Ekodesign v inovačním procesu

V rámci provádění směrnice o ekodesignu připravuje Evropská komise ve spolupráci s členskými státy právní předpisy, ve kterých se uvádějí konkrétní parametry pro jednotlivé kategorie výrobků spojených se spotřebou energie. Osobou povolanou je Iing. Jiří Vyroubal, Ph.D., z výzkumného centra RCMT, který se za Českou republiku dílčích jednání účastní. Požádali jsme jej o rozhovor mapující týkající se aktuálních otázky otázek v oblasti ekodesignu, a to jaknejen z hlediska legislativního legislativy rázu ve vztahu ke zmíněné Evropské komisiy, tak ale i prezentacie výsledků experimentů realizovaných na jeho výzkumném pracovišti při snižování spotřeby energie výrobních strojů.

MM: V jaké fázi se nyní nacházejí jednání ohledně metodiky samoregulačního opatření SRM?

Ing. Vyroubal: Návrh metodiky samoregulačního opatření, tzv. SRM, vytváří evropské sdružení Cecimo v úzké spolupráci s národními svazy, potažmo výrobci výrobních strojů a komponent. V letošním roce se již počítalo s vytvořením takřka kompletní metodiky, ale poslední Konzultační fórum tento postup zpomalilo a doporučilo zavést určité změny.

Více podrobností o aktuálním vývoji za posledních šest měsíců uvádím v samostatném sloupku v rubrice Kaleidoskop tohoto vydání MM Průmyslového spektra.

MM: Vývoj SRM metodiky zaštiťuje pracovní skupina EEWG při Cecimo, jíž jste za ČR členem. Jakou zde máte konkrétní úlohu, co se vám podařilo prosadit?

Ing. Vyroubal: Konkrétní úlohou každého člena je zastupování národních svazů, v mém případě tedy Svazu strojírenské technologie, tlumočení názorů a postojů národních výrobců strojů a hledání společného konsensu nad jednotlivými tématy. Mým cílem v rámci pracovní skupiny je mimo jiné pokračování v úspěšné práci bývalého zástupce České republiky Ing. Jiřího Vrhela v oblasti tvorby legislativy pro hodnocení výrobních strojů z pohledu hospodaření s energií. Zde se úzce propojuje činnost při vývoji metodiky SRM se vznikem norem ISO v dané oblasti a tvorbou nařízení ze strany Evropské komise.

Výhodou, kterou vidím z pohledu České republiky, je provázanost znalosti tvorby legislativy s technickou praxí a zkušenostmi při měření a modifikacích strojů pramenící z úzké spolupráce RCMT s výrobci strojů. Tento komplexní pohled je v Cecimo oceňován a je k němu přihlíženo při posuzování realizovatelnosti jednotlivých dílčích návrhů v procesu tvorby legislativy. V tomto směru má podle mého názoru Česká republika v Cecimo dobré jméno.

MM: Požadavky na ekodesign mohou být Evropskou kKomisí vydány formou tzv. prováděcích opatření a výrobci jsou pak povinni je v časovém horizontu splnit pro kvůli možnému uvedení daného výrobku či zařízení na společný evropský trh. Jak toto vydané nařízení vnímají čeští výrobci obráběcích strojů?

Ing. Vyroubal: Čeští výrobci vnímají ekodesign jako negativní krok ze strany Evropské unie. Problém vidím zejména v nevyváženosti přístupu na trh v porovnání s asijskými výrobci, kteří nejsou tak striktně svázáni nařízeními a požadavky. V současné době je v platnosti směrnice 2009/125/EC a z ní derivovaná konkrétní nařízení. Příkladem může být nařízení č. 2009/640 o elektromotorech ukládající výrobcům používat energeticky úsporné elektromotory, které však nejsou levné a zvyšují tak cenu strojů.

V současnosti je v procesu vzniku nařízení, které má snížit spotřebu kovozpracujících strojů. V případě tohoto konkrétního nařízení, které by definovalo nutné roční úspory energie, se však vede neustále boj o jeho podobu. Tedy zda bude vydáno mandatorní nařízení, nebo bude upřednostněna ze strany Evropské komise právě metodika SRM, která by výrobcům strojů alespoň částečně uvolnila ruce ve způsobu dosažení energetických úspor. Evropští výrobci jednoznačně upřednostňují formu SRM. Postoj českých výrobců k chystanému nařízení není zcela pozitivní, je chápáno spíše jako nutné zlo. Praxe však zároveň ukazuje, že ekodesign vytváří příležitost k technickému a technologickému rozvoji a v důsledku k úsporám ve výrobě, kdy se návratnost opatření pohybuje mezi několika týdny až jedním rokem.

MM: Jaké odhadujete další kroky Evropské kKomise?

Ing. Vyroubal: Odhadovat kroky Evropské komise není lehké. Podle původních plánů měla již komise rozhodnout o tom, který způsob snižování spotřeby energie bude v nařízení obsažen. Avšak odsouvání rozhodnutí ukazuje, že stále nepanuje shoda a nejsou patrně dostatečně zhodnoceny dopady na evropské výrobce. Jak závěry Konzultačního fóra, tak i poslední podkladové studie doporučují zavést formu metodiky SRM včetně některých úprav s argumentací likvidačních následků v případě volby mandatorního nařízení.

Doufejme tedy, že dosud prezentované analýzy, názory a rozbory budou dostatečně průkazné a povedou Evropskou komisi k rozhodnutí pro volnější přístup prostřednictvím SRM a zachování možností vysoké konkurenceschopnosti evropských výrobců.

MM: Jak přistupovat k problematice ekodesignu v inovačním procesu výrobků?

Ing. Vyroubal: Na tuto disciplínu je možné pohlížet z několika směrů. Můžeme posuzovat dopady na životní prostředí, spotřebu energie samotného samotných výrobků, a tedy ekonomiku provozu, nebo například využít ekodesign jako jeden z technologických demonstrátorů a marketingových nástrojů. Je však nutné si uvědomit, že snižovat spotřebu energie nelze donekonečna protože bychom se dostali do rozporu s fyzikálními zákony.

Je proto dobré sestavit si rozvahu, kde jsou zahrnuty všechny zásadní ekologické, ekonomické a případně další pohledy na užitnou hodnotu výrobku, a zvolit vhodnou strategii při vývoji. Pokud je ekodesign u výrobku vynucen legislativou, záleží na jejím znění a možnostech aplikace. Praxe ukazuje, že vhodně zvoleným postupem lze docílit poměrně rychlé návratnosti vložených investic, v případě pouhé změny nastavení řízení energetického spotřebiče dokonce ve velmi krátké době.

Ekodesign by tedy měl být brán jako příležitost pro správnou a přínosnou kombinaci ekologie a ekonomie a tím zvyšování kvality a přidané hodnoty výrobků v porovnání s konkurencí.

MM: Aby byla inovace výrobků úspěšná, je nezbytné posuzovat nejen výrobek samotný, ale provést analýzu výrobku v celém jeho životním cyklu. Co nám tyto výsledky mohou přinést a jak se z nich poučit?

Ing. Vyroubal: Obecně u strojů, nejen obráběcích, mnoho analýz životního cyklu potvrdilo, že zcela zásadním parametrem je spotřeba energie ve fázi užití stroje. Ta dosahuje velmi často až 95 % veškeré energie v rámci celého životního cyklu, včetně výroby a recyklace. Z toho tedy plyne nutnost zaměřit se nejprve na snížení spotřeby energie ve fázi užití a poté se zaměřit na další oblasti.

Druhým zajímavým bodem je dopad na životní prostředí, kde z LCA analýz plyne, že není ani tak důležité množství litiny v obráběcím stroji, ale množství vzácných materiálů, jejichž výroba je silně toxická. S nadsázkou lze říci, že z pohledu dopadů na životní prostředí není důležité řešit 200 kg litiny ve stroji navíc, ale zásadní význam má kilogram vzácné zeminy či kovu. Zde vzniká trochu rozpor například u již zmíněných vysoce účinných elektromotorů, které mají sice nízkou spotřebu energie, což je ale však vykoupeno vysokým obsahem vzácných materiálů, jejichž získání je pro životní prostředí zatěžující.

MM: Lze ještě hledat rezervy snižování spotřeby energie při konstrukčních návrzích velkých silových strojů?

Ing. Vyroubal: Odpověď nelze generalizovat, protože značný vliv má stav strojů a využívání jednotlivých spotřebičů. Obecně platí, že i silové stroje využívají fluidní hospodářství ke chlazení řezu, jsou osazeny výkonným chladicím zařízením pro chlazení pohonů a mají výkonné hydraulické agregáty. Zde jsou stále možnosti pro snížení spotřeby energie, avšak z podstaty věci, kdy je do řezu dodáváno mnoho kilowatů výkonu, nebude poměr snížení energie u těchto pomocných zařízení vůči celkové spotřebě stroje v desítkách procent.

U velkých silových strojů se však otevírá jiná možnost, jak zajistit zajímavé procento snížení spotřeby energie v definovaném časovém cyklu, například pracovním týdnu či měsíci. Potenciál je v minimalizaci odběru energie strojů v neproduktivních režimech, které jsou zpravidla poměrně dlouhé. Díky složitému ustavování rozměrných a hmotných dílců tvoří tyto režimy významnou část celkového strojního času. Při správném návrhu odpojování agregátů nebo vhodných hibernačních režimech mohou úspory opět dosáhnout mnohao kilowatthodin i při relativně malém snížení aktuálního odběru energie.

MM: Jakým způsobem promlouvá iIniciativa Industry 4.0 do oblasti ekodesignu? Zabývá se jí?

Ing. Vyroubal: Industry 4.0 je velmi široký koncept, v jehož rámci kterého je ekodesign zapojen ve formě sledování spotřeby energie, návazných stavů stroje a integrace do prostředí řídiících systémů. Tato komplexní diagnostika může poskytnout náhled na celkové vytížení stroje, ekonomiku jeho provozu, případně na predikci životnosti sledovaných komponent a včasného plánování servisních zásahů s minimálním narušením pracovního cyklu. Jedním z příkladů může být navázání spotřeby energie na konkrétní dílec, adekvátní časové podíly provozních režimů stroje a frekvenci spínání sledovaných agregátů. Takový systém je vyvíjen a testován i na půdě RCMT.
Druhou variantou jsou systémy pro sledování a plánování výroby, které umožňují optimální využití výrobních kapacit a tedy opět zlepšení celkové ekonomiky výroby.

MM: Jaké experimenty provádí vaše pracoviště RCMT v rámci výzkumných prací při snižování spotřeby energie výrobních strojů?

Ing. Vyroubal: Hlavní směry výzkumu jsou, v úzké spolupráci s výrobci strojů, zaměřeny na vývoj měřiících zařízení a metodik pro správné posouzení spotřeby energie strojů, zefektivňování výrobních technologií, optimalizace fluidních okruhů, modelování spotřeby energie pro návrhy úprav ve fázi vývoje stroje, snižování spotřeby vzduchu a samozřejmě modifikace strojů s cílem snížit celkovou spotřebu energie. Rovněž vyvíjíme vhodnou metodiku aplikace LCA analýzy na obráběcí stroje, která bude patrně v budoucnu vyžadována.

Celkovou snahou je tak nabídkou nabídnout výrobcům a uživatelům komplexní přístup k řešení jejich problému z pohledu ekologie a ekonomie.

MM: Vyučujete na vašem ústavu problematiku ekodesignu? Na jaké úrovni jsou vaši absolventi v této problematice znalí při nástupu do praxe?

Ing. Vyroubal: Ekodesign se ze své podstaty prolíná celým procesem vzniku a užití stroje a návrhu výrobní technologie. Naši absolventi se proto s jeho různými oblastmi setkávají průběžně v jednotlivých předmětech. Naším cílem je, aby studenti chápali ekodesign jako standardní součást vývoje a uvědomovali si jeho dopady a výhody.
Absolventi tak odcházejí do praxe se základním přehledem o možnostech aplikace ve výrobních strojích a aktuálních trendech. Každým rokem se množství přenášených znalostí směrem ke studentům zvětšuje.

MM: Děkuji vám za rozhovor.

Roman Dvořák

roman.dvorak@mmspektrum.com