Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών ιαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

Transcript

1 ιαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική 13. Μεθοδολογία Μθ Monitoring i & Targeting Καθηγητής Ιωάννης Ψαρράς Εργαστήριο Συστημάτων Αποφάσεων & ιοίκησης Γρ Ισόγειο Σχολής Ηλεκτρολόγων Τηλέφωνο: , john@epu.ntua.gr

2 Περιεχόμενα Πληροφοριακά Συστήματα ιαχείρισης Ενέργειας Κύριοι Όροι. Ορισμός M & T. Βασικά Χαρακτηριστικά M& T. Στόχοι. Πεδίο Εφαρμογής. Σύστημα BEMS. Κατηγοριοποίηση Μ&Τ Παράδειγμα τρόπου άσκησης Μ&Τ Τεχνικές Μ&Τ

3 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (Π.Σ.) «Σύνολο από αλληλοσχετιζόμενες συνιστώσες με στόχο την παροχή όσο το δυνατόν καλύτερης υποστήριξης στη λήψη αποφάσεων και τον έλεγχο σε μια μονάδα» Πελάτες ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Προμηθευτές Εισαγωγή δεδομένων Επεξεργασία Ταξινόμηση ιευθέτηση Υπολογισμοί Έξοδος πληροφοριών Ανατροφοδοσία Μέτοχοι

4 Π.Σ. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 13.4 Ένα πληροφοριακό σύστημα διαχείρισης ενέργειας είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα, που μετράει και αναλύει την κατανάλωση ενέργειας με την υποστήριξη του κατάλληλου λογισμικού. Αποτελείται από αισθητήρες, ηήρς, μετρητές και υπολογιστές που συνθέτουν το hardware του συστήματος.

5 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Μ&Τ Κύριοι Όροι Μέτρηση (accounting) Τήρηση αρχείων ενεργειακής κατανάλωσης Παρακολούθηση (monitoring) Ανάλυση κατανάλωσης Συσχέτιση με παραγωγή γή Targeting Θέση στόχων ενεργειακής συμπεριφοράς

6 Monitoring & Targeting [1/12] Ορισμός Αποτελεί τη διαδικασία συνεχούς και χρονικά δομημένης καταμέτρησης της ενεργειακής συμπεριφοράς της επιχείρησης. Η διαδικασία αυτή επιτελείται πριν, αλλά κυρίως μετά την εφαρμογή μέτρου/μέτρων βελτιστοποίησης της ενεργειακής συμπεριφοράς. Αποτελεί το μέσο εκτίμησης της αποδοτικότητας των σχετικών επεμβάσεων εξοικονόμησης ενέργειας, συγκρίνοντας την ενεργειακή συμπεριφορά της επιχείρησης μετά την εφαρμογή τους με εκείνη που είχε πριν από αυτές.

7 Monitoring & Targeting [2/12] Κύρια Βήματα Μέτρηση και καταγραφή της ενεργειακής κατανάλωσης. Ανάλυση και συσχετισμός της ενεργειακής κατανάλωσης με στοιχεία της κτιριακής επιφάνειας ή της παραγωγικής διαδικασίας (π.χ όγκος παραγωγής, πρώτες ύλες) για κτιριακές ή βιομηχανικές μονάδες αντίστοιχα. Σύγκριση με αναμενόμενες ή/και πρότυπες καταναλώσεις και καθορισμός της ενεργειακής απόδοσης. Εντοπισμός αιτιών αποκλίσεων από πρότυπες τιμές, μςκαθορισμός στόχων και λήψη κατάλληλων μέτρων για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης. Τακτικός έλεγχος των επιπέδων της ενεργειακής κατανάλωσης, παρακολούθηση της αποτελεσματικότητας των προγραμμάτων βελτίωσης και εντοπισμός προβλημάτων. Υποβολή έκθεσης αποτελεσμάτων της επιθεώρησης.

8 Monitoring & Targeting [3/12] Βασικά Χαρακτηριστικά (1/2) Σύστημα ιοίκησης & Πληροφοριών για: Εξασφάλιση βέλτιστης λειτουργίας Βελτίωση λειτουργίας Κύρια πλεονεκτήματα: Χαμηλό ύψος επένδυσης Σύντομη αποπληρωμή Μέσος όρος εξοικονόμησης 10-15%

9 Monitoring & Targeting [4/12] Βασικά Χαρακτηριστικά (2/2) 13.9 Κέντρα Μέτρησης Ενέργειας (ΚΜΕ): «ιαίρεση κατά μήκος της διαδρομής ενέργειας» Ανάλογα με το μέγεθος της επιχείρησης και το βάθος της εφαρμογής: ΚΜΕ Μια μηχανή Ένα τμήμα Ένα εργοστάσιο

10 Monitoring & Targeting [5/12] Κέντρα Μέτρησης Ενέργειας Καταγραφή κατανάλωσης ενέργειας Καταγραφή παραγωγής Συσχέτιση Σε περίπτωση πολλών προϊόντων ενός ΚΜΕ: χρησιμοποιείται βασικό προϊόν

11 Monitoring & Targeting [6/12] Πρόταση ιοίκηση η Απόφαση Ενεργειακός ιαχειριστής Θέσπιση Στόχων Τεχνικός ιευθυντής Υπεύθυνος Παραγωγής Μηχανικός Μελετών / Έργων Εκτελεστικό Σώμα Υπεύθυνος Συντήρησης Λογιστήριο Παρακολούθηση Κέντρα Ενεργειακής Μέτρησης Προσωπικό Συντήρησης

12 Monitoring & Targeting [7/12] Τύποι Συστημάτων Μ&Τ Ενδεικτικά Όργανα Οπτική ένδειξη της στιγμιαίας τιμής Προειδοποιητές Καταγραφικό εδομένων Οπτικό ή ακουστικό σήμα, που υποδεικνύει ότι η μεταβλητή βρίσκεται πάνω ή κάτω από μία τιμή ρύθμισης Παραγωγή πολλαπλών καταγραφών Σύστημα Building Energy Management System (BEMS) Ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα διαχείρισης λειτουργιών

13 Monitoring & Targeting [8/12] Μέτρηση Ενέργειας Βάση Πρότυπων Τιμών Παρακολούθηση ιορθώσεις ΝΑΙ Σύγκριση δεδομένων Ύπαρξη Αποκλίσεων ΟΧΙ Περιοδική Επισκόπηση τρεχουσών διαδικασιών και δυνατοτήτων επένδυσης κεφαλαίου Υπολογισμός αυστηρότερων ρ προτύπων τιμών Καθορισμός στόχων για τις νέες διαδικασίες

14 Monitoring & Targeting [9/12] Στόχοι Μ&Τ Αποτελεσματική διαχείριση πόρων και επιμερισμός καταναλώσεων. Έγκαιρος εντοπισμός ενεργειακής σπατάλης και άμεση λήψη κατάλληλων μέτρων. Έλεγχος της αποτελεσματικότητας των ληφθέντων μέτρων βελτίωσης της ενεργειακής κατανάλωσης. Ορθή πρόβλεψη της μελλοντικής κατανάλωσης ενέργειας. Υποστήριξη λήψης ορθών μακροπρόθεσμων αποφάσεων και επιλογής κατάλληλων επενδύσεων. Μείωση περιβαλλοντικών ρύπων.

15 Monitoring & Targeting [10/12] BEMS (Building energy management systems) Η εγκατάσταση του συστήματος διαχείρισης ενέργειας κτιρίου έχει ως στόχο την επιτήρηση ή και τον αυτόματο έλεγχο των ηλεκτρολογικών και μηχανολογικών εγκαταστάσεων του κτιρίου. Τα χαρακτηριστικά των συστημάτων αυτών επιγραμματικά είναι: υνατότητα ταυτόχρονης επεξεργασίας πλήθους μεταβλητών. Πλήρης και ταχεία απόκριση σε πληθώρα δεδομένων δδ από πληθώρα μετρητών. Μέγιστη ακρίβεια υπολογισμών. Πλήρης δυνατότητα παρουσίασης αναφορών. υνατότητα ορθολογικής αποθήκευσης τεράστιου αριθμού δεδομένων.

16 Monitoring & Targeting [11/12] Κατηγοριοποίηση Μ&Τ Έλεγχος μέσω χειροκίνητων συστημάτων. Βασίζεται στην ανάγνωση ενδείξεων μετρητών και στοιχείων κατανάλωσης των λογαριασμών παροχής από αρμόδιο χειριστή. Γίνεται συνήθως σε μηνιαία βάση και καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία του διαδραματίζει ο ανθρώπινος παράγοντας. Έλεγχος μέσω ημιαυτόματων συστημάτων. Η ανάγνωση και εισαγωγή των ενδείξεων στον Η/Υ γίνεται από αρμόδιο χειριστή ενώ τα δεδομένα επεξεργάζονται με τη βοήθεια Η/Υ. Γίνεται συνήθως σε εβδομαδιαία βάση και υπάρχει μικρότερη εξάρτηση από τον ανθρώπινο παράγοντα. Έλεγχος μέσω αυτόματων συστημάτων που συνδέονται απευθείας στον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Η συλλογή και επεξεργασία δεδομένων δδ πραγματοποιείται σε πολύ τακτά χρονικά διαστήματα και ανεξάρτητα από τον ανθρώπινο παράγοντα.

17 Monitoring & Targeting [12/12] Παράδειγμα τρόπου άσκησης Μ&Τ Ενδεικτική απεικόνιση αποτελεσμάτων ελέγχου λειτουργίας επιχειρησιακής μονάδας μέσω χρήσης ημιαυτόματων ή αυτόματων συστημάτων Στόχος: Εντοπισμός τμημάτων βιομηχανικής μονάδας με υπερκατανάλωση ενέργειας

18 Τεχνικές Μ&Τ [1/7] Ι. ιάγραμμα Συσχέτισης Καταναλισκόμενης Ενέργειας-Παραγωγής Καθορίζει την αποδοτικότητα της παραγωγικής διαδικασίας, καθώς συσχετίζει την κατανάλωση ενέργειας με την παραγωγή. Βασικά Χαρακτηριστικά ιαγράμματος: Μορφή Ευθείας Σταδιακά αυξανόμενη κλίση Μικρή διασπορά σημείων Πάγια κατανάλωση ενέργειας

19 Τεχνικές Μ&Τ [2/7] ΙΙ. ιάγραμμα Συσχέτισης Ειδικής Ενεργειακής Κατανάλωσης- Παραγωγής Κυρίως για τον εντοπισμό της περιοχής που επιτυγχάνονται οικονομίες κλίμακας. Βασικά Χαρακτηριστικά ιαγράμματος Κυρτή Μορφή Στα σημεία με μηδενική κλίση υπάρχει βέλτιστη χρήση του υπό μελέτη εξοπλισμού για την παραγωγή.

20 Τεχνικές Μ&Τ [3/7] ΙΙΙ. ιάγραμμα CUSUM Απεικονίζει τις διαφορές μεταξύ αναμενόμενης και πραγματικής κατανάλωσης Περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: Πρόβλεψη της κατανάλωσης ενέργειας για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα με βάση τα στοιχεία της παραγωγής. Αφαίρεση της προβλεπόμενης κατανάλωσης από την πραγματική κατανάλωση έτσι ώστε να προκύψει η διαφορά των δύο για κάθε επιλεγμένη χρονική περίοδο (συνήθως μέρα, βδομάδα, μήνας, έτος). Υπολογισμός της μεταβλητής CUSUM. Για κάθε διάστημα της υπό μελέτης χρονικής περιόδου, η CUSUM προκύπτει αν αθροιστεί η διαφορά της προβλεπόμενης από την πραγματική κατανάλωση (που υπολογίστηκε στο προηγούμενο στάδιο) για τη συγκεκριμένη περίοδο με τη μεταβλητή CUSUM της προηγούμενης περιόδου, δηλαδή: CUSUM [ i ]= Φ [ i ] + CUSUM [ i-1 ] όπου Φ[ i ] είναι η διαφορά προβλεπόμενης από την πραγματική κατανάλωση για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα της επιλεγμένης χρονικής περιόδου. Ισχύει ότι CUSUM[1]= Φ[1] ιαγραμματική απεικόνιση της μεταβλητής CUSUM συναρτήσει του χρόνου. Βασικά χαρακτηριστικά διαγράμματος Θετική κλίση Κατανάλωση ενέργειας μεγαλύτερη από την αναμενόμενη Αρνητική κλίση Κατανάλωση ενέργειας μικρότερη από την αναμενόμενη. Αλλαγή στην κατεύθυνση της CUSUM Αλλαγή στον τρόπο λειτουργίας της ελεγχόμενης διαδικασίας

21 Τεχνικές Μ&Τ [4/7] Παράδειγμα Τεχνικής CUSUM σε μια βιομηχανική μονάδα για το διάστημα ενός έτους ) Απεικόνιση Πραγματικής και Αναμενόμενης Κατανάλωσης

22 Τεχνικές Μ&Τ [5/7] Παράδειγμα Τεχνικής CUSUM σε μια βιομηχανική μονάδα για το διάστημα ενός έτους ) Απεικόνιση Απόκλισης Πραγματικής και Αναμενόμενης Κατανάλωσης

23 Τεχνικές Μ&Τ [6/7] Παράδειγμα Τεχνικής CUSUM σε μια βιομηχανική μονάδα για το διάστημα ενός έτους ) ιάγραμμα CUSUM Από Ιανουάριο μέχρι Μάιο και από Οκτώβριο μέχρι εκέμβριο υπάρχει μεγαλύτερη από την αναμενόμενη κατανάλωση ενέργειας Από Μάιο μέχρι μχροκτώβριο υπάρχει μικρότερη ρη από την αναμενόμενη κατανάλωση

24 Τεχνικές Μ&Τ [7/7] IV. ιάγραμμα Ελέγχου Εντοπίζει τα σημεία ή τα διαστήματα στα οποία η ενεργειακή απόδοση δεν είναι η αναμενόμενη. Συγκρίνει την ειδική ενεργειακή κατανάλωση κάθε διαστήματος είτε με μια πρότυπη τιμή, είτε με τιμή κανονικής λειτουργίας της επιχειρησιακής μονάδας.

25 Πεδία Εφαρμογής 14.3 Βιομηχανία Δημόσια κτίρια Μεγάλες κτιριακές εγκαταστάσεις (νοσοκομεία, κλπ.)

26 Εφαρμογή Βιομηχανία Παραγωγής Ζύθου 14.4 Η Ροή της Επεξεργασίας

27 Ετήσια Αναμενόμενη Εξοικονόμηση 14.5 Είδος κατανάλωσης Ποσοστό εξοικονόμησης Μέση Ετήσια Κατανάλωση Μέση Ετήσια Εξοικονόμηση Ηλεκτρισμός 11% KWh KWh Πετρέλαιο 13% Kgr Kgr Νερό 15% m m

28 Προϊόντα των Τμημάτων και Μονάδες Μέτρησης ΤΜΗΜΑ / ΠΡΟΪΟΝ ΜΟΝΑΔΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ 14.6 ΤΜΗΜΑ ΒΥΝΗΣ Βύνη Tόννοι ΤΜΗΜΑ ΖΥΘΟΥ Light Hlt Special 11,5% Hlt Special 12,0% Hlt Lux Hlt ΤΜΗΜΑ ΕΜΦΙΑΛΩΣΗΣ Light 500cc Τεμάχια (φιάλες) Special 11,5% 300/500cc Special 12,0% 500cc Lux 300/500cc Light (Βαρέλια ή Keg) ΣΥΝΟΛΟ (παραγωγή και βοηθ. τμήματα) 500cc Light Τεμάχια (φιάλες) 300cc Special 11,5% 500cc Special 11,5% 500cc Special 12,0% 300cc Lux 500cc Lux Βαρέλια Light Τεμάχια (βαρέλια) Keg Light Τεμάχια (kegs) Ασυσκεύαστος light Τόννοι Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

29 Το ηλεκτρικό δίκτυο (και η θέση των μετρητών) 14.7 Τμήμα Τμήμα Βύνης Τμήμα Ζύθου Τμήμα Εμφιάλωσης Σύνολο Βοηθητικά Τμήματα Μετρητές E12 E2 - E11 E11 E1 + E2 + E3 + E4 + E5 E1 + E2 + E3 + E4 + E5 -E12 -(E2 - E11) - E11 Μέτρηση ηλεκτρικής κατανάλωσης ανά τμήμα Υ.Τ. (20 KV) ΕΙΣΟΔΟΣ ΑΠΌ ΕΘΝΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΣ Νο 1 Υ.Τ. (20 KV) ΕΙΣΟΔΟΣ ΑΠΌ ΕΘΝΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΣ Νο 2 Υ.Τ. E1 Μ/Σ KVA E2 E3 E4 E5 Μ/Σ 2 Μ/Σ 3 Μ/Σ 1 Μ/Σ KVA 250 KVA 630 KVA 630 KVA Χ.Τ. (á) (â) (ã) E11 E12 E13 Τμήμα Ζύθου Τμήμα Εμφιάλωσης Τμήμα Βύνης Βοηθητικά Τμήματα Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

30 Μέτρηση κατανάλωσης 14.8 Τμήμα Τμήμα Βύνης Q3 Τμήμα Ζύθου Q1 - Q2 - Q3 Τμήμα Εμφιάλωσης Q2 -Q5 Μετρητές Σύνολο Q1 + 0,035Q1 + ατμός θέρμανσης = 1,035Q1 + ατμός θέρμανσης Μέτρηση κατανάλωσης ατμού ανά τμήμα Τμήμα Τμήμα Βύνης Τμήμα Ζύθου Τμήμα Εμφιάλωσης Σύνολο Βοηθητικά Τμήματα Τύπος [ Q3 / (1,035Q1 + ατμός θέρμανσης) ] B [ (Q1-Q2-Q3) / (1,035Q1 + ατμός θέρμανσης)] B [ (Q2-Q5) / (1,035Q1 + ατμός θέρμανσης) ] B B B - (Τμήμα Βύνης) - (Τμήμα Ζύθου) - (Τμήμα Εμφιάλωσης) Μέτρηση κατανάλωσης πετρελαίου ανά τμήμα Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

31 Παραγωγή και Διανομή Ατμού (και η θέση των μετρητών) 14.9 Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

32 Το δίκτυο ύδρευσης (και η θέση των μετρητών) Τμήμα Μετρητές Τμήμα Βύνης W5 + W5a Τμήμα Ζύθου W4 Τμήμα Εμφιάλωσης W7 Σύνολο W1 + W2 + W3 - W9 Βοηθητικά Τμήματα Σύνολο - (W5 + W5a) - W4 -W Μέτρηση κατανάλωσης ύδατος ανά τμήμα Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

33 Πρότυπες καταναλώσεις ενέργειας Πρότυπες καταναλώσεις ενέργειας / ύδατος και συντελεστές μετατροπής ανά τμήμα Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

34 Το Σύστημα EMTS Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

35 Αποτελέσματα (1/2) Μήνας Τμήμα Βύνης Τμήμα Ζύθου Τμήμα Εμφιάλωσης Σύνολο Εργοστασίου Ιανουάριος 250% 115% 142% 133% Φεβρουάριος 136% 122% 159% 126% Μάρτιος 171% 87% 100% 100% Απρίλιος 178% 148% 175% 171% Μάιος 180% 76% 134% 85% Ιούνιος 173% 77% 266% 84% Ιούλιος 191% 69% 160% 77% Αύγουστος 333% 61% 138% 69% Σεπτέμβριος 78% 130% 85% Οκτώβριος 311% 98% 134% 111% Νοέμβριος 167% 132% 167% 154% Δεκέμβριος 63% 90% 103% Επίδοση (actual/standard) με βάση την κατανάλωση ηλεκτρισμού ανά τμήμα (έτος 1992) Μήνας Τμήμα Τμήμα Τμήμα Σύνολο Βύνης Ζύθου Εμφιάλωσης Εργοστασίου Ιανουάριος 362% 202% 256% 237% Φεβρουάριος 176% 204% 255% 202% Μάρτιος 154% 96% 112% 111% Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος 133% 133% 161% 158% 127% 66% 117% 74% 89% 50% 170% 53% 128% 56% 133% 64% 161% 36% 82% 41% 48% 79% 51% 241% 91% 130% 106% 136% 129% 169% 156% 60% 104% 121% Επίδοση (actual/standard) με βάση την κατανάλωση πετρελαίου ανά τμήμα (έτος 1992) Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

36 Αποτελέσματα (2/2) Μήνας Τμήμα Βύνης Τμήμα Ζύθου Τμήμα Εμφιάλωσης Σύνολο Εργοστασίου Ιανουάριος 267% 177% 205% 189% Φεβρουάριος 180% 232% 284% 225% Μάρτιος 164% 122% 129% 128% Απρίλιος 153% 184% 201% 192% Μάιος 83% 51% 84% 53% Ιούνιος 148% 96% 305% 96% Ιούλιος 141% 74% 160% 76% Αύγουστος 286% 76% 158% 79% Σεπτέμβριος 70% 108% 69% Οκτώβριος 217% 99% 127% 104% Νοέμβριος 219% 252% 295% 263% Δεκέμβριος 68% 143% 149% Επίδοση (actual/standard) με βάση την κατανάλωση ύδατος ανά τμήμα (έτος 1992) Μάθημα: Διαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική