Jak ušetřit za energie: 10 kroků k vyšší efektivitě

Podle údajů Mezinárodní agentury pro energii (IEA) je průmysl největším světovým konzumentem elektřiny, zemního plynu a uhlí. Jeho podíl na celosvětové spotřebě elektrické energie činí 42 %, přičemž při výrobě tohoto množství elektřiny se do atmosféry uvolňuje 45 % emisí oxidu uhličitého.

Zároveň podle očekávání OSN naroste světová populace do roku 2050 o další téměř dvě miliardy lidí a dosáhne počtu 9,7 miliardy. Tento nárůst spolu s očekávaným růstem životní úrovně vytvoří extrémní tlak na zvyšování objemu průmyslové výroby a s ním poroste také spotřeba elektrické energie. Očekává se, že světová ekonomika se za stejné období více než zdvojnásobí.

Lidstvo si však zároveň uvědomuje potřebu omezovat dopady své činnosti na životní prostředí. Ke snížení vlivu průmyslové výroby na změnu klimatu může vést několik strategií. Když vynecháme sociálně a politicky problematickou možnost snížit objem výroby, což by pravděpodobně vedlo ke snížení životní úrovně, zbývá rozvoj obnovitelných zdrojů energie, zavádění modelů oběhového hospodářství, kompenzace uhlíkových emisí (např. výsadbou lesů) a zlepšení energetické účinnosti výroby. Každá za zmíněných cest nás přiblíží ke splnění klimatických cílů v nějakém čase a za nějakou cenu, všechny mají smysl a průmysl je v závislosti na konkrétních podmínkách musí kombinovat všechny.

Poslední jmenovaná strategie, tedy zvýšení energetické účinnosti, se však jeví jako nejvýhodnější v tom, že relativně rychle přináší jednak kýžené snížení emisí, jednak úsporu nákladů na nákup drahých energií. Je totiž známo, že nejčistší a zároveň nejlevnější je ta energie, kterou nemusíme vyrobit. Zároveň platí, že v této oblasti má průmysl poměrně značné rezervy, jejichž využití slibuje rychlé dosažení významného efektu při vynaložení minimálních nákladů.

Na energetickou účinnost se soustředí skupina účastníků iniciativy Hnutí za energetickou účinnost. Vloni v prosinci vydala jakýsi návod pro firmy, jenž obsahuje 10 praktických doporučení konkrétních kroků, které mohou energetickou účinnost výroby zvýšit. Při sestavování tohoto návodu autoři kladli důraz na to, aby jednotlivá doporučená řešení byla založena na již existujících, vyzkoušených, bezpečných a široce dostupných technologiích. Zároveň jde o řešení, která mají dostatečně velký dopad jak na náklady na energii, tak na emise, a lze je rychle nasadit bez složitých nebo nákladných integrací. Deset zmíněných opatření je přehledně zobrazeno na přiloženém schématu.

1. Audit energetické účinnosti podniku
Audit energetické účinnosti je důležitým základem pro budoucí zlepšení. Zahrnuje analýzu historické spotřeby energie a účinnosti jednotlivých systémů a jejich provozních charakteristik, zmapuje současný stav, identifikuje rezervy a určí místa, na něž byste se měli soustředit při hledání úspor. Díky auditu získáte rovněž základnu pro měření účinku dalších opatření. Audit sám o sobě efektivitu nezvýší, ale pomocí následné analýzy lze velmi rychle odhalit rezervy a navrhnout okamžitá a nenákladná opatření k významným úsporám.

2. Správné dimenzování průmyslových aktiv a procesů
Podrobná analýza průmyslových aktiv (jejich specifikací a provozních režimů) často odhalí, že zařízení bývá větší a výkonnější, než je potřeba pro danou práci. To může vést k nadměrné spotřebě energie a neefektivnímu využití zařízení. Účinnost lze v některých případech zvýšit úpravou nastavení, změnou režimu využití příslušného zařízení nebo jeho modernizací, jindy je třeba v rámci generační výměny strojů zvolit takové nové zařízení, jehož výkon či velikost budou v daných provozních podmínkách optimálně využity.

3. Zajistěte konektivitu strojů a zařízení
Propojením strojů a zařízení pomocí průmyslového internetu věcí (IIoT) mohou firmy lépe porozumět tomu, jak jsou jejich aktiva využívána, a umožnit tak optimalizaci výrobního procesu i spotřeby energií. Průmyslové technologie IoT mohou sledovat toky energie závodem a ukázat místa, kde se energií plýtvá. Můžete odhalit předimenzované systémy (viz výše), vadná zařízení, tepelné ztráty nebo vyloženě zbytečnou spotřebu, jako je osvětlení neobsazené místnosti. V některých případech je nutno investovat do nových senzorů a komunikačních zařízení, ale řada moderních strojů už je na takové propojení připravena. Opatření pak spočívá především ve sběru existujících dat a jejich vyhodnocení.

4. Nainstalujte účinnější elektromotory
Odhaduje se, že až dvě třetiny spotřeby elektřiny v průmyslu jdou na vrub mechanických systémů poháněných elektromotorem. V řadě současných systémů pohánějících čerpadla, ventilátory a kompresory lze starší elektromotor poměrně snadno nahradit účinnějším zařízením. Účinnější motory bývají dražší, ale mohou přinést významné zvýšení účinnosti a zajistit rychlou návratnost takové investice.

5. Využívejte frekvenční měniče
Většina průmyslových elektromotorů dnes pracuje stálou rychlostí a pohyb poháněných zařízení je regulován ventily (v případě kapalin), škrticími klapkami (pro vzduch) a mechanickými brzdami. Tyto způsoby regulace jsou plýtváním energií. V řadě případů lze takové brzdy nahradit nasazením frekvenčních měničů, jež mohou energetickou účinnost motorem poháněného systému zvýšit až o 30 %. Také tato investice slibuje okamžité snížení spotřeby a rychlou návratnost.

6. Elektrifikujte vozový park
Elektrické pohony a bateriové systémy v průběhu času zlevňují, a zlepšuje se i jejich účinnost. Ve spojení s nárůstem podílu získávání elektřiny z obnovitelných zdrojů a s rozvojem infrastruktury pro nabíjení elektromobilů se elektrifikace průmyslových vozových parků může vyplácet jak ekonomicky, tak z pohledu snižování emisí. Elektricky poháněná vozidla nabízejí výrobci vysokozdvižných vozíků, důlních vozidel, stavebních strojů, ale i silničních automobilů, včetně dodávek a nákladních vozů.

7. Používejte účinné, dobře udržované výměníky tepla
Výměníky tepla se používají k vytápění a chlazení téměř v každém průmyslovém odvětví. Často se však zanedbává jejich údržba a podceňuje se také výběr správné technologie vytápění či chlazení. Kromě toho se 20–50 % energie v průmyslu ztratí jako odpadní teplo, například ve formě horkých výfukových plynů nebo chladicí vody. Rekuperace a opětovné využití tohoto tepla v dalších procesech je důležitým krokem ke zlepšení celkové účinnosti a snížení emisí uhlíku.

8. Nahraďte plynové kotle tepelnými čerpadly
Tepelná čerpadla využívají tepelných gradientů ke zlepšení účinnosti přeměny elektřiny na teplo, takže by se o nich mělo uvažovat všude tam, kde je potřeba nízké až střední procesní teplo nebo vytápění prostor. Průmyslová tepelná čerpadla umožňují opětovné využití přebytečného tepla z výroby pro jiné účely, jako je např. vytápění prostor, aniž by bylo nutné používat kotle na palivo. Vždy je však důležité zvolit správnou technologii tepelného čerpadla pro danou aplikaci a zvážit, zda by nebylo vhodné do systému přidat akumulaci tepla.

9. Zaveďte inteligentní systémy řízení budov
Továrny, sklady a další průmyslové stavby jsou obvykle budovány s minimálními náklady, často na úkor efektivity provozu. Je tu tedy velký prostor pro úspory nákladů a zvýšení efektivity pomocí relativně jednoduchých zásahů s rychlou návratností. Jedním z nejrychlejších způsobů, jak ušetřit za energii, je správné zateplení budov. Počítačové systémy řízení budovy (BMS) pomocí čidel a termostatů monitorují a regulují provoz zařízení, jako jsou napájecí systémy, osvětlení a stínění, ventilace, vytápění a klimatizace. Vše může být optimalizováno s využitím umělé inteligence podle aktuálního využití budovy. Systémy BMS nejsou levné, při optimálním využití se však i tato investice rychle vrátí.

10. Přesuňte data do cloudu
Většina výše zmíněných opatření spoléhá na masivní ukládání dat a na výpočetní výkon potřebný pro jejich analýzu. Ale ukládání a zpracování dat vyžaduje energii. Velká datová centra dokážou spotřebu energie optimalizovat (například díky sdílení zdrojů a virtualizačním technologiím) natolik, že v porovnání s „on-premise“ počítačovými systémy v jednotlivých firmách dosahují několikanásobně lepší energetické účinnosti. Přesun zpracování dat do cloudu sice také něco stojí, ale nabízí nejen lepší energetickou účinnost, ale i další výhody v podobě snadné škálovatelnosti, vyšší bezpečnosti a předvídatelnosti nákladů.

Pochopitelně ne každá firma může využít všech 10 uvedených rad a ne všechna opatření lze uplatnit hned a zadarmo. Na druhou stranu tento seznam rozhodně není vyčerpávající, neboť existuje spousta dalších postupů, jak ve specifických případech energetickou účinnost zvýšit. Je to však přinejmenším pobídka k zamyšlení nad energetickou koncepcí podniku a také pozvánka k diskuzi o dalších cestách a nápadech. Různým způsobům, jak ušetřit náklady na energie, věnujeme články v příštích vydáních.