek ve spolupráci se společností Blue Panther, Jaroslavem Smetanou.

Společnost Blue Panther s 20letou tradicí je předním odborníkem na elektrickou energii a poskytuje nejen výrobním podnikům auditorskou a konzultační činnost v otázkách kvality elektrické energie a její spotřeby. Prostřednictvím svých certifikovaných odborníků s dlouholetými zkušenostmi a vyškolených specialistů analyzuje aktuální situaci, vyhledává příčiny problémů dané kvalitou elektrické energie a navrhuje škálu možných řešení. Vše s cílem zajištění ekonomického přínosu a úspor pro podnik. Své praktické zkušenosti společnost dlouhodobě udržuje a získává i prostřednictvím dodávek profesionálních měřicích přístrojů a poskytování souvisejících odborných služeb, jako jsou záruční a pozáruční servisní středisko a školicí středisko pro zvyšování kvalifikace. Společnost je též zřizovatelem a provozovatelem certifikované kalibrační laboratoře. Od roku 2008 je držitelem certifikátu ISO 9001:2008 pro dodávky a servis měřicí techniky.  

Další článek: Téměř polovina vystavovatelů na MSV bude ze zahraničí