Jak obniżyć koszty utrzymania hali magazynowej?
Istnieje wiele nisko- i wysokokosztowych form modernizacji, które z pewnością przyniosą redukcję zużycia energii i obniżą koszty utrzymania hali magazynowej. W celu zmniejszenia zużycia energii w hali magazynowej zwykle należy przeprowadzić modernizację, której zakres w głównej mierze zależy od przeznaczenia obiektu.
Spis treści
- Lokalizacja regałów
- Koszty utrzymania a modernizacja oświetlenia
- Budowa instalacji fotowoltaicznej
- Odpowiednia termoizolacja budynku
- Energooszczędne systemy grzewcze
- Zastosowanie folii refleksyjnej w świetlikach
- Wymiana wentylatorów
- Rekuperacja w systemie wentylacji mechanicznej
- Montaż siłowników w klapach dymowych
- Automatyzacja systemów składowania
- Środki z białych certyfikatów
W magazynach wysokiego składowania najwięcej energii zazwyczaj zużywa się na oświetlenie, transport i ogrzewanie, zaś w mroźniach oraz chłodniach dużo energii pobierają agregaty chłodnicze. Obiekty produkcyjne, przez odbywające się w nich różnego rodzaju procesy technologiczne, charakteryzują się największym zapotrzebowaniem na energię elektryczną.
Właściciele hal bardzo często wynajmują jeden obiekt kilku najemcom, którzy odgrodzeni są od siebie przegrodami niezwiązanymi konstrukcyjnie z resztą budynku, często też nie mają możliwości własnej aranżacji przestrzeni. To wszystko przekłada się bezpośrednio na zużycie energii.
Lokalizacja regałów
Podczas zmiany aranżacji magazynu można rozważyć takie rozlokowanie regałów (o ile już tak nie jest), aby świetliki nie znajdowały się bezpośrednio nad nimi, lecz nad drogami komunikacyjnymi wewnątrz obiektu. W skrajnych przypadkach można przeanalizować zmianę miejsca położenia świetlików. Zabiegi te pozwolą zwiększyć ilość światła naturalnego docierającego do wnętrza magazynu, przez co zostanie zredukowany czas pracy oświetlenia elektrycznego.
Koszty utrzymania a modernizacja oświetlenia
Znaczącą redukcję zużycia energii można osiągnąć poprzez modernizację tradycyjnego oświetlenia na oświetlenie w technologii LED. Ma ono wielką przewagę technologiczną nad źródłami tradycyjnymi, czyli żarowymi, halogenkowymi, metalohalogenkowymi, fluorescencyjnymi i innymi wyładowczymi źródłami światła.
Przede wszystkim jest o wiele bardziej efektywne energetycznie, czyli z jednostki mocy elektrycznej uzyskuje się większy strumień świetlny. LED charakteryzuje się zdecydowanie dłuższą trwałością od pozostałych źródeł, sięgającą nawet 100 000 h, jest też znacznie łatwiejszy w sterowaniu. Wyróżnia się także wysokim wskaźnikiem oddawania barw − najczęściej powyżej 90 (na 100). Oprawy i źródła LED są dostępne w wielu wariantach temperatury barwowej −zazwyczaj od 3000 do prawie 7000 K.
Więcej o modernizacji oświetlenia tutaj:
Do tematu modernizacji oświetlenia można podejść na dwa sposoby: skupić się na prostej wymianie opraw 1:1 (dzięki czemu nie będzie konieczne prowadzenie nowych przewodów instalacji elektrycznej oświetlenia) lub przygotować nowy projekt oświetlenia, zmieniającego/redukującego liczbę punktów oświetleniowych (ta opcja zapewnia najlepsze efekty, oszczędność energii jest największa).
Dodatkowo oświetlenie można doposażyć w różnego rodzaju czujki ruchu czy światła dziennego, dzięki czemu natężenie oświetlenia będzie regulowane względem docierającego przez świetliki światła. Dobrą praktyką jest również podzielenie oświetlenia na kilka niezależnych stref.
Oświetlenie można także wyposażyć w tzw. inteligentny system. Obecnie najczęściej wykorzystywanymi systemami do sterowania oświetleniem są te bazujące na protokole DALI (ang. Digital Addressable Lightning Interface). Jest to protokół umożliwiający komunikację między elementami końcowymi instalacji – oprawami oświetleniowymi a systemem sterującym.
System umożliwia sterowanie pojedynczymi oprawami lub grupami opraw za pomocą urządzeń peryferyjnych lub komputera, przy wykorzystaniu przewodu dwużyłowego. Protokół DALI jest obecnie stosowany przez większość firm produkujących i sprzedających podzespoły oświetleniowe, a ponadto ma w zasadzie nieograniczone możliwości sterowania.
Umożliwia m.in.:
- sterowanie 64 oprawami (jedna magistrala DALI),
- sterowanie pojedynczymi oprawami,
- grupowanie opraw i sterowanie całymi grupami,
- komunikację dwukierunkową: wysyłanie informacji z zadanymi parametrami; przekazywanie informacji zwrotnych np. dotyczących awarii lub zużycia energii,
- tworzenie scen świetlnych,
- tworzenie harmonogramów,
- wykrywanie ruchu/obecności,
- dostosowywanie światła w pomieszczeniu z uwzględnieniem światła naturalnego z zewnątrz,
- ręczne włączanie/wyłączanie,
- sterowanie roletami,
- ściemnianie,
- współpracę z zegarem astronomicznym,
- w zasadzie nieograniczoną rozbudowę,
- dowolną konfigurację,
- integrację z systemem BMS budynku.
Na rynku dostępnych jest też wiele innych autorskich systemów producentów oświetlenia, które mają podobną funkcjonalność. Modernizacja oświetlenia na LED i zastosowanie inteligentnego systemu sterownia oświetleniem może spotęgować oszczędności energii elektrycznej do 80% względem pierwotnego stanu.
Zobacz też:
Modernizując oświetlenie, nie tylko redukuje się zużycie energii elektrycznej, ale również poprawia komfort pracy pracowników. Prawidłowo przeprowadzona modernizacja oświetlenia, w zależności od wysokości nakładów inwestycyjnych, powinna zwrócić się w okresie od 2 do 5 lat.
Budowa instalacji fotowoltaicznej
Kolejnym sposobem na redukcję zużycia energii elektrycznej w obiekcie magazynowym jest budowa instalacji fotowoltaicznej, która jest bardzo atrakcyjnym źródłem energii odnawialnej. Można ją zaimplementować do większości obiektów. Poziom oszczędności energii zależy od wielkości instalacji i bieżącego zapotrzebowania na energię. Najlepiej, aby produkcja energii pokrywała profil jej zużycia, co oznacza wysoki stopień autokonsumpcji energii.
Decyduje to o rentowości instalacji, ponieważ stawka zakupu energii elektrycznej i dystrybucji jest wyższa od stawki sprzedaży energii wprowadzanej do sieci. Dlatego ważne jest, aby wielkość dobranej instalacji PV była oparta na dokładnej analizie profilu zużycia energii.
Przeczytaj też:
Opisane działania modernizacyjne mają wymierny wpływ na oszczędność energii w obiektach magazynowych, co przekłada się na redukcję kosztów operacyjnych. Ponadto przeprowadzenie takich przedsięwzięć wpisuje się w strategię niskoemisyjną UE, która państwom członkowskim UE stawia za cel osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 roku.
Obiekty magazynowe charakteryzują się dużą powierzchnią dachów, które można wykorzystać pod instalację paneli. Zanim zadecyduje się jednak o ich montażu, należy przeanalizować wiele różnych czynników. Trzeba pamiętać, że większość z istniejących magazynów nie była projektowana pod kątem możliwości posadowienia na nich paneli PV.
Hale magazynowe w centrach logistycznych są zazwyczaj budowane w konstrukcji lekkiej, a konstrukcja dachu często wykonana ze stalowych elementów (takich jak dźwigary i płatwie), między którymi są dość znaczne odstępy. Dodatkowo poszycie, składające się najczęściej z blachy trapezowej, wełny mineralnej i membrany, również ma swoje ograniczenia obciążenia. Pojawia się więc pytanie, czy konstrukcja wytrzyma dodatkowe obciążenie od instalacji PV.
Dlatego przed przystąpieniem do realizacji, należy zlecić ekspertyzę/opinię konstrukcyjną nośności dachu, która wykaże, jakie są dopuszczalne dodatkowe obciążenia dachu. Dla nowych obiektów z reguły wynosi ono ok. 0,25 kN/m2, a to zbyt mało dla standardowego systemu balastowego.
Jeśli zostanie on posadowiony na membranie, pod którą znajduje się wełna mineralna, może powodować zapadanie się powierzchni dachu. Od niedawna na rynku dostępne są systemy montażowe lekkie, w których do instalacji profili aluminiowych wykorzystuje się tzw. stopy lub paski z membrany, które zgrzewa się do istniejącej membrany. Dzięki temu ciężar gotowej instalacji PV nie przekracza 0,12 kN/m2, a takie obciążenie jest akceptowalne dla większości obiektów.
Przed przystąpieniem do realizacji instalacji PV należy zlecić ekspertyzę/opinię konstrukcyjną nośności dachu, która wykaże, jakie są dopuszczalne dodatkowe obciążenia dachu. Dla nowych obiektów z reguły wynosi ono ok. 0,25 kN/m2, a to zbyt mało dla standardowego systemu balastowego.
Jeśli zostanie on posadowiony na membranie, pod którą znajduje się wełna mineralna, może powodować zapadanie się powierzchni dachu. Od niedawna na rynku dostępne są systemy montażowe lekkie, w których do instalacji profili aluminiowych wykorzystuje się tzw. stopy lub paski z membrany, które zgrzewa się do istniejącej membrany. Dzięki temu ciężar gotowej instalacji PV nie przekracza 0,12 kN/m2, a takie obciążenie jest akceptowalne dla większości obiektów.
Potencjalnie duża powierzchnia pod instalację PV po dogłębnej weryfikacji może zostać zredukowana z uwagi na konieczność zachowania odpowiednich odstępów od świetlików, instalacji odgromowej i innych elementów znajdujących się na dachu. Wobec tego moc instalacji może się diametralnie zmniejszyć.
Instalację o mocy do 50 kWp można zbudować bez żadnych pozwoleń, wystarczy ją zgłosić do operatora sieci dystrybucyjnej. Zaś dla instalacji powyżej 50 kWp konieczne jest uzyskanie tzw. warunków przyłączeniowych od dystrybutora sieci elektroenergetycznej, na które w praktyce czeka się ok. roku.
Coraz częściej zdarzają się jednak odmowy wydania warunków związane z potrzebą modernizacji sieci. Oprócz tego niezbędne jest uzyskanie pozwolenia na budowę. To zazwyczaj nie stanowi większego problemu, chyba że zapisy w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego (MPZP) ograniczają moc PV do 100 kWp. Zapis ten budzi dużo kontrowersji i rozbieżności w interpretacji. Sam proces budowy instalacji trwa ok. 3 miesięcy w przypadku instalacji o mocy 1 MWp.
Budując instalację powyżej 1 MWp, oprócz wyżej wymienionych procedur należy uzyskać koncesję na wytwarzanie energii elektrycznej, którą wydaje Urząd Regulacji Energetyki (URE).Prawidłowo dobrana instalacja fotowoltaiczna z wysokim poziomem autokonsumpcji powinna zwrócić się inwestorowi w okresie ok. 5 lat.
Odpowiednia termoizolacja budynku
Z punktu widzenia potencjalnych strat ciepła w budynku magazynowym należy rozważyć docieplenie ścian i stropu. Ściany hal obecnie najczęściej buduje się z płyt warstwowych, gdzie warstwę izolacji stanowi pianka PIR mająca odpowiednie parametry izolacyjne. Do izolacji dachu wykorzystuje się podobne płyty lub wełnę mineralną, która jest niepalna, co ma duże znaczenie przy planowaniu montażu instalacji fotowoltaicznej.
Odpowiednio zaizolowany magazyn z pewnością zredukuje zużycie ciepła, przez co będzie bardziej energooszczędny. Okres zwrotu poniesionych nakładów na docieplenie przegród zewnętrznych w halach wynosi 10−20 lat, w zależności od stanu przegrody przed modernizacją.
Energooszczędne systemy grzewcze
W wielkopowierzchniowych halach magazynowych mamy do czynienia z dużymi stratami ciepła w krótkim czasie, które głównie wynikają z otwierania bram dokowych. Oszczędna eksploatacja tego typu budynków wymaga okresowego obniżania temperatury, a następnie szybkiego jej podnoszenia. Decydując się więc na modernizację systemu grzewczego w halach wielkopowierzchniowych, należy zwrócić uwagę nie tylko na koszty inwestycyjne, lecz także wynikające z późniejszej eksploatacji i konserwacji.
- Ogrzewanie konwekcyjne wodne
Było ono wykorzystywane w starych halach magazynowych, a rolę odbiorników ciepła odgrywały rury grzewcze lub tradycyjne grzejniki. Ten typ ogrzewania jest jednak mało efektywny, gdyż aby ogrzać dolną partię obiektu, w której przebywają ludzie, trzeba podnieść temperaturę całej objętości powietrza.
Jednocześnie wiąże się on z wysokimi stratami ciepła przez przegrody budowlane oraz bardzo długim czasem potrzebnym do uzyskania wymaganej temperatury wewnątrz magazynu. Bardziej efektywne systemy ogrzewania hal przemysłowych to ogrzewanie powietrzne, radiacyjne, a także gazowe promienniki podczerwieni lub elektryczne.
- Ogrzewanie powietrzne hal
W ogrzewaniu powietrznym − nadmuchowym wykorzystuje się wymienniki ciepła np. nagrzewnice lub aparaty grzewczo-wentylacyjne oraz wentylatory. Wszystkie elementy składowe urządzenia znajdują się w jednej obudowie. W tym rodzaju ogrzewania energia cieplna odbierana jest od czynnika grzewczego i przekazywana do otoczenia. Wentylator wymusza obieg powietrza – jest ono zasysane i kierowane do wymiennika ciepła, gdzie, omywając jego powierzchnię, odbiera ciepło i następnie trafia do pomieszczenia.
Nagrzewnice powietrzne mają wysokie współczynniki wymiany ciepła, co przekłada się na wysoką efektywność ogrzewania. Dzięki specjalnej konstrukcji dyfuzorów oraz przepustnic ciepłe powietrze jest równomiernie rozprowadzane i kierowane tam, gdzie potrzeba.
Na rynku dostępne są nagrzewnice, które mogą być zasilane przez wodę, parę, gaz, olej lub energię elektryczną. W modelach wodnych i parowych powietrze ogrzewane jest przez gorącą wodę (parę) przepływającą przez wymiennik. Niektóre modele przystosowane są także do zasilania wodą lodową, co w okresach wysokich temperatur pozwala również chłodzić pomieszczenia. W nagrzewnicach olejowych i gazowych ciepło przenoszone jest do wymiennika przez spaliny, powstałe w wyniku spalania. W porównaniu do nagrzewnic wodnych ich zaletą jest szybkość reakcji.
Aby zapewnić optymalne działanie systemu, stosowane są automatycznie przestawiane urządzenia wylotowe i nawiewniki wirowe. Nowoczesne napędy wentylatorów wykorzystują energooszczędne silniki elektronicznie komutowane EC, które w porównaniu z tradycyjnymi pobierają o 40% mniej energii elektrycznej.
- Ogrzewanie radiacyjne
Systemy radiacyjne wykorzystują promienniki podczerwieni. Dzięki nim urządzenia nie ogrzewają bezpośrednio powietrza, ciepło dociera bezpośrednio do określonych powierzchni bądź też osób znajdujących się w polu promieniowania, od których wtórnie ogrzewane jest powietrze. Nośnik energii (promieniowanie podczerwone) przenika przez powietrze praktycznie bez strat, nie powodując jego ogrzania.
Ten system ogrzewania charakteryzuje się małą bezwładnością, jest ceniony jako ekonomiczne źródła ciepła dla wysokich wnętrz. Utrzymanie niskiej temperatury powietrza na dużych wysokościach obiektu oraz odpowiedniej w strefach przebywania ludzi wpływa na znaczne zmniejszenie kosztów poniesionych na jego ogrzewanie. Najczęściej wykorzystywane są gazowe i elektryczne promienniki podczerwieni.
Przeczytaj też o:
Zastosowanie folii refleksyjnej w świetlikach
W magazynach wyposażonych w świetliki, w celu zmniejszenia zapotrzebowania energii do produkcji chłodu dla obiektu można zastosować folie refleksyjne. Świetliki, z uwagi na swoją przezierność i wysoki współczynnik przenikania promieniowania słonecznego g, stanowią istotne źródło zysków ciepła. Należy pamiętać, że zastosowanie folii przeciwsłonecznej wpływa na przenikanie światła widzialnego do pomieszczeń, a w konsekwencji na poziom natężenia oświetlenia na powierzchni roboczej. Może to wymuszać dodatkowe sztuczne doświetlenie obiektu. Średni okres zwrotu nakładów z powyższego przedsięwzięcia wynosi do 5 lat.
Wymiana wentylatorów
Często zdarza się, że współczynniki mocy właściwej zainstalowanych wentylatorów wyciągowych w budynkach przekraczają wartości dopuszczalne przez przepisy techniczno-budowlane. Wysokie zapotrzebowanie wentylatorów na moc, w połączeniu z ich pracą ze stałą wydajnością i brakiem możliwości regulacji strumienia powietrza nawiewanego i czasu pracy wentylatorów z obniżeniem wydajności, powoduje znaczące zużycie energii elektrycznej do wywołania ruchu powietrza w systemie wentylacji mechanicznej.
Wymieniając wentylatory wyciągowe bądź wentylatory w centralach wentylacyjnych nawiewno-wywiewnych, można je dodatkowo wyposażyć w falowniki silników, pozwalające na zmianę wydajności wentylatorów w zależności od potrzeb i ustalenie harmonogramów pracy uwzględniających obniżenie strumienia powietrza wentylacyjnego w określonych godzinach. W przypadku, gdy w obiekcie zainstalowany jest system do zarządzania energią, urządzenia te można zintegrować z istniejącym systemem BMS i w niskokosztowy sposób zmniejszyć zużycie energii.
Rekuperacja w systemie wentylacji mechanicznej
Centrale wentylacji mechanicznej można wyposażyć w wymiennik ciepła (przeciwprądowy, krzyżowy lub obrotowy), który zmniejszy koszt ogrzewania. Najbardziej efektywne są wymienniki przeciwprądowe, które są w stanie odzyskać 90% ciepła z powietrza wywiewanego. Dzięki temu świeże, nawiewane do budynku powietrze jest ciepłe. Takie rozwiązanie systemu wentylacyjnego przynosi duże oszczędności w eksploatacji obiektu.
Montaż siłowników w klapach dymowych
Kolejnym sposobem na oszczędności energii i jej kosztów jest montaż siłowników w świetlikach i klapach dymowych. Dzięki temu budynek może być naturalnie chłodzony poprzez wentylację pomieszczeń. Klapy dymowe i świetliki otwierane są automatycznie, gdy temperatura powietrza zewnętrznego jest niższa od temperatury powietrza wewnątrz budynku. Różnica temperatury będzie wówczas siłą napędową ruchu powietrza, które odprowadzi zyski ciepła zakumulowane w budynku.
Czytaj też:
- Świetlik dachowy - światło naturalne w obiektach przemysłowych
- Klapy dymowe - elementy ochrony przeciwpożarowej obiektów przemysłowych
Automatyzacja systemów składowania
Automatyzacja systemów składowania to nowoczesne rozwiązanie realnie redukujące zużycie energii w obiekcie magazynowym. Automatyczne urządzenia przeładunkowe emitują mniej zanieczyszczeń niż np. wózki widłowe z silnikami spalinowymi. Całkowicie zautomatyzowane magazyny mogą funkcjonować w ciemności, co pozwala ograniczyć zużycie energii elektrycznej w obszarze oświetlenia.
Środki z białych certyfikatów
Jednym ze sposobów pozyskania dodatkowych środków finansowych jest zdobycie białych certyfikatów. W tym celu przygotowuje się audyt efektywności energetycznej. Świadectwa efektywności energetycznej (białe certyfikaty) wydawane są wyłącznie dla planowanych (przyszłych) projektów służących poprawie efektywności energetycznej. Oszczędność energii, uzyskana w trakcie realizacji takiego przedsięwzięcia (lub przedsięwzięć tego samego rodzaju), musi być równa bądź większa niż 10 ton oleju ekwiwalentnego, czyli 116,30 MWh średnio w ciągu roku.
Przygotowany wniosek wraz z audytem składa się do URE (Urzędu Regulacji Energetyki). Po uzyskaniu białych certyfikatów można je spieniężyć na Towarowej Giełdzie Energii (TGE). Wartość jednego białego certyfikatu wynosi obecnie ok. 2400 zł (dane z 11.04.2022). Według obowiązującej ustawy o efektywności energetycznej certyfikaty te są wydawane bezterminowo.
Oznacza to, że można je spieniężyć w dowolnym momencie. Należy pamiętać, że białe certyfikaty dotyczą modernizacji poprawiających efektywność energetyczną i nie obejmują inwestycji związanych z odnawialnymi źródłami energii takimi jak instalacje PV. Wykaz przedsięwzięć modernizacyjnych, dla których można ubiegać się o białe certyfikaty, podany jest w Obwieszczeniu Ministra Energii z dnia 30 listopada 2021 r. w sprawie szczegółowego wykazu przedsięwzięć służących poprawie efektywności energetycznej.
