Μεθοδολογία Υπολογισμού Εξοικονόμησης σε Λογαριασμούς Βιομηχανικών Εγκαταστάσεων Εξομοιώνοντας τις συνθήκες λειτουργίας της εγκατάστασης κάνοντας αναγωγή στον συντελεστή χρησιμοποίησης παρατηρούμε, ότι με βάση τα στοιχεία κάθε λογαριασμού της ΔΕΗ που αφορούν την κατανάλωση ενέργειας, την καταγραφείσα μέγιστη ζήτηση και τις ημέρες κατανάλωσης, υπολογίζεται ο συντελεστής χρησιμοποίησης της εγκατάστασης από τον παρακάτω τύπο: 100*Κατανάλωση ενέργειας σε kwh m%= ------------------------------------------------------------------------------------------------ Αριθμός ημερών κατανάλωσης * 24h λειτουργίας *Καταγρ. Μέγ. Ζήτηση kw Ο συντελεστής χρησιμοποίησης αναγράφεται στους λογαριασμούς της ΔΕΗ και δίνει την πληροφορία για το πόσο χρησιμοποιήθηκε η εγκατάστασης (κινητήρες και άλλα φορτία) σε ένα εργοστάσιο κατά την περίοδο των ημερών στις οποίες αναφέρεται ο λογαριασμός. Μεγάλος συντελεστής χρησιμοποίησης αντιστοιχεί σε υψηλό βαθμό απόδοσης, ενώ χαμηλός συντελεστής αντιστοιχεί σε χαμηλό βαθμό απόδοσης της εγκατάστασης. Επιπλέον, κατά κανόνα ο συντελεστής χρησιμοποίησης ακολουθεί (όχι κατά ανάγκη αναλογικά) τα παραγωγικά δεδομένα μιας εγκατάστασης (δηλαδή αύξηση της παραγωγής οδηγεί σε ανάγκη μεγαλύτερης χρησιμοποίησης της εγκατάστασης και μεγαλύτερο συντελεστή χρησιμοποίησης) και τις κλιματολογικές συνθήκες (σε ψυκτικές εγκαταστάσεις κυρίως όπου ανάλογα με τις κλιματολογικές συνθήκες χρησιμοποιείται περισσότερο ή λιγότερο η εγκατάσταση). Βέβαια, ο συντελεστής χρησιμοποίησης μπορεί να αλλοιωθεί σε περίπτωση που συμβεί κάποια ανώμαλη λειτουργία (κάτι σπάνιο στις περισσότερες βιομηχανικές εγκαταστάσεις που έχουν οργανωμένη της παραγωγή τους σε μια σταθερή βάση) και μεταβληθεί ακραία η συνήθης τιμή της καταγραφείσας μέγιστης ζήτησης. Σε κάθε περίπτωση αυτό μπορεί να συμβεί σε έναν λογαριασμό και στη συνέχεια να επανέλθει ο συντελεστής χρησιμοποίησης στις φυσιολογικές του τιμές. Για τον υπολογισμό της συνολκής εξοικονόμησης σε χρήματα που αναφέρονται στον λογαριασμό θα πρέπει να προσμετρηθούν επιπλέον : Η μείωση της Καταγραφείσας Μέγιστης Ζήτησης (ΚΜΖ)και κατά συνέπεια της Χρεωστέας Μέγιστης Ζήτησης (ΧΜΖ) (προκύπτει από την ΚΜΖ και τον συντελεστή ισχύος της εγκατάστασης ). Ο αριθμός των ακριβών kwh και ο αριθμός των φθηνών kwh που ως γνωστόν καθορίζονται και αυτές από την ΚΜΖ. Οι πλέον πρόσφατες τιμές χρέωσης kwh και ΧΜΖ του Μαΐου του 2002. Αναγωγή των kwh και της ΧΜΖ στις ίδιες ημέρες ( καθώς μπορεί να υπάρχουν διαφορές στις ημέρες κάθε λογαριασμού βάση των μετρήσεων της ΔΕΗ). Ως εκ τούτου η αναγωγή του συντελεστή χρησιμοποίησης οδηγεί τα αποτελέσματα του προσδιορισμού της εξοικονόμησης ενέργειας σε μια εγκατάσταση, στην ασφαλή πλευρά για τον τελικό χρήστη της επέμβασης εξοικονόμησης ενέργειας (προσδιορίζει τελικά μικρότερο ποσοστό εξοικονόμησης κατά ένα μέρος από αυτό που υπάρχει στην πραγματικότητα). Αυτό γίνεται, διότι η αναγωγή σε αντίστοιχη μείωση στην κατανάλωση ενέργειας (στο παράδειγμα φαίνεται η αντίστοιχη μείωση κατά 12,3% τόσο στις kwh όσο και στην ΚΜΖ). Ο σκληρός πυρήνας κατανάλωσης
(ΚΜΖ) όμως της εγκατάστασης περιλαμβάνει και διάφορες εκκινήσεις κινητήρων οι οποίες τον επιβαρύνουν. Σε κάθε περίπτωση η μείωση των καταναλισκόμενων kw από τους κινητήρες (επομένως και των συνεπαγομένων kwh) είναι σίγουρα μεγαλύτερη κατά τις περιόδους πιο ομαλής λειτουργίας, όπου δεν εμφανίζεται η ΚΜΖ. Δηλαδή, αν μετά από μια επέμβαση διαπιστωθεί μείωση στην ΚΜΖ κατά 6%, η μείωση στις kwh είναι σίγουρα μεγαλύτερη από 6%. Με τον τρόπο όμως αναγωγής που περιγράφηκε, θεωρείται μείωση 6% και στις kwh, επομένως υπολογίζεται στη μια μικρότερη εξοικονόμηση στα χρήματα από ότι υπάρχει στην πραγματικότητα. Στο σημείο αυτό αξίζει να σημειωθέι η σημασία του αυτοματισμού που παρακολουθεί και ελέγχει τις εκκινήσεις των μοτέρ (στιγμιαία ζήστηση 10 φορές περισσότερου ρεύματος από το ονομαστικό) σε μία βιομηχανία. Είναι για παράδειγμα γνωστό ότι ένας από τους πιό ύπουλους εχθρούς κατά την προσπάθεια μείωσης της μέγιστης ζήτησης είναι η εκκίνηση των μοτέρ ψυγείων, των οποίων η εκκίνηση πυροδοτείται από τη θερμοκρασία (μια καθαρά απρόβλεπτη αιτία). Ωστόσο με την εγκατάσταση ενός συστήματος αυτοματισμού μια καθυστέρηση δευτερολέπτων από την παρυφή της εντολής του θερμοστάτη, δεν θα έχει καμία ουσιαστική επίπτωση στη διαδικασία της ψύξης, ενώ ταυτόχρονα οι απαραίτητες προτεραιότητες μέσω κατάλληλου προγραμματισμού, εξομαλύνουν τη ζήτηση του εκάστοτε καταναλωτή. Το ίδιο ισχύει και για τους ανελκυστήρες αλλά και για μιά σειρά από άλλα μοτέρ, όπου η έλλειψη ελέγχου της εκκίνησής τους από αυτοματισμό, θα ήταν στην κυριολεξία καταστροφική για τη μείωση του συντελεστή μέγιστης ζήτησης. Επίσης αξιοσημείωτο είναι ότι τα συστήματα αυτοματισμού που συνηθίζεται να επιλέγονται για αυτές τις περιπτώσεις είναι τύπου διαύλου πεδίου ή αλλιώς γνωστά ως Fieldbus, ενώ προβάδισμα επιλογής εξ αυτών έχουν, αυτά που διαθέτουν ουσαστικά ανοσία στο θόρυβο, δηλαδή συχνότητα λειτουργίας κάτω από 2kΗz (βλέπε ΕΝ50173)
Περιγραφή Dupline Online Το Dupline Online είναι ένα λογισμικό συλλογής και απεικόνισης δεδομένων, με δυνατότητα αυτόματης δημιουργίας ιστορικών αρχείων, δημιουργίας γραφικών παραστάσεων και εκτύπωσης τους καθώς επίσης επιτρέπει τη δημιουργία μιμικού διαγράμματος της εγκατάστασης για επιτήρηση και έλεγχο όλων των σημάτων από την οθόνη του Η/Υ. Επίσης είναι δυνατή η πρόσβαση στο σύστημα αυτοματισμού από οποιοδήποτε άλλο Η/Υ του δικτύου ή ακόμα και από απομακρυσμένο Η/Υ μέσω Internet. Στην περίπτωση απομακρυσμένου ελέγχου, πρόσβαση μπορούν να αποκτήσουν μόνο όσοι έχουν τους κωδικούς πρόσβασης. Αποθήκευση δεδομένων,παρακολούθηση συναγερμού και έλεγχος απομακρυσμένων ή τοπικών δικτύων DUPLINE. Αποθηκευμένα δεδομένα μεταφέρονται σε έναν κεντρικό Server μέσω του διαδικτύου ή του δικτύου GSM(κινητή τηλεφωνία). Ο κεντρικός Server www.dupline-online.com παρέχεται από την Carlo Cavazzi με συνδρομή,χωρίς να χρειάζεται η εγκατάσταση λογισμικού ούτε και η επένδυση σε καινούριο Η/Υ. Τα δεδομένα είναι προσβάσιμα από κάθε Η/Υ με σύνδεση στο internet ο οποίος χρησιμοποιεί αναγνωρισμένο πρόγραμμα αναζήτησης(π.χ. Internet Explorer). Η πρόσβαση στα δεδομένα προστατεύεται από όνομα και κωδικό χρήστη.
Η επικοινωνία δεδομένων με τον dupline data logger μέσω του διαδικτύου είναι κωδικοποιημένη. Εύκολη εξαγωγή δεδομένων σε μορφή EXCEL (π.χ. κατανάλωση ενέργειας, νερό και αέριο από μερικά διαμερίσματα μετά από συγκεκριμένες χρονικές περιόδους). Προβολή καμπυλών και ιστογραμμάτων. Σύστημα διαχείρισης συναγερμού με ειδοποιήσεις μέσω SMS και/ή E-mail και παραδοχή των προειδοποιήσεων μέσω του διαδικτύου. Μεταγωγή των ψηφιακών σημάτων μέσω του διαδικτύου. Καθημερινό back up της βάσης δεδομένων DUPLINE-ONLINE. H βάση δεδομένων κρατά αποθηκευμένα δεδομένα για περίοδο τριών ετών. Η συνδρομή περιλαμβάνει χωρητικότητα για αποθήκευση 500.000 καταχωρήσεων στην βάση δεδομένων. Καταγραφή και Απεικόνιση Το συγκεκριμένο λογισμικό επιτρέπει την συλλογή και καταγραφή όλων των σημάτων που συνδέονται πάνω στο bus (ψηφιακά και αναλογικά). Η καταγραφή των ψηφιακών σημάτων (π.χ ανιχνευτές κίνησης, τερματικοί διακόπτες, φωτισμός, μηχανήματα κλπ) γίνεται σε λίστα με την ακριβή ώρα ενεργοποίησης και απενεργοποίησης. Επίσης ο χρήστης μπορεί να ανατρέξει σε οποιαδήποτε ημερομηνία ή χρονική περίοδο για να δει τις πληροφορίες που τον ενδιαφέρουν. Στην περίπτωση των αναλογικών σημάτων οι μετρούμενες τιμές εμφανίζονται εκτός από μορφή λίστας και σε γραφική παράσταση, με δυνατότητα εμφάνισης μέγιστης, ελάχιστης τιμής ή μέσου όρου, με δυνατότητα zoom και απ ευθείας εκτύπωσης καθώς επίσης με δυνατότητα επιλογής της χρονικής περιόδου εμφάνισης των συλλεχθέντων τιμών. Η δυνατότητα αναδρομής σε οποιοδήποτε χρονικό διάστημα
και η εκτύπωση της γραφικής παραστάσεως επιτρέπει τον γρήγορο και εύκολο έλεγχο από τα συνεργεία του ΕΦΕΤ αλλά και από τον υπεύθυνο χημικό της εταιρείας. Μιμικά διαγράμματα και έλεγχος Το λογισμικό Dupline Online επιτρέπει την γρήγορη σχεδίαση μιμικών διαγραμμάτων της εγκατάστασης όπου μπορεί ο χρήστης να δει τις τρέχουσες τιμές των αναλογικών μεγεθών αλλά και την κατάσταση των ψηφιακών σημάτων. Εκτός από επιτήρηση ο χρήστης μπορεί να ασκήσει και έλεγχο στα ελεγχόμενα φορτία κατευθείαν από την οθόνη του Η/Υ. Παράδειγμα Τηλεπιτήρησης Τυροκομικής Μονάδας Μέσω Dupline Στη συγκεκριμέμη λύση εκτός από την τηλεπιτήρηση, την καταγραφή καταναλώσεων (pic KW & cosφ) και την καταγραφή θερμοκρασιών, εφαρμόστηκε έλεγχος φωτισμού με βάση την ανίχνευση κίνησης καθώς και έλεγχος εκκινήσεων των moter με στόχο την μείωση του συντελεστή συντελεστή μέγιστης ζήτησης και άρα την αύξηση του συντελεστή χρησιμοποίησης του δικτύου.
Παράδειγμα εξοικονόμησης ενέργειας μέσω αυτοματοποίησης φωτισμού χρησιμοποιόντας Fieldbus Dupline σε βιομηχανικό χώρο ΔΕΔΟΜΕΝΑ Οι χώροι διαθέτουν φυσικό (περιμετρικά παράθυρα σε ύψος 8μ) αλλά και τεχνητό φωτισμό λαμπτήρων φθορισμού 4 Ανεξάρτητοι χώροι εργασίας (ορθογωνικής κατόψεως) 6 Ανεξάρτητες πτέρυγες 9 Ζευγών Φωτιστικών σωμάτων φθορίου 2x58W ανά χώρο εργασίας ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ Αυτοματοποιημένος έλεγχος φωτιστικών με βάση την ανίχνευση κίνησης σε συνδυασμό με τη φωτεινότητα, και χειροκίνητη δυνατότητα γενικού on-off.
ΕΠΙΛΥΣΗ Ημερίσια Κατανάλωση όταν τα φώτα είναι κανονικά ανοικτά : Εημ = 4 x 6 x 9 x 4 x 58W x 16h = 801,8kWh 4 ανεξάρτητοι χώροι 6 πτέρυγες φωτιστικών ανά χώρο 9 ζεύγη φωτιστικών ανά πτέρυγα 4 λαμπτήρες 58W ανά ζεύγος φωτιστικών 16h οι ώρες λειτουργίας του βιομηχνικού χώρου Ετήσια Κατανάλωση όταν τα φώτα είναι κανονικά ανοικτά : Εετ = 801,8 x 45 x 5 x 0,1 x 0,75 = 13530,37kWh 801,8 kwh ημερήσια καταναλωση 45 εβδομάδες λειτουργίας του εργοστασίου 5 ημέρες λειτουργίας του εγροστασίου 0,1 ευρώ κόστος 1kWh 0,8 συντελεστής ορθολογικής χρήσης συμβατικού ανάμματος από τους εργαζομένους Αυτοματισμός Χωρίζουμε σε 3 ζώνες αναμμάτων τα 9 ζέυγη φωτιστικών ανά πτέρυγα όπως φαίνεται στο σχήμα : Ζώνη 1 Ζώνη 3 Ζώνη 2 9 φωτιστικά με 2x58W 6 φωτιστικά με 2x58W 3 φωτιστικά με 2x58W => 9ζεύγη φωτιστικών= 9 x 4 x 58W= 2088W/πτέρυγα σε πλήρες on. Εγκαθιστούμε σύστημα αυτοματισμού με : 1) Φωτόμετρο ώστε να καταλαβαίνει τουλάχιστον 5 στάθμες φωτεινότητας / χώρο 2) Ανιχνευτές παρουσίας 8/(δύο πτέρυγες) (και 2 ψηφιακούς μετατροπείς 4 εισόδων/δύο πτέρυγες 3) 18 έξοδοι Ρελέ 4) Γεννήτρια παραγωγής σήματος αυτοματισμού Dupline
Κόστος Εγκτατάστασης συτσήματος αυτοματισμού μετά των υλικών του και πλήρως προγραμματισμένο και παραδομένο σε κανονική λειτουργία ανά χώρο = 4500,00euro Υπολογισμός μέσης ημερήσιας στιγμιαίας κατανάλωσης φωτισμού μέσω αυτοματισμού: Max Στιγμιαία απαιτούμενη ισχύς Pmax = 4 x 6 x 9 x 4 x 58W = 50kW Ημερήσια καταγραφή ανά ημέρα λειτουργίας της βιομηχανίας (16h) μή λαμβάνοντας υπόψη την ανίχνευση παρουσίας 06:00 07:00 συντελεστής χρησιμοποίησης = 1 γιά όλες τις εποχές του χρόνου 07:00 15:00 συντελεστής χρησιμοποίησης = 1,1x0,4 γιά όλες τις εποχές του χρόνου 1,1 συντελεστής ανομοιομορφίας φωτισμού χώρων λόγω διαφορετικου προσανατολισμού 0,4 μέσος συντελεστής χρησιμοποίησης (min=0,33 & max=0,48) 15:00 18:00 συντελεστής χρησιμοποίησης = 1,2x0,6 γιά όλες τις εποχές του χρόνου 1,2 συντελεστής ανομοιομορφίας φωτισμού χώρων λόγω διαφορετικου προσανατολισμού 0,6 μέσος συντελεστής χρησιμοποίησης (min=0,33 & max=0,8) 18:00 22:00 συντελεστής χρησιμοποίησης = 1 γιά όλες τις εποχές του χρόνου 1x1 + 6x1,1x0,4 + 3x1,2x0,6 + 4x1 = 9,8h ισοδύναμη ημερίσια κατανάλωση μή λαμβάνοντας υπόψη την ανίχνευση παρουσίας. Αν ο μέσος συντελεστής χρησιμοποίησης των μηχανημάτων είναι 0,7 9,8 h x 0,7 = 6,86h συνολική ισοδύναμη ημερίσια κατανάλωση Άρα το Ετήσιο κόστος κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για φωτισμό μέσω αυτοματισμού είναι: Kετ = 50kW x 6,86h x 45 x 5 x 0,1 = 7717,5 kwh Απόσβεση επένδυσης αυτοματισμού ΑΔ = n ( 13530,37-7717,5) => n = 4500,00euro x 4/ 5812,87 = 3,1 χρόνια