Optymalizacja efektywności energetycznej przemysłu. Niemal tysiąc ton CO2 mniej. Case study

Przemysł, zwłaszcza ciężki, zmaga się z wieloma wyzwaniami. Wysokie ceny energii, opłaty za emisję CO2, czy nowe standardy raportowania wpływu na środowisko to tylko niektóre z najbardziej istotnych zmian w ostatnich latach. Dlatego gospodarowanie każdą kilowatogodziną w możliwie najbardziej efektywny sposób jest dziś nie tylko kwestią oszczędności, ale „być albo nie być” – zwłaszcza gdy zużycie energii w firmie sięga rocznie kilku tysięcy megawatogodzin.

Spis treści

1. Energia elektryczna i cieplna – stan zastany
2. Audyt energetyczny
3. Pompy ciepła i instalacja fotowoltaiczna – większa niezależność energetyczna
4. Bilans energetyczny wprowadzonych rozwiązań
5. Przebieg transformacji

Biorąc pod uwagę obecną sytuację kolejne podmioty z obszaru przemysłu skłaniają się ku poprawie efektywności energetycznej, chętnie korzystając przy tym ze wsparcia partnerów, którzy mogą nie tylko wesprzeć je ekspertyzą, ale również sfinansować i wdrożyć przedsięwzięcie. Między innymi na tym polega współpraca z podmiotem działającym w modelu ESCO. Oto jak z podobnej współpracy korzysta jeden z dużych zakładów motoryzacyjnych w Polsce.

Energia elektryczna i cieplna – stan zastany

Zakład, o którym mowa, płaci za energię elektryczną oraz cieplną rocznie kilka milionów złotych. W związku z tym, że energię cieplną pozyskuje z pobliskiej ciepłowni opalanej węglem, przyczynia się on rocznie do emisji kilku tys. ton CO2 do atmosfery.

Ciepło, które trafia do węzłów cieplnych fabryki, zużywane jest głównie do ogrzewania hal i pomieszczeń zakładu w sezonie zimowym, a w mniejszym stopniu do podgrzewania wody na cele użytkowe. Większość zużywanej energii elektrycznej pochłaniają z kolei procesy produkcyjne, w których wykorzystywane są nieefektywnie pracujące sprężarki powietrza. Pozostała część energii elektrycznej trafia do układów chłodzenia w obiegach wody lodowej oraz do systemu wentylacji HVAC opartego na centralach wentylacyjnych nawiewno-wywiewnych. W zakładzie działa system zarządzenia energią BMS, lecz tylko częściowo – kontroluje on wybrane elementy infrastruktury technicznej.

Wyzwaniem jest więc zmniejszenie zużycia energii cieplnej i elektrycznej, a przy tym możliwie jak największe zredukowanie emisji dwutlenku węgla.

Audyt energetyczny

Pierwszym krokiem ku zmianom była wizja lokalna i konsultacja z kierownikiem technicznym zakładu. Audyt energetyczny potwierdził, że do zwiększonego zużycia energii przyczyniają się m.in. nieefektywnie eksploatowane sprężarki powietrza, które nie były wyposażone w system nadrzędnego zarządzania ich pracą. Dodatkowo blisko 70% energii zużywanej w maszynowniach sprężarkowych tracone jest w formie ciepła odpadowego.

Działania rozpoczęto od zmniejszenia zapotrzebowania na energię elektryczną i cieplną poprzez rekomendację odzysku ciepła odpadowego ze sprężarek powietrza, jak również rozszerzenie systemu BMS na całą infrastrukturę zakładu. Objął on nie tylko wybrane elementy oświetlenia czy wentylacji, ale całość systemów wraz z kontrolą pozbawionych efektywnego sterowania sprężarek powietrza. Dzięki temu zakład uzyskał możliwość optymalizacji pracy najbardziej wymagających energetycznie urządzeń i instalacji, a co za tym idzie, większą kontrolę nad zużyciem energii elektrycznej.

W dalszej redukcji strat ciepła ważnym krokiem było rozważenie zastosowania urządzeń do destratyfikacji ciepła kumulowanego i traconego w wysokich halach poprzez przenikanie przez stropy i zadaszenia. Wykorzystanie zasobów energii, które dotąd były tracone, przełożyło się na mniejsze zapotrzebowanie na ciepło. Do nowych warunków dostosowano więc nowoczesne rozwiązania z obszaru źródeł grzewczych oparte na pompach ciepła. Zastąpiły one dotychczasowe wysokoemisyjne źródła ciepła. Efektem było znaczące ograniczenie emisji dwutlenku węgla.

Pompy ciepła i instalacja fotowoltaiczna – większa niezależność energetyczna

Można pomyśleć, że zastosowanie pomp ciepła w sytuacji, gdy szukamy sposobów na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej jest kontrintuicyjne. A jednak przewidywane oszczędności sprawiają, że w ogólnym bilansie zamontowanie ich będzie opłacalnym rozwiązaniem. Ponadto, aby osiągnąć maksymalne oszczędności, nowe rozwiązania otrzymają wsparcie z instalacji fotowoltaicznej o mocy 1 MW umieszczonej w pobliżu zakładu. Dzięki temu efekt dekarbonizacji zostanie zachowany, a zapotrzebowanie na energię elektryczną z „zewnątrz” ulegnie zmniejszeniu, zwiększając bezpieczeństwo i niezależność zakładu w razie niezapowiedzianych wyłączeń.

Przeczytaj także:

• Gwarancje Pochodzenia a rzeczywistość energetyczna - dlaczego potrzebujemy czegoś więcej niż samych certyfikatów?
• Czy zakup energii odnawialnej dla firm to już obowiązek?
• Europejski Zielony Ład jako szansa na stabilizację rynku energetycznego
• Farmy wiatrowe i instalacje fotowoltaiczne - na jakich terenach najlepiej budować? Jakie warunki lokalizacji powinny być spełnione?

Bilans energetyczny wprowadzonych rozwiązań

Jeszcze przed wliczeniem do bilansu instalacji fotowoltaicznej, określono, że emisje w zakładzie ulegną zmniejszeniu o ok. 12% – to oznacza, że rocznie zakład będzie emitował prawie tysiąc ton dwutlenku węgla mniej niż przed transformacją. Dzięki kompleksowej modernizacji, zapotrzebowanie na energię zmniejszy się aż o 25%. To z kolei pozwoli rocznie zaoszczędzić kilkaset tysięcy złotych.

Przebieg transformacji

Istotną korzyścią dla decydentów jest również fakt, że transformacja odbywa się bez konieczności inwestowania środków z własnego budżetu. Kluczowe jest wsparcie firmy działającej w modelu ESCO, GreenYellow, która przeprowadza proces od audytu, przez zaprojektowanie modelu oszczędności i koniecznych optymalizacji, aż do planowanego wdrożenia zaproponowanych rozwiązań optymalizacyjnych oraz wykonania instalacji fotowoltaicznej, wraz z zapewnieniem serwisu i utrzymania należytego stanu technicznego po uruchomieniu. Sam zakład nie płaci ani złotówki z budżetu – wypracowane oszczędności pozwalają na spłacenie pracy partnera i kosztów transformacji. Partnerska współpraca z  GreenYellow, która zakłada konserwację i bieżące monitorowanie efektywności energetycznej wprowadzonych zmian trwać będzie przez okres kilku lat. Po tym czasie wykonane instalacje i urządzenia przejdą na własność zakładu.