1,15 GWh potencjalnej oszczędności energii rocznie – analiza efektywności silników u producenta mąki

Rosnące koszty energii elektrycznej sprawiają, że zakłady przemysłowe coraz dokładniej analizują sprawność wykorzystywanych napędów. W przypadku producentów mąki silniki elektryczne pracują przez wiele godzin i odpowiadają za znaczną część całkowitego zużycia energii.

MGE24 przeprowadziło PreAudyt możliwości modernizacji napędów u jednego z producentów mąki. Analiza objęła kilkanaście silników elektrycznych pracujących w procesie produkcyjnym i wykazała potencjał ograniczenia zużycia energii o około:

8 kWh na każdą tonę wyprodukowanego produktu.

Przy produkcji na poziomie około 400 ton dziennie i przyjęciu 360 dni pracy w roku oznacza to około:

144 000 ton produkcji rocznie.

Przy takim wolumenie produkcji oszczędność 8 kWh na każdą tonę przekłada się na około:

1 152 000 kWh, czyli 1,15 GWh energii elektrycznej rocznie.

Przy założonej cenie energii na poziomie 0,50 zł/kWh potencjalna redukcja kosztów energii wynosi około:

576 000 zł rocznie.

Wyniki pokazują, że modernizacja odpowiednio wytypowanych napędów może mieć istotny wpływ nie tylko na całkowite zużycie energii zakładu, ale również na koszt wyprodukowania każdej tony produktu.

8 kWh mniej na każdą tonę produktu

Jednym z najważniejszych wskaźników przy analizie efektywności energetycznej zakładu jest zużycie energii przypadające na jednostkę produkcji.

W analizowanym przypadku potencjał modernizacji napędów wyniósł około:

8 kWh mniej na każdą tonę wyprodukowanego produktu.

Przy skali produkcji wynoszącej około 400 ton dziennie oznacza to oszczędność około:

3 200 kWh dziennie.

W skali roku, przy założeniu 360 dni produkcji, daje to:

1 152 MWh oszczędności energii elektrycznej rocznie.

Przy cenie energii 0,50 zł/kWh odpowiada to około:

576 000 zł potencjalnych oszczędności rocznie.

Jednocześnie redukcja zużycia energii o 8 kWh/t przy tej cenie energii oznacza około:

4 zł niższego kosztu energii na każdą tonę wyprodukowanego produktu.

Efektywność energetyczna a koszt produkcji jednej tony

Zużycie energii na tonę produktu jest jednym z najbardziej użytecznych wskaźników przy ocenie efektów modernizacji.

Jeżeli zakład przed modernizacją zużywa określoną ilość energii na każdą tonę produktu, obniżenie tego wskaźnika nawet o kilka kWh może dać znaczący efekt w skali roku.

W analizowanym przypadku 8 kWh/t oznacza około 4 zł oszczędności na każdej tonie produktu przy cenie energii wynoszącej 0,50 zł/kWh.

Przy produkcji około 144 000 ton rocznie daje to potencjalnie około:

576 tys. zł redukcji kosztów energii w skali roku.

Rzeczywista wartość zależy oczywiście od ceny energii, profilu pracy zakładu, rzeczywistej wielkości produkcji, stopnia obciążenia urządzeń oraz faktycznych warunków eksploatacyjnych.

Dlaczego modernizacja silników ma znaczenie u producentów mąki?

Proces produkcyjny w zakładach produkujących mąkę opiera się na wielu urządzeniach napędzanych silnikami elektrycznymi.

Mogą one odpowiadać między innymi za pracę:

• przenośników,
• wentylatorów,
• dmuchaw,
• urządzeń transportujących surowiec,
• systemów aspiracji,
• maszyn procesowych,
• pomp,
• urządzeń pomocniczych.

Jeżeli silniki pracują przez kilka tysięcy godzin rocznie, różnica w ich sprawności przekłada się bezpośrednio na całkowite zużycie energii.

Z tego względu modernizacja układów napędowych może być jednym z obszarów, w których zakład przemysłowy może uzyskać wymierny efekt energetyczny i ekonomiczny.

Analiza wybranych silników

W ramach szerszego PreAudytu szczegółowo przeanalizowano między innymi cztery wybrane silniki:

• 15 kW, 6-polowy,
• 18,5 kW, 6-polowy,
• 30 kW, 6-polowy,
• 37 kW, 6-polowy.

Poniższe urządzenia stanowią część szerszej analizy i pokazują, jak duże mogą być różnice zarówno w potencjalnej oszczędności energii, jak i w okresie zwrotu inwestycji.

Dla każdego z tych napędów określono potencjalne oszczędności energii oraz szacowany okres zwrotu inwestycji związanej z zastosowaniem silnika wysokosprawnego.

Silnik 15 kW – 6,0 MWh oszczędności rocznie

Dla silnika o mocy 15 kW oszacowano możliwość ograniczenia zużycia energii o około:

6,0 MWh rocznie.

Szacowany okres zwrotu inwestycji wyniósł:

1,4 roku.

To jeden z najbardziej atrakcyjnych ekonomicznie przypadków spośród szczegółowo analizowanych napędów.

Silnik 18,5 kW – 6,4 MWh oszczędności rocznie

W przypadku jednostki o mocy 18,5 kW potencjalna oszczędność wyniosła:

6,4 MWh energii rocznie.

Przewidywany okres zwrotu:

1,8 roku.

Był to najwyższy oszacowany poziom rocznej oszczędności energii spośród czterech przedstawionych urządzeń.

Silnik 30 kW – 5,1 MWh oszczędności rocznie

Dla silnika o mocy 30 kW wykazano potencjał oszczędności na poziomie:

5,1 MWh rocznie.

Szacowany okres zwrotu wyniósł:

3,2 roku.

Dłuższy okres zwrotu wynika między innymi z relatywnie wysokiej sprawności obecnie użytkowanej jednostki.

Silnik 37 kW – 2,7 MWh oszczędności rocznie

Dla silnika o mocy 37 kW potencjalna redukcja zużycia energii wyniosła około:

2,7 MWh rocznie.

Okres zwrotu inwestycji został oszacowany na około:

7 lat.

W tym przypadku analizowany silnik posiadał już klasę sprawności IE3. Różnica pomiędzy obecną jednostką a nowym silnikiem wysokosprawnym była więc mniejsza niż w przypadku starszych napędów.

Cztery analizowane silniki – łącznie 20,2 MWh rocznie

Suma potencjalnych oszczędności energii dla czterech przedstawionych wcześniej silników wynosi:

6,0 + 6,4 + 5,1 + 2,7 = 20,2 MWh rocznie.

Wartość 20,2 MWh rocznie dotyczy wyłącznie tych czterech konkretnych napędów.

Nie należy jej utożsamiać z całkowitym potencjałem energetycznym analizowanego zakładu, który w szerszym ujęciu został określony poprzez wskaźnik około 8 kWh oszczędności na tonę produktu.

To ważne rozróżnienie, ponieważ PreAudyt obejmował więcej niż cztery szczegółowo opisane urządzenia.

Nie zawsze największy silnik daje największą oszczędność

Analiza dobrze pokazuje, że sama moc silnika nie przesądza o opłacalności jego wymiany.

Silnik 37 kW miał znacznie dłuższy okres zwrotu niż jednostki 15 kW i 18,5 kW, ponieważ już przed modernizacją charakteryzował się stosunkowo wysoką sprawnością.

Najkrótszy okres zwrotu uzyskano dla silników:

15 kW – około 1,4 roku

oraz

18,5 kW – około 1,8 roku.

Dlatego modernizacja parku maszynowego powinna być poprzedzona analizą każdego napędu oddzielnie.

Nie zawsze najbardziej opłacalna jest wymiana największego silnika.

Silniki wysokosprawne a zużycie energii

Zastosowanie nowoczesnych silników o wysokiej klasie sprawności pozwala ograniczyć straty energii występujące podczas jej zamiany na energię mechaniczną.

W zakładach pracujących w sposób ciągły lub wielozmianowy różnica w sprawności może mieć szczególnie duże znaczenie.

Największego potencjału warto szukać wśród silników:

• pracujących przez dużą liczbę godzin,
• posiadających niższą klasę sprawności,
• starszych technologicznie,
• intensywnie obciążonych,
• generujących wysokie roczne zużycie energii.

Nie oznacza to jednak, że każdy starszy silnik powinien zostać automatycznie wymieniony.

Kluczowe znaczenie ma relacja pomiędzy kosztem modernizacji a możliwą do uzyskania oszczędnością energii.

Od oszczędności pojedynczego silnika do efektywności całego zakładu

Analiza pojedynczych napędów jest pierwszym krokiem. Z punktu widzenia przedsiębiorstwa najważniejszym efektem jest jednak zmniejszenie energochłonności całego procesu produkcyjnego.

Dlatego warto analizować zarówno:

oszczędność energii dla konkretnych silników wyrażoną w MWh/rok,

jak i:

zużycie energii w przeliczeniu na tonę produkcji.

W analizowanym przypadku ograniczenie zużycia energii o około 8 kWh/t przy produkcji około 400 ton dziennie daje potencjał rzędu:

1,15 GWh energii elektrycznej rocznie.

Przy przyjętej cenie energii wynoszącej 0,50 zł/kWh odpowiada to około:

576 tys. zł potencjalnej redukcji kosztów rocznie.

To właśnie wskaźnik oszczędności energii na jednostkę produkcji najlepiej pokazuje efekt modernizacji w skali całego procesu.

20,2 MWh i 1,15 GWh – dlaczego obie wartości są poprawne?

W artykule pojawiają się dwie wartości, które opisują dwa różne poziomy analizy.

20,2 MWh rocznie to suma potencjalnych oszczędności dla czterech szczegółowo przedstawionych silników.

Natomiast:

1,15 GWh rocznie wynika z szerszego potencjału ograniczenia zużycia energii określonego na poziomie około 8 kWh/t produktu przy przyjętej skali produkcji.

Nie ma więc między tymi wartościami sprzeczności.

Pierwsza opisuje cztery konkretne urządzenia, natomiast druga odnosi się do potencjalnego efektu w skali procesu produkcyjnego i większej grupy analizowanych napędów.

PreAudyt przed wymianą silników

Przed podjęciem decyzji o wymianie silników warto określić:

• obecne zużycie energii,
• liczbę godzin pracy,
• stopień obciążenia napędów,
• sprawność istniejących urządzeń,
• przewidywaną sprawność nowych silników,
• wartość możliwych oszczędności,
• koszt inwestycji,
• przewidywany okres zwrotu.

Dzięki temu można stworzyć kolejność modernizacji i rozpocząć od urządzeń, dla których inwestycja daje najlepszą relację kosztów do osiąganych oszczędności.

Białe certyfikaty jako dodatkowy element inwestycji

W analizie uwzględniono również możliwość wykorzystania białych certyfikatów, czyli świadectw efektywności energetycznej.

W przypadku kwalifikujących się inwestycji mogą one dodatkowo poprawić ekonomikę modernizacji.

Dlatego przy większych projektach warto oceniać nie tylko prosty zwrot wynikający z niższych kosztów energii, ale również dostępne mechanizmy wspierające przedsięwzięcia poprawiające efektywność energetyczną.

Efektywność energetyczna oparta na konkretnych danych

Analiza pokazuje, że modernizacja napędów może przynieść efekt widoczny zarówno na poziomie pojedynczych urządzeń, jak i całego procesu produkcyjnego.

W przypadku czterech szczegółowo przedstawionych silników potencjalna oszczędność wyniosła łącznie:

20,2 MWh energii rocznie.

W szerszej analizie potencjał ograniczenia zużycia energii został określony na poziomie:

około 8 kWh na każdą tonę produktu.

Przy produkcji około 400 ton dziennie i założeniu 360 dni pracy w roku daje to około:

1,15 GWh potencjalnej oszczędności energii elektrycznej rocznie.

Przy cenie energii wynoszącej 0,50 zł/kWh odpowiada to około:

576 000 zł potencjalnej redukcji kosztów energii w skali roku.

Takie dane pozwalają podejmować decyzje inwestycyjne na podstawie konkretnych wskaźników: rocznej oszczędności energii, zużycia energii na tonę produktu i przewidywanego okresu zwrotu.

MGE24 – analiza efektywności i modernizacja napędów

MGE24 wspiera zakłady przemysłowe w analizie efektywności energetycznej napędów oraz doborze i wdrażaniu silników wysokosprawnych.

Celem analizy nie jest wymiana każdego działającego silnika, lecz wskazanie tych napędów, których modernizacja może przynieść największy efekt energetyczny i ekonomiczny.

Od PreAudytu i określenia potencjału oszczędności, przez dobór odpowiednich silników, aż po realizację modernizacji – kluczowe jest określenie, ile energii i pieniędzy zakład może rzeczywiście zaoszczędzić w skali roku.