Témata
Zdroj: ABB

Jak ušetřit za energie: 10 kroků k vyšší efektivitě

Ačkoli se zdá, že největší vlna zdražování energií už začíná opadat, potřeba energetických úspor v průmyslu je stále velice naléhavá, a v příštích desetiletích tato naléhavost ještě poroste. Příčinou není jen rostoucí tlak na snižování finančních nákladů na výrobu, ale zejména nutnost omezovat její negativní dopady na životní prostředí, a to při očekávaném zvyšování celkové produkce. Abychom si zajistili udržitelný rozvoj, musíme už nyní hledat možnosti, jak zvýšit energetickou účinnost výroby, a těchto možností využívat.

Tento článek je součástí seriálu:
Jak ušetřit za energie
Díly
Reklama

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.

Schéma zobrazuje 10 doporučení pro firmy, jež chtějí zlepšit energetickou účinnost své výroby. (Zdroj: ABB)

Jak omezit emise, a ještě ušetřit?

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.

Až dvě třetiny spotřeby elektřiny v průmyslu jde na vrub mechanických systémů poháněných elektromotorem, jako jsou čerpadla v této čističce odpadních vod. (Zdroj: ABB)

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.

Reklama
Reklama
Reklama

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.

Dokonce takovéto těžké důlní stroje mohou být poháněny elektřinou. (Zdroj: ABB)

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.

Reklama

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.

Hnutí za energetickou účinnost
Energy efficiency movement (EEM) je iniciativa, která spojuje stejně smýšlející zainteresované strany, aby inovovaly a jednaly pro energeticky efektivnější svět. Hnutí bylo zahájeno společností ABB v roce 2021 a zaznamenalo pozitivní reakci. Do doby vzniku tohoto článku (na konci února 2023) se k iniciativě připojilo 310 společností z celého světa. Nejvíce zapojených firem a organizací (124) působí v Indii, na druhém místě co do počtu účastníků je Čína (67), dalšími nejpočetněji zastoupenými regiony jsou kontinentální Evropa (62) a Velká Británie (24). Konkrétní závazky účastníků k energetickým úsporám jsou zveřejněny na internetových stránkách iniciativy.

Související články
Energetická náročnost obráběcích strojů, část 3: Inteligentní technologie

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a  napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Smyslem předkládané trilogie článků není rozklíčovat současný stav a doporučit řešení, ale z pohledu konstrukce a provozu výrobních zařízení představit řešení firem, které primárně nehledí na byznys, ale na budoucnost naší planety.

Přínos vědců pro českou ekonomiku

Výzkumná a vědecká pracoviště jsou častými nositeli průlomových objevů a řešení. Jejich přínos pro konkurenceschopnost firem a národních ekonomik je neoddiskutovatelný. Jak si vede v této oblasti Akademie věd ČR, jak spolupracuje s průmyslovou sférou a kde vidí svou přidanou hodnotu? Na toto téma jsme diskutovali s předsedkyní AV ČR profesorkou Evou Zažímalovou.

Současné ceny energií jsou pro firmy likvidační

Pavel Janeček působí v energetice celý svůj profesní život. S redakcí MM Průmyslového spektra se podělil o své dlouholeté zkušenosti z plynárenského byznysu a o názory na řešení energetické krize v České republice. Navrhuje konkrétní východiska a apeluje na rychlé jednání české vlády.

Související články
Marketing v 21. století

Budování značky pomocí moderních marketingových nástrojů je podle Tomáše Keprty, šéfa marketingového oddělení ve společnosti ČKD Blansko, v dnešní době zcela klíčové a nezbytné pro propagaci českého strojírenství a inženýringu ve světě. V následujícím rozhovoru vysvětluje, proč a co může přinést za výhody, obchodní příležitosti i konkrétní zakázky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Cesta k budoucímu růstu vede přes investice

Rok 2020 by se dal přejmenovat na Rok černých labutí. Ekonomové k těmto původem australským ptákům přirovnávají události, které nikdo nečeká a které hluboce zasáhnou samotné základy hospodářství. Tak jako to dokázala pandemie nového typu koronaviru. Ze dne na den donutila vlády, aby vypnuly na několik měsíců nejen českou, ale také další klíčové ekonomiky pro české exportéry.

Promluvy Štefana Kassaye: S novým rokem nové příležitosti

Milý úsměv již z dálky prozrazuje dobrou náladu Janka, mého přítele z dětství. Září radostí, z byť i náhodného setkání. „Štefane, víš, co všechno mě čeká? Tvrdá robota. Počínaje prvním pracovním dnem.“ Řekne mi hned na uvítanou. Jeníček toho má vždy dost na práci. Zlepšovací návrhy, inovace… A navíc, jako představitel podniku, svým dobře míněným posláním oplývá nesmírným zájmem o vše kolem. Chce šířit dobro, a pomáhat lidem realizovat jejich předsevzetí. Není to ale vždy tak jednoduché, vnější svět ovlivňuje ten náš vnitřní. Například, když byl prezentován vládní program, vyslechli jsme různá vyjádření, často i extrémní. Projevoval se určitý osobnostní intelekt. A jak dny plynou, až příliš často odkrývají znova rozdané karty. Do státní ekonomiky pronikají politické názory, a ekonomika je součástí podnikání.

Promluvy Štefana Kassaye: Je možné se obejít bez léků?

Odpovědi na otázku v titulku tohoto podcastu by mohly být různorodé. Dosud nevíme o možnostech přesné definice zdraví. Ale předpokládám, že mnozí z nás by to i považovali za absurdní. Už jen proto, že zdraví každého jedince je odvislé od celé řady vlivů, které na něho neustále působí.

Promluvy Štefana Kassaye: Jak jen ty dny letí!

Skutečně. Každý má svůj čas vyměřený. Paralela jeho odpočtu na ciferníkových hodinkách mě vede k ohlédnutí po tom, co jsem udělal před několika lety, co jsem udělal dnes. Myšlenky se mi ubírají směrem k pokračující práci na díle Trilogie. Jak z jeho názvu vyplívá, rodí se tři knihy, které mi nedají spát. A čas letí! Bilancuji nad tím, jak tato časově náročná práce osloví čtenáře, kolik z nich si přečte tuto promluvu, kolik posluchačů vyslechne její zvukovou verzi.

Promluvy Štefana Kassaye: V „trmě vrmě“ není každý den stejný

Již brzké ráno ukáže, jaký by měl být dnešní den. Každopádně by neměl záviset pouze na počasí. Člověk by měl již večer myslet na to, co je nevyhnutelně nutné předem zvládnout a promyslet. Zda má vše po ruce, aby následující den přinesl požadované ovoce. S osobním důrazem na to, že je součástí týmu, za který je zodpovědný a jehož členové vytvářejí na sebe navazující dílčí cíle..

Promluvy Štefana Kassaye: Moudrost života

Podstata názoru uvedeného v tomto titulku se v různých souvislostech a za rozličných okolností opakuje od brzkého rána až do pozdních nočních hodin. Pro mnoho z nás je to nejen téma konverzací na způsob „aby řeč nestála“, ale je to i náplň naší práce.

Promluvy Štefana Kassaye: Pokrok hledejme v invenci a odvaze

Pokrok je stav vizuální či předmětný. Nebo se na něj můžeme dívat v rozmezí časového průběhu změn určité entity posuzované v daném okamžiku jako výsledný stav. Pokrok je tedy nasměrování, zaznamenávání vývojové cesty, ale dost často výmluvným způsobem.

Energetická náročnost obráběcích strojů, část 2: Vliv výrobních strojů

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Navíc zde hrají roli politika a byznysové zájmy, a tak je velmi obtížné se ve všech, často protichůdných, informacích vyznat.

Promluvy Štefana Kassaye: Potřeba znalostí

Znám mnoho lidí, kteří vystudovali několik univerzit, včetně zahraničních. Po absolutoriu získali vysokoškolské diplomy s příslušnými akademickými tituly, v řadě případů následně i vědeckými hodnostmi. Při setkáních v kampusech či jiných místech akt vzájemné výměny vizitek často promění smysl samotného setkání.

Energetická náročnost obráběcích strojů, část 1: Obecný úvod do problematiky

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Navíc zde hraje roli politika a byznysové zájmy a tak je velmi obtížné se ve všech, často protichůdných, informacích vyznat.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit