2009_11_30_CARE_Best_Practices_CZ2.23 MB

Komentáře

Transkript

2009_11_30_CARE_Best_Practices_CZ2.23 MB
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Projekt:
Vydání:
Datum:
CARE+ (Grant Agreement IEE/07/827)
Výstup D9, součást pracovního balíčku 5
27. listopadu 2009
Výhradní odpovědnost za obsah této publikace nesou její autoři. Obsah nemusí být nutně
v souladu s názory Evropského společenství. Evropská komise nenese zodpovědnost za jakékoli užití,
které může vycházet z informací zde obsažených.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Co je to CARE+
Mezinárodní chemický průmysl podporuje již mnoho let odpovědný přístup k životnímu prostředí
jako součást svých všeobecných provozních povinností. Cefic, Evropská rada chemického průmyslu,
byla od začátku nejvýznamnějším zástupcem odvětví při prosazování tohoto úsilí prostřednictvím
iniciativy "Responsible Care". Projekt CARE+ je komplementární iniciativa se zaměřením na efektivní
využívání energie ve velkém počtu malých a středních chemických podniků v celé Evropě. CARE+ má
za cíl:





vyvinout, otestovat a nabízet zvyšování energetické efektivity pro malé a střední podniky
v rámci evropského chemického průmyslu;
šířit informace o energeticky účinných technologiích a systémech hospodaření s energií pro
malé a střední podniky (např. osvědčené postupy);
prostřednictvím školení a auditů pomáhat malým a středním podnikům odhalovat rezervy
v energetické efektivity a zvyšování finanční efektivity za pomoci nových postupů
a technologií;
rozvíjet speciální investiční programy s cílem usnadnit realizaci identifikovaných opatření
v oblasti energetické efektivity u malých a středních podniků;
zvýšit úroveň energetické efektivity tohoto odvětví.
Vysoké ceny energií a nelítostná globální konkurence jsou stimulem ke zvyšování energetické
efektivity v chemickém průmyslu, protože cena energie představuje významnou část struktury
nákladů chemického průmyslu. Nicméně, potenciál pro zvyšování energetické efektivity zde zůstává,
a to zejména v malých a středních podnicích, kde spotřeba energie není vždy vnímána jako hlavní
nákladový faktor, ani identifikována jako prioritní. Proto je tento projekt navržen tak, aby překlenul
propast mezi realizovatelnou a současnou praxí.
Iniciativa CARE+ je financována a podporována Evropskou komisí jako součást rámce "Inteligentní
energie pro Evropu".
Tato příručka tvoří spolu s "Osvědčenými postupy pro dsoažení energetické efektivity" nezbytnou
součást CARE+ jako hlavní nástroj pro malé a střední podniky ke zlepšování energetické efektivity.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBSAH
ČÁST B.
Úvod: jak používat příručku „Osvědčené postupy pro dosažení
energetické efektivity“. ....................................................................... 7
Osvědčený postup 1 Jak využívat program na hospodaření s energií ................................... 7
OP 1 1. Proč hospodařit s energií? ............................................................................................ 7
OP 1 2. Jak nastavit program hospodaření s energií ................................................................. 9
OP 1 2.1.
Krok A: vstupní energetický průzkum ................................................................... 9
OP 1 2.2.
Krok B: Plán hospodaření s energií .................................................................... 10
OP 1 2.3.
Krok C: Úloha managementu podniku ................................................................ 10
OP 1 2.4.
Krok D: nastavení programu hospodaření s energií ........................................... 10
OP 1 3. Jak pracovat s programem hospodaření s energií ...................................................... 11
OP 1 3.1.
Úvod.................................................................................................................... 11
OP 1 3.2.
Krok 1: Posouzení Hospodaření s energií .......................................................... 12
OP 1 3.3.
Krok 2: Stanovení cílů pro úsporu energie ......................................................... 13
OP 1 3.4.
Krok 3: Příprava akčního plánu .......................................................................... 15
OP 1 3.5.
Krok 4: Realizace akčního plánu ........................................................................ 16
OP 1 3.6.
Krok 5: Monitorování a hodnocení výsledků....................................................... 16
OP 1 3.7.
Krok 6: Vyhodnocení a komunikace výsledků .................................................... 16
OP 1 3.8.
Krok 7: Přezkum hospodaření s energií ............................................................. 17
OP 1 4. Další informace............................................................................................................ 17
OP 1 4.1.
Vnitřní návratnost ................................................................................................ 17
OP 1 4.2.
Literatura ............................................................................................................. 18
Osvědčený postup 2 Jak účtovat a analyzovat spotřebu energie .......................................... 19
OP 2 1. Úvod ............................................................................................................................ 19
OP 2 2. Důležitá data a údaje ................................................................................................... 19
OP 2 3. Analýza nákladů na energii ......................................................................................... 19
OP 2 4. Vyšší výhřevnost (HHV) a nižší výhřevnost (LHV) ...................................................... 19
OP 2 5. Účtování spotřeby energie .......................................................................................... 20
OP 2 6. Standardizace různých forem energie ........................................................................ 23
OP 2 7. Energetické převodní součinitele ................................................................................ 24
OP 2 7.1.
Převody jednotek ................................................................................................ 24
OP 2 8. Co má být analyzováno a jak? .................................................................................... 26
OP 2 8.1.
Úvod.................................................................................................................... 26
OP 2 8.2.
Měrná spotřeba energie na jednotku finálního produktu nebo produktového mixu
........................................................................................................................... 26
OP 2 8.3.
Měrná spotřeba energie ve vztahu k referenční hodnotě v referenčním roce ... 26
OP 2 8.4.
Zátěžové profily k identifikaci špiček odběrů ...................................................... 27
OP 2 8.5.
Spotřeba energie budov ve vztahu k venkovní teplotě ....................................... 28
OP 2 9. Další informace............................................................................................................ 28
OP 2 9.1.
Literatura ............................................................................................................. 28
Osvědčený postup 3 Provozování energetického informačního systému ............................ 29
OP 3 1. Úvod ............................................................................................................................ 29
OP 3 1.1.
Hledání optimálního řešení ................................................................................. 29
OP 3 2. Výstupy ........................................................................................................................ 29
OP 3 3. Prvky energetického informačního systému ............................................................... 29
OP 3 4. Nedílná součást systému řízení výroby....................................................................... 30
OP 3 5. Kvalita a sběr dat ......................................................................................................... 30
OP 3 6. Které údaje mají být monitorovány? ............................................................................ 30
OP 3 7. Další informace............................................................................................................ 30
Osvědčený postup 4 Jak zlepšit výrobu páry ........................................................................... 31
OP 4 1. Úvod ............................................................................................................................ 31
OP 4 2. Hraniční limity, měření a definice ................................................................................ 31
OP 4 3. Úspory energie v oblasti výroby a distribuce páry ....................................................... 32
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 4 3.1.
Tlak, teplota a výroba páry ................................................................................. 32
OP 4 3.2.
Tepelné ztráty zásobníků kotlů ........................................................................... 33
OP 4 3.3.
Spotřeba energie v kotelně ................................................................................. 36
OP 4 3.4.
Ztráty vyzařováním ............................................................................................. 36
OP 4 3.5.
Provoz odplyňovače ........................................................................................... 36
OP 4 3.6.
Odkalování kotle ................................................................................................. 36
OP 4 3.7.
Sání spalovacího vzduchu .................................................................................. 37
OP 4 3.8.
Distribuce páry .................................................................................................... 37
OP 4 3.9.
Recyklace kondenzátu ........................................................................................ 37
OP 4 3.10. Inspekce a oprava parních ventilů ...................................................................... 39
OP 4 3.11. Využívání parního systému na výrobu elektrické energie. ................................. 39
OP 4 3.12. Optimalizace vodního hospodářství ................................................................... 40
OP 4 4. Seznam doporučených opatření ................................................................................. 41
OP 4 5. Další informace............................................................................................................ 42
OP 4 5.1.
Literatura ............................................................................................................. 42
Osvědčený postup 5 Jak ušetřit energii pří výrobě stlačeného vzduchu .............................. 43
OP 5 1. Úvod ............................................................................................................................ 43
OP 5 2. Posouzení aktuální výroby a použití stlačeného vzduchu .......................................... 43
OP 5 2.1.
Blokový diagram s hlavními komponenty systému ............................................. 43
OP 5 2.2.
Určení spotřeby stlačeného vzduchu a elektrické energie ................................. 43
OP 5 2.3.
Vypracování tlakového profilu............................................................................. 44
OP 5 2.4.
Přehled výroby stlačeného vzduchu ................................................................... 44
OP 5 2.5.
Úniky a ztráty ...................................................................................................... 45
OP 5 3. Stanovení spotřeby energie a nákladů na výrobu stlačeného vzduchu ...................... 45
OP 5 4. Příležitosti ke snižování spotřeby stlačeného vzduchu ............................................... 46
OP 5 4.1.
Alternativy k používání stlačeného vzduchu ....................................................... 46
OP 5 4.2.
Efektivnější vzduchová technika ......................................................................... 46
OP 5 4.3.
Optimalizace dodávky stlačeného vzduchu ........................................................ 47
OP 5 4.4.
Optimalizace provozu vzduchových kompresorů ............................................... 47
OP 5 4.5.
Pravidelný servis a údržba komponentů systému stlačeného vzduchu ............. 47
OP 5 5. Další možnosti úspory stlačeného vzduchu ................................................................ 48
OP 5 6. Seznam doporučených opatření ................................................................................. 48
OP 5 7. Další informace............................................................................................................ 49
OP 5 7.1.
Literatura ............................................................................................................. 49
Osvědčený postup 6 Jak snížit energetickou náročnost budov ............................................. 50
OP 6 1. Úvod ............................................................................................................................ 50
OP 6 2. Měření a trendy spotřeby energie v budovách ............................................................ 50
OP 6 3. Ovlivňující faktory a indikátory výkonu ........................................................................ 50
OP 6 4. Měření teploty .............................................................................................................. 50
OP 6 5. Topení, větráni a klimatizace (HVAC - heating, ventilating, air-conditioning) ............. 52
OP 6 5.1.
Definujte a pokud možno snižujte nároky ........................................................... 52
OP 6 5.2.
Problematika údržby ........................................................................................... 53
OP 6 5.3.
Optimalizace provozu ......................................................................................... 53
OP 6 5.4.
Minimalizace úniku tepla ..................................................................................... 53
OP 6 5.5.
Minimalizace výroby tepla ................................................................................... 53
OP 6 5.6.
Rekuperace tepla a další možnosti úspory energie ........................................... 53
OP 6 6. Seznam doporučených opatření ................................................................................. 54
OP 6 7. Další informace............................................................................................................ 56
OP 6 7.1.
Literatura ............................................................................................................. 56
Osvědčený postup 7 Jak zlepšit energetickou efektivitu motorů a pohonů ........................ 57
OP 7 1. Úvod ............................................................................................................................ 57
OP 7 2. Provozní charakteristiky střídavých elektrických motorů ............................................. 57
OP 7 3. Třídy účinnosti motorů a zásady jejich používání v EU ............................................... 57
OP 7 4. Správa motorů ............................................................................................................. 58
OP 7 4.1.
Seznam motorů .................................................................................................. 58
OP 7 4.2.
Spouštěcí profily ................................................................................................. 59
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
OP 7
5. Hlavní oblasti zvyšování energetické efektivity ........................................................... 59
5.1.
Příklad pro motory třídy EFF1............................................................................. 59
6. Jak zlepšit efektivitu naddimenzovaných pohonných systémů ................................... 60
6.1.
Výměna oběžných kol naddimenzovaných čerpadel ......................................... 60
6.2.
Výměna velkých nebo poddimenzovaných motorů ............................................ 61
7. Technologie regulovaných pohonů ............................................................................. 61
7.1.
Mechanické a hydraulické regulované pohony................................................... 61
7.2.
Pohon s proměnnými otáčkami na bázi vířivých proudů .................................... 61
7.3.
Více rychlostní motory ........................................................................................ 61
7.4.
Invertory .............................................................................................................. 62
8. Výhody a možnosti regulovaných pohonů .................................................................. 63
8.1.
Využití točivého momentu................................................................................... 63
8.2.
Pumpy ................................................................................................................. 63
8.3.
Vzduchové ventilátory ......................................................................................... 63
8.4.
(Vzduchové) kompresory .................................................................................... 64
9. Další informace............................................................................................................ 65
9.1.
Literatura ............................................................................................................. 65
Osvědčený postup 8 Jak zlepšit energetickou efektivitu výrobní jednotky .......................... 66
OP 8 1. Úvod ............................................................................................................................ 66
OP 8 2. Výrobní oblasti s potenciálem ke zlepšení energetické efektivity. .............................. 66
OP 8 2.1.
Destilace ............................................................................................................. 66
OP 8 2.2.
Odpařování ......................................................................................................... 66
OP 8 2.3.
Sušení ................................................................................................................. 66
OP 8 3. Úspory energie s využitím membránové technologie ................................................. 67
OP 8 4. Zařízení na rekuperaci tepla ........................................................................................ 67
OP 8 5. Analýza rekuperace tepla ............................................................................................ 68
OP 8 5.1.
Analýza minimálního tepelného příkonu a požadavky na výkon chlazení ........ 68
OP 8 6. Seznam doporučených opatření ................................................................................. 71
OP 8 7. Další informace............................................................................................................ 72
OP 8 7.1.
Literatura ............................................................................................................. 72
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
ČÁST B.
Úvod: jak používat příručku „Osvědčené postupy pro
dosažení energetické efektivity“.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické efektivity jsou součástí příručky „Energetická efektivita“
a má dvě hlavní části, které mohou být používány samostatně:
 Průvodce samohodnocením energetické efektivity, který vás provede krok za krokem
hodnocením energetické efektivity;
 Osvědené postupy, které se zaměřují na klíčové oblasti energetické efektivity v chemickém
průmyslu - malých a středních podnicích a popisuje nejlepší aplikace v rámci energetické
efektivity v různých oblastech.
Vzhledem k rozmanitosti chemického průmyslu se osvědčené postupy zaměřují na obecnější opatření
v oblasti energetické efektivity, spíše než na velmi specifická opatření ke zlepšení procesů. Toto
zaměření je důležité, protože významné úspory energie, lze dosáhnout prostřednictvím opatření
na zvýšení energetické efektivity u procesů jako výroba páry a výroba stlačeného vzduchu, cílené
sledování, zlepšení izolací a opatření pro průmyslové budovy, jako je osvětlení a kontrola proudění
vzduchu.
Osvědčené postupy (OP) pokrývají následující oblasti:
OP 1
Jak využívat program na hospodaření s energií
OP 2
Jak účtovat a analyzovat spotřebu energie
OP 3
Provozování energetického informačního systému
OP 4
Jak zlepšit výrobu páry
OP 5
Jak ušetřit energii při výrobě stlačeného vzduchu
OP 6
Jak snížit energetickou náročnost budov
OP 7
Jak zlepšit energetickou efektivitu motorů a pohonů
OP 8
Jak zlepšit energetickou efektivitu výrobní jednotky
Osvědčený postup 1
OP 1
Jak využívat program na hospodaření
s energií
1. Proč hospodařit s energií?
Program na hospodaření s energií znamená systematickou a trvalou pozornost využití energie
s cílem zvýšit energetickou efektivitu a snížit náklady. Proto by měl být plně začleněn do podnikání
každé společnosti a být nedílnou součást každodenního řízení provozu. Nejlepší způsob, jak toho
dosáhnout, je zavést program na hospodaření s energií. To je také důvod, proč je první Osvědčený
postup věnován této problematice.
Tabulka 1 představuje program hospodaření s energií:

Korky A, B, C, a D zahrnují přípravné kroky programu;

Krok 1 až 7 popisují jak program používat.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 1.
KROKY PROGRAMU HOSPODAŘENÍ S ENERGIÍ
Zdroj: EPA EnergyStar
Step A: Initial Energy Survey
Step B: Business Case
Step C:
Management Commitment
Initial activities
to set up an
Energy Management
Programme
Step D:
Set up Energy
Management Programme
Step 1:
Assess current En Man
performance
Steps in working with
an Energy Management
Programme
Step 2:
Set Targets
Step 7:
Re-assess En Man
Programme
Step 3:
Develop an Action Plan
Step 6:
Recognize & communicate
Achievements
Step 4:
Implement Action Plan
Step 5:
Monitor & Evaluate
Achievements
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 1
OBRÁZEK 2.
2. Jak nastavit program hospodaření s energií
PROGRAM HOSPODAŘENÍ S ENERGIÍ
Activities to set up an Energy Management Programme
Step A:
Initial Energy Survey
Step B:
Business Case
Step C:
Management Commitment
Step D:
Set up Energy
Management Programme
Set up of first stage
Energy Information
System
OP 1 2.1. Krok A: vstupní energetický průzkum
Počáteční průzkum energetické situace je velmi podobný samohodnocení energetické efektivity,
které je navrženo v CARE+.







současná úroveň energetického managementu ve firmě;
současná úroveň měření, záznamů a analýzy energetických údajů (více informací k tématu
v kapitole Osvědčený postup 3);
současná úroveň kontroly nákladů na energie;
hlavní spotřebiče energie a energeticky náročné procesy;
efekty právních předpisů a zdanění energetických výdajů;
aktuální energetické údaje za poslední období (alespoň tři roky);
výrobní údaje ze současných a minulých let (tři roky je minimum).
Příručka samohodnocení obsahuje vzory kontrolních seznamů a tabulek pro snazší zvládnutí
vstupního energetického průzkumu.
S těmito údaji můžete udělat první odhad možných úspor energie, snížení nákladů
a výchozí body programu hospodaření s energií ve firmě. Měli byste být schopni sledovat průběh
spotřeby minimálně 80% nakoupené energie, kde, kdy a jak je využívána. Navíc by počáteční průzkum
měl poskytnout dostatek informací k dalšímu kroku, zavádění programu hospodaření s energií.
Na základě výsledků můžete posoudit, zda měření energie a měřící zařízení, které
je v současné době instalováno, je dostačující ke spuštění programu hospodaření
s energií (podrobnosti o požadavcích týkajících se získávání energetických dat, viz Osvědčený
postup 3).
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 1 2.2. Krok B: Plán hospodaření s energií
Na základě informací ze vstupního energetického auditu a návrhu na realizaci programu hospodaření
s energií je nutné do plánování zainteresovat management.
Měli byste zkoumat následující témata:

odhad možných úspor energie a (následně) úspor nákladů vyplývající z programu hospodaření
s energií;

návrh programu hospodaření s energií, který je vhodný pro vaši organizaci;

požadovány na organizační opatření pro práci a hospodaření s energií;

hodnotící nástroje a datová infrastruktura, která je potřebná pro úspěšnost programu;

odhad požadovaných investic a ročních nákladů na implementaci a práci s programem;

odhad ekonomické návratnosti tohoto investičního programu;

odhad časové linky na realizaci;

míra angažovanosti managementu při realizaci programu.
OP 1 2.3. Krok C: Úloha managementu podniku
O implementaci programu na hospodaření s energií rozhoduje management. Rozhodnutí by mělo
zahrnovat:






definice energetické politiky a jasná strategie na dosažení úspor energie;
jmenování energetického manažera, který je zodpovědný za fungování systému hospodaření
s energií. V další části najdete popis úlohy a povinností;
posílení postavení lidí, kteří se podílejí na realizaci hospodaření s energií;
zajištění finančních prostředků na realizaci a provoz programu hospodaření s energií;
podpora kultury energetické efektivity ve společnosti;
pravidelná hlášení a posuzování dosažených výsledků v oblasti energetické efektivity
a agendy hospodaření s energií.
OP 1 2.4. Krok D: nastavení programu hospodaření s energií
Dalším krokem je nastavení programu hospodaření s energií a vybudování nezbytné organizační
struktury. V tomto procesu má klíčovou úlohu energetický manažer. Mezi jeho hlavní činnosti
a odpovědnosti patří:















koordinace a řízení programu hospodaření s energií;
podpora povědomí o energetické efektivity v organizaci;
rozvoj energetické politiky;
posouzení potenciálních přínosů hospodaření s energií;
vytvoření a vedení týmů na samohodnocení;
zajištění zodpovědnosti a plnění závazků vedoucích manažerů v organizaci;
rozvoj energetického informačního systému;
koordinace identifikace příležitostí ke zlepšení;
koordinace definování ukazatelů výkonnosti a stanovení cílů;
zajištění zavádění dohodnutých zlepšení;
školení klíčového personálu;
sledování a vyhodnocování spotřeby energie;
hlášení managementu;
systém odměňování;
optimalizace systému hospodaření s energií.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Energetický manažer musí navíc organizovat následující aktivity:






definovat priority řízení spotřeby energie s cílem zajistit systematický přístup k úsporám
energie;
stanovit rozsah řízení úspor energie napříč organizací, tedy včetně zařízení, procesy nebo
vybavení;
stanovit role a odpovědnosti klíčových aktérů v organizaci týkající se problematiky hospodaření
s energií;
vytvořit první stupeň informačního systému energie (viz Osvědčený postup 3), který vychází ze
struktury dat, která je v současné době k dispozici;
po úvodní fázi je nutné systém v rámci akčního plánu krok za krokem zlepšovat (viz kroky 3 a
4). Informační systém by měl poskytovat přesné a konzistentní informace umožňující
spolehlivé řízení spotřeby a nákladů na energii. Měl by rovněž poskytovat analýzy výsledků
energetické náročnosti;
je třeba definovat časovou osu, detailní plánování a zdroje potřebné k provádění programu
energetického řízení.
OP 1
3. Jak pracovat s programem hospodaření s energií
OP 1 3.1. Úvod
Jakmile je program hospodaření s energií nastaven, bude nutné navázat dalšími činnostmi,
stanovením cílů a vypracováním akčního plánu. Bude nutné sledovat a vyhodnocovat aktivity
v oblasti energetické efektivity, komunikovat dosažené výsledky a optimalizovat cíle. Následující
postup ukazuje, jak pracovat s programem řízení spotřeby energie na každodenní bázi.
OBRÁZEK 3.
POSTUP PŘI ŘÍZENÍ SPOTŘEBY ENERGIE
Steps in working with an advanced EnergyManagementProgramme
Step 1:
Assess current En Man
performance
Step 2:
Set Targets
Step 7:
Re-assess En Man
Programme
Step 3:
Develop an Action Plan
Step 6:
Recognize & communicate
Achievements
Step 4:
Implement Action Plan
Step 5:
Monitor & Evaluate
Achievements
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
Extend the Energy
Information System
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 1 3.2. Krok 1: Posouzení Hospodaření s energií
Vaším prvním krokem při hospodaření s energií je získání podrobnější
o současném využívání energií a vývoj smysluplných ukazatelů energetické náročnosti.
znalostí
A) Sběr dat z aktuálního využití a nákladů na energie
Sběr dat by měl poskytnout podrobné informace o tom, kde, kdy a jak se energie využívá. Měl by
rovněž poskytovat informace o nákladech na energii. Sběr dat by měl být proveden ve formě
energetického samohodnocení. Příručka nabízí návod, jak takový energetický audit realizovat
a obsahuje detailní seznam položek, které byste měli prozkoumat.
Jako minimum byste měli shromažďovat tyto informace:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
současná úroveň hospodaření s energií ve firmě;
současná úroveň měření, zaznamenávání a analýzy energetických údajů;
současná úroveň kontroly vyúčtování nákladů na energie;
hlavní spotřebiče a energeticky náročné výrobní procesy;
účinky právních předpisů a zdanění na energetiku;
aktuální energetické údaje nejméně za poslední 3 roky;
výrobní ukazatele za poslední 3 roky;
všechny energetické vstupy (elektřina, pohonné hmoty, atd.) na měsíční bázi;
veškerá energie pocházející z transformace energie (vlastní výroba elektřiny, páry, horké
vody, atd.) na měsíční bázi;
energie z hlavních procesů a zařízení na měsíční bázi;
spotřeba energie ve špičkách;
výrobní data a provozní hodiny hlavních zařízení a procesů na měsíční bázi;
údaje využití výrobních a provozních zařízení jako jsou vzduchové kompresory, chladicí
zařízení, chladicí věže, atd. na měsíční bázi;
další faktory ovlivňující spotřebu energie, jako například okolní teploty.
B) Definice ukazatelů energetické náročnosti
Monitorování a účtování pouze absolutní hodnoty spotřeby energie a nákladů na energii má pro
program hospodaření s energií jen omezený význam. Spotřeba energie a náklady by měly být vždy
dávány do souvislosti s hlavními faktory, které mají spotřebu energie vliv.
MĚRNÁ SPOTŘEBA ENERGIE JAKO INDIKÁTOR VÝKONU
Year
Gas consumption
Production volume
Specific gas consumption
m3x1000/a
tonnes/a
m3/tonne prod
2005
4990
81000
61.6
2006
4790
75000
63.9
2007
4690
70000
67.0
2008
5200
85000
61.2
Z tabulky je vidět, že měrná spotřeba plynu je nižší s vyšším objemem výroby, takže energetická
efektivita se zvyšuje s vyšším objemem výroby.
Obrázek 4 ukazuje specifickou spotřebu plynu ve vztahu k objemu výroby.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 4. VZTAH MEZI SPECIFICKOU SPOTŘEBOU PLYNU A OBJEMEM VÝROBY
Gas consumption per tonne of product
68
spec gas consumption (m3/tonne)
67
66
65
64
63
62
61
60
65000
70000
75000
80000
85000
90000
annual production (tonnes)
Je vhodné, kromě přímočarého sledování spotřeby energie, rozvíjet smysluplné ukazatele
energetické náročnosti. Ty by měly být v souladu s rozsahem a prioritami programu řízení spotřeby
energie. Musíte ovšem vědět, jaké faktory ovlivňují spotřebu energie a jaké jsou vztahy mezi různými
částmi výrobních jednotek.
Přehled nejčastěji používaných ukazatelů výkonnosti:
 celková spotřeba energie (energie na jednotku výrobku nebo produktového mixu) na měsíční
bázi;
 měrná spotřeba energie hlavních spotřebičů energie na měsíční bázi;
 odběrové křivky a spotřeba velkých spotřebičů ve špičkách;
 spotřeba energie na vytápění, větrání a klimatizaci budov.
C) Trendy spotřeby
Ukazatele výkonnosti umožňují provádění hlubších analýz energetické efektivity. Na začátku je nutné
definovat referenční rok a referenční hodnoty výkonnostních ukazatelů. Na základě historického
referenčního bodu můžete snadno určit trend budoucích zlepšení. Referenční rok je rokem,
ve kterém jste začali s realizací programu hospodaření s energií.
OP 1 3.3. Krok 2: Stanovení cílů pro úsporu energie
Chcete-li definovat realistické cíle, musíte odhadnout rozsah úspor energie:
 Odhadněte potenciál pro zlepšení energetické efektivity v různých oblastech závodu;
 Zjistěte, jaká technická zlepšení jsou možná na současných zařízeních a vybavení. Seznamte
se s dalšími osvědčenými postupy;
 Zvažte brainstorming s různými odděleními a lidmi v organizaci, zjistěte, jak mohou přispět
k realizaci úspor energie;
 Zkontrolujte, zda váš energetický informační systém je schopen poskytnout potřebné
informace a analýzy.
A) Cíle dobrého hospodaření
Týkají se opatření, která se zaměřují na využití a provoz stávajících zařízení tak efektivně, jak je to
možné. Patří sem také zlepšení nákupů a kontrola nákladů na energie.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
MĚŘÍTKA DOBRÉHO HOSPODAŘENÍ
Oblast
Popis
Obecné
Na výrobních a energetických zařízeních je prováděna pravidelná údržba a postupy údržby
jsou popsány v příručkách údržby
Pravidelná kontrola výrobního procesu a nastavení výrobních zařízení.
Kontroly spotřeby energie.
Kontrola odběrových křivek s cílem zajistit stabilní odběr energie.
Optimalizace dávkových výrobních procesů z pohledu dodávek a nákupu energii a kontroly
nákladů při zvyšování energetické náročnosti.
Kotle jsou kontrolovány a pravidelně servisovány nejméně jednou ročně. Nastaven správný
režim preventivních kontrol a údržby podle typu kotle a druhu paliva, hořáků, řízení hořáků,
vedení spalin, vody a páry.
Tlak páry v kotli je nastaven na minimální úroveň přijatelnou pro rozvod páry ke spotřebičům.
Spotřeba páry na maximální úrovni (pravidelná i nepravidelná) je pečlivě analyzována a je jí
předcházeno tam, kde je to možné.
Účinnost kotle je vykazována na měsíční bázi.
Pokud více, než jeden kotel pracuje paralelně, pak se řízení zátěže provádí za účelem
optimalizace celkové účinnosti.
Komínové ztráty kotle jsou minimalizovány snižováním přebytku spalovacího vzduchu na
minimální požadovanou úroveň (s dostatečnou rezervou O2 ve spalinách z kotle). Spalovací
zabezpečovací systém je v souladu s bezpečnostními normami a je pravidelně testován, aby
umožňoval optimální kontrolu minimálního přebytku spalovacího vzduchu.
Izolace kotle, potrubí a ventily (odnímatelné izolace) jsou v dobrém stavu.
Chemická úprava vody v kotli a kondenzátu je na takové úrovni, by se zabránilo korozi,
usazování a nutnost čištění byla minimální.
Odvzdušňovací tlak je nastaven na minimální přijatelnou úroveň pro odstranění
nekondenzovatelných plynů z napájecí vody kotle. Fungování odplyňovače je pravidelně
kontrolováno.
Odvodnění parní distribuční soustavy je správně nainstalováno a fungování parních pastí je
pravidelně kontrolováno.
Kontrola úniku páry a opravy všech úniků.
Pravidelné inspekce a opravy izolace potrubí.
Pravidelná kontrola výměníku tepla, v případě potřeby čištění usazenin a znečištění.
Procesy
Pára
Stlačený
vzduch
Chlazení
Těsnost systému je pravidelně kontrolována a úniky jsou opraveny.
Nedochází ke zbytečné spotřebě stlačeného vzduchu, existuje kontrolní seznam uživatelů.
Opotřebovaná vzduchová zařízení (například trysky) jsou vyměněny.
Tlak v systému je nastaven na minimální úroveň s ohledem na profil spotřeby a objem
tlakových nádob.
Omezování nutnosti zvyšování tlaku kvůli malým spotřebičům tak, aby byl tlak v systému
nižší.
Kapacita tlakových nádob se kontroluje v závislosti na profilu spotřeby tak, aby spotřeba
kompresoru byla optimální.
Je vyráběn suchý stlačený vzduch bez oleje.
Vysoušeče jsou nastaveny na příslušnou hodnotu rosného bodu, aby bylo dosaženo
požadované kvality vzduchu.
Tlak a objem vzduchu se měří.
Spotřeba kompresoru a vzduchu se měří ve vztahu k produkovanému stlačenému vzduchu.
Optimální řízení zátěže při provozu více kompresorů.
Zkoumání možností využití chladící energie kompresoru.
Zařízení na stlačený vzduch je pravidelně servisováno s pravidelnou výměnou filtrů.
Chladicí jednotky pracují se správně nastavenou teplotou.
Chladicí systém je pravidelně kontrolován na těsnost a případné netěsnosti jsou opraveny.
Chladicí systém je pravidelně servisován.
Výparníky jsou pravidelně odmrazovány.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Topení,
větrání,
klimatizace
a osvětlení
Motory
a pohony
Kondenzátory jsou udržovány v čistotě.
Izolace potrubí je udržována v dobrém stavu.
Ohřívače/ kotle jsou kontrolovány a pravidelně udržovány (nejméně jednou ročně).
Je zajištěna pravidelná údržba zařízení. Například, ventilátory a vzduchové kanály jsou
vyčištěny a filtry pravidelně měněny.
Výparníky a kondenzátory klimatizačních jednotek, jsou čisté a dobře udržované.
Kde je to vhodné, jsou na radiátorech namontované termostatické ventily.
Jsou stanoveny minimální požadavky na vytápění jednotlivých částí budov a pokojové
termostaty pracují se správně nastavenými body pro kontrolu klimatu (topení, chlazení,
zvlhčování).
Klimatizační jednotky pracují se správně nastavenými body, simultánní topení a chlazení je
vyloučeno.
Jsou zvažována opatření na úsporu energie, jako jsou izolace nebo venkovní zastínění.
Nadbytečné topné prvky jsou uzavřeny.
Rozbitá okna jsou opravena a okna s vlhkostí mezi skly jsou vyměněna.
Osvětlení, které není potřeba, je vypnuto.
Čidla detekce pohybu slouží k rozsvěcení a vypínání světel.
V případě potřeby výměna standardních wolframových žárovek za účinnější kompaktní
fluorescenční zářivky.
Vysokofrekvenční zářivkové osvětlení je instalováno tam, kde je to vhodné.
Vnější osvětlení funguje pouze za tmy.
Vnější osvětlení na bezobslužných místech je využíváno na minimum, vhodná instalace
pohybových čidel k zapnutí těchto světel.
Instalace spínačů a rozdělní světelných těles na zónové osvětlení.
Ventilátory, čerpadla, atd. jsou vypnuty, když nejsou potřeba.
Použití měkkých startérů u často spouštěných zařízení, aby se zabránilo zbytečným
energetickým špičkám.
Ověření možnosti instalace vysoce účinných elektrických motorů.
Frekvenční regulace elektromotorů při provozu v částečném zatížení pro zajištění úspory
energie.
B) Návratnost
Průvodce samohodnocením vám pomůže stanovit priority zajištění návratnosti, ale zaměřuje se
pouze na dobu návratnosti. V případě, že chcete použít jako ukazatel návratnosti vnitřní výnosové
procento (IRR), jeho výpočet najdete na konci této části.
Zlepšení doby návratnosti může zahrnovat:

zlepšení účinnosti kotle instalací ekonomizéru;

montáž energeticky účinných motorů na klíčová zařízení.
C) Strategické cíle
Tato kategorie může zahrnovat:

Zlepšení celkové účinnosti instalací systému návratu kondenzátu;

Instalace kombinované výroby tepla a elektřiny.
OP 1 3.4. Krok 3: Příprava akčního plánu
Dalším krokem je realizace konkrétních opatření. Každý cíl by měl být doplněn seznamem akcí, které
vedou k cíli. Činnosti by měly být zdokumentovány v akčním plánu. To vám umožní sledování
a vyhodnocení činností v pozdější fázi a aktualizaci akčního plánu.
Akční plán by měl obsahovat následující informace:

všeobecné energetické cíle a cíle, jichž má být dosaženo;

současná spotřeba energie společnosti;
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie






referenční hodnoty ukazatelů výkonnosti;
seznam všech plánovaných akcí a činností, které jsou součástí akčního plánu, s rolemi
a povinnostmi, pokud jde o její realizaci;
stručný popis každé akce se souvisejícími rozpočty a časovým horizontem pro realizaci;
akce, které jsou naplánovány pro zlepšení nákupu energie;
akce, které jsou plánovány pro školení personálu;
studie a šetření, které jsou naplánovány ohledně dalších technických a technologických
opatření.
OP 1 3.5. Krok 4: Realizace akčního plánu
Po schválení akčního plánu může začít práce na projektech. Energetický manažer dohlíží na průběh
plánovaných akcí a úkolů, podává pravidelné zprávy o realizaci. Kromě toho koordinuje tyto činnosti:

prosazuje zavádění energetické efektivity a šíření povědomí v organizaci;

seskupuje klíčové zaměstnance v oblasti energetické efektivity;

poskytuje informace o energetické efektivity a řízení klíčových procesů;

sledování vývoje akčního plánu na měsíční bázi;

sleduje klíčová data a ukazatele výkonnosti v požadovaných intervalech;

spoluvytváří nákupní politiku v oblasti energetiky.
OP 1 3.6. Krok 5: Monitorování a hodnocení výsledků
Monitoring a vyhodnocení se skládá z následujících kroků:

pravidelná analýza skutečného využití energie v závodě, například kontrolou spotřeby energie
formou kontrol na místě;

vyhodnocení výsledků energetických opatření a fungování akčního plánu;

formální přezkum kvality stanovených cílů jednou za rok.
Vývoj plnění akčního plánu je pravidelně monitorován na měsíční bázi zejména v těchto ohledech:

posoudit efektivitu akčního plánu (co se osvědčilo a co ne);

zaznamenávat osvědčené postupy, které mohou být sdíleny v celé organizaci;

učinit potřebná nápravná opatření;

získat zpětnou vazbu od klíčových zaměstnanců, kteří se účastní těchto akcí.
Formální přezkoumání dosažených výsledků v oblasti energetické efektivity začíná analýzou
naměřených výsledků. Analýza by měla poskytnout alespoň tyto výsledky:

měsíční trendy spotřeby a nákupu energie;

trendy ve vývoji ukazatelů energetické náročnosti;

důvody používání variabilní energie;

evidence úspěchů ve vztahu k cílům;

informace o spotřebě energie u hlavních spotřebičů;

kontrola výdajů na energii.
Energetický manažer podá zprávu obsahující všechny relevantní informace z ročního hodnocení.
Zpráva bude sloužit pro:

Budoucí rozhodnutí týkající se energetických projektů;

Stanovení nových cílů;

Aktualizace akčního plánu;

Doporučení ke zlepšení programu řízení energie.
OP 1 3.7. Krok 6: Vyhodnocení a komunikace výsledků
Zdůrazňování úspěchů má velký význam pro udržení kontinuálního procesu hospodaření s energií.
Oceňováni mohou být v rámci organizace jednotlivci, týmy i management. Hospodaření s energií
můžete využít také jako marketingový nástroj. Jakmile program hospodaření s energií dosáhne
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
přiměřené úrovně kultivovanosti, může být užitečné usilovat také o uznání od kvalifikovaných třetích
stran.
OP 1 3.8. Krok 7: Přezkum hospodaření s energií
Energetický manažer vyhodnocuje spolu se svým týmem, program hospodaření s energií jednou
ročně. Toto hodnocení zahrnuje přezkum a změnu energetické politiky a cílů, přezkum postupů na
řízení energie, analýzu nástrojů a formáty zpráv, a v neposlední řadě, opětovné potvrzení závazku
managementu jako základ pro nové kolo akcí na zajištění úspor energie.
OP 1
4. Další informace
Osvědčený postup - Program hospodaření s energií
Tento program vyvinula jedna ze společností účastnících se programu CARE+. Nabízí správnou
organizační strukturu a dlouhodobé plánování energetické efektivity.
PROGRAM HOSPODAŘENÍ S ENERGIÍ
1. Cíle a rozsah programu
 Cíl – ne méně, než 6% úspor energie v příštích 3 letech
 Rozsah – všechny druhy energie a nejvýznamnější spotřebiče
2. Organizační struktura
 Zřízení funkce a role Energetického manažera
 Definice rolí a úkolů pro další členy týmy programu
3. Akční plán
Cíl: 6-7 % úspor energie do roku 2012:
úspory energie in 2010 – 1,5%;
úspory energie in 2011 – 2,0%;
úspory energie in 2012 – 2,5%.
OP 1 4.1. Vnitřní návratnost
V průvodci samohodnocení budeme používat jako součást zhodnocení dobu návratnosti, která je
dalším důležitým faktorem při stanovování priorit realizace energeticky úsporných opatření. Srovnává
ziskovost různých investičních projektů.
Analyzovat peněžní toky v čase. Z tohoto důvodu je třeba sledovat posloupnost peněžních toků,
včetně počáteční investice.
Vzorový příklad:
Year 1
Initial Investment
Savings
Total Cash Flow
Internal rate of
return
-3000
650
-2350
Year 2
650
550
Year 3
650
550
Year 4
650
550
Year 5
650
550
Year 6
650
550
14.1%
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
Year 7
650
550
Year 8
650
550
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Použitý vzorec:
období, cash flow = n, CN, kde n je celé kladné číslo,
celkový počet období N, a čistá současná hodnota NPV
vnitřní míra návratnosti je dána r:
Excel vám nabízí jednoduchý nástroj na výpočet míry návratnosti, stačí zadat údaje, jak je uvedeno
výše, a použít funkci "IRR" z nástrojů finančního výpočtu.
OP 1 4.2. Literatura
1. Energy Management Fact Sheet, Carbon Trust publication GIL136
www.carbontrust.co.uk
2. Practical energy management, Carbon Trust publication CTV023, www.carbontrust.co.uk
3. Guideline for energy management, EPA EnergyStar publication, www.energystar.gov/index
4. Step by step guidance for the implementation of energy management, handbook Bess
Project,
www.bess-project.info
5. The European standard EN 16001.2009 – Energy Management Systems – requirements with
guidance for use
http://www.cen.eu
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 2
OP 2
Jak účtovat a analyzovat spotřebu energie
1. Úvod
Informace o tom, kde a jak se energie používá, jsou pro řízení spotřeby energie nezbytné. Informace
lze získat prostřednictvím pravidelných analýz využívání a nákladů na energii. Analýzy poskytují také
údaje o výší dosažených úspor a době trvání.
Analýza spotřeby energie by se neměla zabývat pouze prostou spotřebou energie, ale také vlivovými
faktory.
OP 2
2. Důležitá data a údaje
Údaje o energii, které by měly být měřeny a zaznamenány jsou:

veškeré energetické vstupy za měsíc (elektřina, pohonné hmoty, apod.);

měsíční faktury za energie od dodavatelů;

přeměna energie (výroba vlastní elektřiny, pára, horká voda, atd.);

měsíční spotřeba energie hlavních procesů a zařízení;

údaje o spotřebě ve špičce (během příslušného časového intervalu);

měsíční údaje o výrobě, provozu technologických zařízení a největších strojů, jako jsou
vzduchové kompresory, chladicí jednotky, chladící věže, atd.;

další faktory, které ovlivňují spotřebu energie, jako je například okolní teplota.
OP 2
3. Analýza nákladů na energii
Faktury za energie, zejména za elektřinu a plyn, obsahují důležité informace pro analýzu spotřeby
energie. Například objem zemního plynu je měřen při průchodu měřičem. Pro výpočet vstupní
energie je nutné znát kvalitu plynu. Zejména u zemního plynu je nutné brát v úvahu rozdíl mezi horní
výhřevností (spalným teplem) a dolní výhřevnosti (výhřevností), LHV je asi o 10% nižší než HHV. Je
důležité mít tyto informace od dodavatele. Totéž platí i pro jiná paliva, jako je topný olej nebo uhlí.
Kontrolujte, zda se množství odebraného zemního plynu a elektřiny pohybuje v rámci smluvních
omezení, aby nedošlo k sankcím.
OP 2
4. Vyšší výhřevnost (HHV) a nižší výhřevnost (LHV)
Energetický obsah paliv může být vyjádřen horní výhřevnosti (také nazývané spalné teplo) nebo
spodní výhřevnosti (výhřevnosti), první bere rovněž v úvahu kondenzační teplo vytvořené z H2O při
spalování uhlovodíků. Za normálních okolností je tepelný obsah paliv definován výhřevností.
Energetický obsah zemního plynu je obvykle specifikován v MWh HHV. Rozdíl u zemního plynu je
přibližně 10% (1 MWh HHV = 0,9 MWh LHV). Kromě toho jsou tržní ceny uvedeny v €/ MWh HHV,
zatímco odečty jsou v Nm3 (tedy měření průtoku s korekcí tlaku a teploty na m3).
Je doporučeno provádět všechny výpočty energie na bázi výhřevnosti. Tabulka 5 uvádí požadované
konverzní faktory pro zemní plyn.
HHV TO LHV CONVERSION FACTORS
From HHV
1 MWh
1 GJ
To LHV
0.9 MWh
3.24 GJ
0.9 GJ
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 2
5. Účtování spotřeby energie
Jako základ pro všechny analýzy je nutná přinejmenším měsíční energetická bilance spotřeby energie.
Bilance by měla obsahovat přehled všech nakoupených energií, a to kde jsou využívány, včetně
energetických konverzí. To vám umožní identifikovat trendy hlavních spotřebičů v systému.
Obrázek 5 znázorňuje zjednodušené schéma měsíční spotřeby energie středně velké chemické
společnosti. Na základě měsíčních dat a hodin provozu lze vypočítat průtoky za hodinu. Pokud nejste
schopni udělat detailnější členění, můžete použít měsíční údaje.
OBRÁZEK 5.
SCHEMA PRŮTOKU ENERGIÍ
Process
A
3
MWh
Process
B
4
tonne/h
15
tonne/h
1
MWh
5.0 MWh
electricity
Other users
on site
2
tonne/h
Boiler house
0.5 MWh
25
0.5 MWh
Other users
on site
tonne/h
gas
2020 m3/h
Účetnictví energií je ilustrováno v tabulkách 6 a 7
FINANČÍ ÚDAJE ZA MĚSÍC
Monthly Financial Data
Total Production Energy Costs
January
February
March
April
May
June
July
August
September
October
November
December
Total
Tonnes
27,000
28,000
28,000
28,000
27,000
25,000
12,000
20,000
25,000
26,000
27,000
20,000
293,000
€
€
140,912
€
141,224
€
140,424
€
148,102
€
147,900
€
153,071
€
128,255
€
130,546
€
134,016
€
134,576
€
140,736
€
125,645
€ 1,665,407
Total Production
Sales Revenues
Costs
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
1,160,000
1,130,000
1,140,000
1,190,000
1,090,000
1,000,000
750,000
1,000,000
1,100,000
1,050,000
1,150,000
900,000
12,660,000
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
1,000,000
1,750,000
1,500,000
1,500,000
1,000,000
1,000,000
900,000
1,500,000
2,000,000
1,500,000
1,000,000
750,000
15,400,000
Gross Profit
Return on
Sales
Energy Cost /
Total Costs
€
-€ 160,000
€ 620,000
€ 360,000
€ 310,000
-€
90,000
€
€ 150,000
€ 500,000
€ 900,000
€ 450,000
-€ 150,000
-€ 150,000
€ 2,740,000
%
-16.0%
35.4%
24.0%
20.7%
-9.0%
0.0%
16.7%
33.3%
45.0%
30.0%
-15.0%
-20.0%
17.8%
%
12.1%
12.5%
12.3%
12.4%
13.6%
15.3%
17.1%
13.1%
12.2%
12.8%
12.2%
14.0%
13.2%
Source: CARE+ SAG Excel Sheets
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
Energy Costs /
Tonne of
Production
€
€
5.22
€
5.04
€
5.02
€
5.29
€
5.48
€
6.12
€
10.69
€
6.53
€
5.36
€
5.18
€
5.21
€
6.28
€
5.68
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
MĚSÍČNÍ VYÚČTOVÁNÍ NÁKUPU ENERGIE - ELEKTŘINA
Monthly Purchased Energy Quantities
Electricity
Quantity Peak Demand
(MWh)
(MWe)
January
402
0.94
February
410
0.94
March
408
0.95
April
399
0.90
May
380
0.90
June
382
0.90
July
225
0.88
August
350
0.89
September
388
0.91
October
396
0.93
November
410
0.94
December
325
0.95
Total
4475
Source: CARE+ SAG Excel Sheets
Unit Cost
(Euro/
MWh)
€
42.00
€
42.00
€
40.00
€
48.00
€
50.00
€
45.00
€
43.00
€
48.00
€
52.00
€
52.00
€
53.00
€
56.00
€
47.58
Total Other
Charges
(Euro)
€
1,500
€
1,500
€
1,600
€
1,400
€
1,400
€
1,400
€
1,350
€
1,350
€
1,400
€
1,500
€
1,500
€
1,600
€ 17,500
CO2
Emissions
(Tonnes)
251.99
257.01
255.75
250.11
238.20
239.46
141.04
219.40
243.22
248.23
257.01
203.73
2805.15
Total Cost
(Euro)
€ 18,384
€ 18,720
€ 17,920
€ 20,552
€ 20,400
€ 18,590
€ 11,025
€ 18,150
€ 21,576
€ 22,092
€ 23,230
€ 19,800
€ 230,439
Dalším krokem je započtení přeměňované energie, například ve formě tepla nebo teplé vody.
Tabulka 8 ukazuje množství přeměněné energie.
OBJEMY PŘEMĚŇOVANÉ ENERGIE – PŘÍKLAD PARNÍHO KOTLE
STEAM BOILER 2
Calculated
Steam
(if not specified)
Steam
Tonnes
January
February
March
April
May
June
July
August
September
October
November
December
Total
0
Enthalpy
Tonnes
3,577
2,981
3,577
2,981
2,981
2,981
1,192
2,385
3,577
2,981
2,981
2,981
35,177
MJ
9,178,333
7,648,611
9,178,333
7,648,611
7,648,611
7,648,611
3,059,444
6,118,889
9,178,333
7,648,611
7,648,611
7,648,611
90,253,612
Heat
Fuel Quantity
MWh
2,549.54
2,124.61
2,549.54
2,124.61
2,124.61
2,124.61
849.85
1,699.69
2,549.54
2,124.61
2,124.61
2,124.61
25,070.45
Nm3
300,000
250,000
300,000
250,000
250,000
250,000
100,000
200,000
300,000
250,000
250,000
250,000
2,950,000
MWh
3,109.19
2,590.99
3,109.19
2,590.99
2,590.99
2,590.99
1,036.40
2,072.79
3,109.19
2,590.99
2,590.99
2,590.99
30,573.72
Boiler
Efficiency
%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
82.00%
Total Steam
Cost
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
€
70,250
58,542
70,250
58,542
58,542
58,542
23,417
46,833
70,250
58,542
58,542
58,542
690,792
Steam Cost per
Tonne
€
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
Source: CARE+ SAG Excel Sheets
Dalším krokem je sečíst zakoupené a přeměněné energie, včetně údajů o produktivitě a dalších
ovlivňujících faktorech (viz tabulka 9).
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
MĚSÍČNÍ VYÚČTOVÁNÍ SPOTŘEBY ENERGIE
Data sheet
Monthly accounting of on site energy use
Year
Month
Production:
2009
Febr
Unit
15000 tonnes
2000 tonnes
Product A
Product B
Ambient conditions
Degree days
Average ambient temp
250
o
3 C
Total use
Electricity
Natural gas
Gas Oil
Steam
Condensate return
Unit 1
Unit 2
Unit 3
Unit 4
Balance
In/Out
Unit
e.g tonnes
In
Out
15000
In
Out
2000
In
Out
In
Out
2000
MWh el
500
0
600
0
200
0
500
0
200
10.0
1100
39270
0
0
14000
35000
8000
3600
3
0
0
0
0.0
7000
17500
0
0
380
13566
0
0.0
5000
12500
0
0
720
25704
0
0.0
0
0
0
0
0
0.0
1000
2500
0
0
0
0
0
0
1000
2500
0
0
0.0
0.0
0.0
0.0
7.1
7.1
0.0
0.0
Production
Nm x 1000
GJ LHV
litres
GJ LHV
tonnes
2)
GJ sec
m3
GJ sec 3)
6000
2700
14000
35000
2000
900
8000
3600
0
0
%
Množství energie jsou uvedena v obou měřených jednotkách (tj. t, Nm3, atd.), a v GJ energetického
obsahu. Různá množství energie nemohou být jednoduše sečtena proto, že jejich kvalita se liší.
Rozlišuje se:
 primární energie, to jsou všechna paliva;
 sekundární energie, tj. energie přeměněná z paliv;
 chcete-li srovnávat sekundární formy energie. Musíte je konvertovat na odpovídající primární
energii.
Posledním krokem ve vyúčtování je přehled všech energetických veličin vyjádřených v ekvivalentu
primární energie. To je znázorněno v tabulce 10.
VSTUPNÍ VYÚČTOVÁNÍ ENERGIE
Data sheet
Monthly on site energy use as primary energy equivalents (Unit = GJ LHV)
Year
Month
2009
Febr
Production:
Unit
Product A
Product B
15000
2000
Ambient conditions
Degree days
Average ambient temp
250
o
3 C
Total Site
In
Out
Total
use
In
Unit 1
Out
15000
In
Out
2000
In
Out
In
Out
Production ( e.g. tonnes)
Unit 2
Unit 3
Unit 4
Remark
Electricity
18000
18000
4500
0
5400
0
1800
0
4500
0
Natural gas
39270
39270
0
0
13566
0
25704
0
0
0
0
0
0
Steam
38889
19444
Condensate return
4000
Gas Oil
Total
57270
0
13889
3000
23944
0
3000
32855
0
38889
1000
4000
1000
31504
1)
2778
2)
0
38889
Poznámka: 1) a 2) viz také bod 2.6
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
7278
0
2)
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 2
6. Standardizace různých forem energie
Energie je rozdělena do dvou skupin:


paliva jako primárních forma energie;
různé užitečné energie, jako jsou elektřina a teplo, jsou sekundární formy energie.
Tyto formy energie nejsou všechny přímo srovnatelné, protože jejich kvalita i cena jsou rozdílné.
Například, 1 kWh elektřiny stojí € 0,10 kWh a 1 kWh páry stojí € 0,02 na kWh. Hlavním důvodem
tohoto rozdílu je množství primární energie, která je zapotřebí k výrobě různých forem sekundární
energie, jako je elektřina a pára.
Obrázek 5 v kapitole 5 ukazuje, jak to funguje. Příkladem je energetický vstup pro závod s centrální
kotelnou a dvěma hlavními technologickými skupinami. Základní schéma zobrazuje množství primární
energie a rozdělení sekundární energie. Tyto energetické toky v jejich původní podobě jsou
prezentovány ve formě shrnutí v tabulce 11.
SPOTŘEBA ENERGIE ZA HODINU
Measured energy flows per hour:
Energy
Unit
Purchase
Form
Nm3/h
Gas
Electricity MWh
Steam
tonnes/h
2020
5.0
Boiler house
in
2020
0.5
out
Process
A
in
Process
B
in
Other
users
in
22
3
4
1
15
0.5
2
V těchto jednotkách nejsou množství energie srovnatelná, průtok páry, je stále v t/ h. Pro výpočet
tepelného obsahu vodní páry, kondenzátu a teplé vody, musíte znát teplotu a tlak těchto toků.
Potom můžete vypočítat hodnotu entalpie (jako kJ/ kg = MJ/ tunu). Tyto údaje lze nalézt
v SI-jednotkách, ve vlastnostech vody a vodní páry, zdroj: Ernst Schmidt, Springer-Verlag.
Pokud znáte hodnoty entalpie, můžete vypočítat tepelný obsah páry v GJ (v tomto příkladu je
entalpie 1 tuny páry 2800 MJ). Místo GJ můžete pro vyjádření obsahu tepla použít MWh, pokud
budete postupovat stejně i v případě dalších energií.
Tabulka 12 udává množství energie v GJ (primární a sekundární), týkající se každého toku energie z
tabulky 11.
ENERGETICKÉ TOKY V BĚŽNÝCH JEDNOTKÁCH
Energy quantity per hour:
Energy
Purchase
Form
Nm3/h
Gas
Gas
GJ/h
Electricity MWh
GJ el/h
Steam
tonnes/h
GJ steam/h
1
2020
72.1
5.0
18.0
0.0
1
Boiler house
in
2020
72.1
0.5
1.8
73.9
out
22
61.6
Process
A
in
3.0
10.8
4
11.2
Process
B
in
1.0
3.6
15
42.0
3
Other
users
in
0.5
1.8
2
5.6
U zemního plynu je obsah energie udáván v MJ/ Nm a závisí na kvalitě zemního plynu.
Vyžádejte si specifikaci tepelného obsahu paliva u dodavatele. V tomto případě je entalpie páry 2800 MJ/ t.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Tabulka 13 uvádí energetická množství jako ekvivalent primární energie v GJ. Pohonné hmoty jsou
primární zdroje energie; jediný přepočet nezbytný je z Nm3 na energii v GJ. Kromě toho je elektrická
energie převedena na primární energii v GJ, za předpokladu 40% účinnosti. Pára je převedena na
primární energii v GJ, za předpokladu 90% účinnosti (viz tabulka 14 konverzních faktorů).
ENERGETICKÉ TOKY V BĚŽNÝCH JEDNOTKÁCH
Energy quantities per hour in equivalent primary:
Energy
Purchase
Boiler house
Form
in
out
Gas
GJprim/h
72.1
72.1
Electricity GJprim/h
45.0
4.5
Steam
GJprim/h
68.4
Total
GJprim/h
117.1
76.6
68.4
Process
A
in
27.0
12.4
39.4
Process
B
in
9.0
46.7
55.7
Other
users
in
4.5
6.2
10.7
Výsledkem je, že energetické toky mohou být nyní vyjádřeny jako primární energie a použity pro
stanovování cílů a analýzu využívání energie. Konverzní faktory, které byly použity pro převod
sekundární energie na primární energii, jsou shrnuty v tabulce 14.
KONVERZNÍ FAKTORY
Calculation formula's to convert electricity and heat into primary energy as GJ LHV
From
Into
Secondary
Primary
form
form
Electricity 1)
kWh el
MJ prim
1
x9
9
Steam 2)
MJ steam
MJ prim
1
x 1.1
1.1
Condensate 2)
MJ cond
MJ prim
1
x 1.1
1.1
Hot water 2)
MJ hot w
MJ prim
1
x 1.1
1.1
Formula:
1) For electricity a standard efficiency of 40 % is used:
1 kWh el = 3.6 MJ el = 3.6/0.4 = 9 MJ primary energy
2) For steam, condensate and hot water a standard efficiemcy of 90 % is used:
1 GJ steam = 1/0.9 = 1.1 GJ primary energy
OP 2
7. Energetické převodní součinitele
Energii lze vyjádřit v mnoha různých formách. V programu řízení spotřeby energie je vhodné pracovat
s jednotkami SI (Système International d'spojuje), s několika úpravami:
 pro tlak je "bar" výhodnější než jednotka "pascal"
 pro teplotu se "stupeň Celsia" používá namísto "stupně Kelvina".
OP 2 7.1. Převody jednotek
Základní jednotka energie je Joul (J). 1 J = 1 Newton/ 1m.
Praktické minimum je 1 kJ (1000 J).
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Symbol Prefix
PJ
Dimension
1015 J
peta
1012 kJ
TJ
1012 J
tera
9
10 kJ
GJ
109 J
giga
106 kJ
MJ
mega
106 J
103 kJ
kJ
3
10 J
kilo
Převody nejpoužívanějších jednotek
From
To
Conversion
kcal
kJ
4.19
Btu
Therm
kJ
MJ
1.055
105.5
kWh
kJ
3600
Tepelný obsah paliv
V níže uvedené tabulce jsou typické tepelné obsahy různých paliv. Mohou se lišit v závislosti na
dodavateli a původu.
Fuel
Unit
1)
Energy content
2)
Natural gas
kJ/Nm3
Gas/diesel oil
MJ/tonnes
LSFO 3)
MJ/tonnes
Coal
MJ/tonnes
notes:
1) all heat content figures as LHV
35670
45500
43600
26900
Remarks
littres/tonne: 1155
littres/tonne: 1014
3
2) Nm = standardised volume at 25 C
3) Low Sulphur Fuel Oil
Ověřte si, v jakých jednotkách je energie účtována. Níže uvedená tabulka uvádí nejběžnější formy
vykazování energie a množství.
Energy formy
Elektricity
Natural gas
Heat
Steam
Oil
Coal
Dimensi
MWh or kWh
Nm3 or MWh HHV
MWh or GJ LHV
Tonne or MWh or GJ LHV
M3
Tonne
Remarks
1)
2)
3)
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
8. Co má být analyzováno a jak?
OP 2
OP 2 8.1. Úvod
Vaše analýza by měla přinést v rámci postupných kroků alespoň tyto výsledky:

trendy měsíčních a ročních údajů o spotřebě energie a nakoupených objemech energie;

trendy ve vývoji ukazatelů energetické náročnosti;

pochopení příčin užití variabilní energie a energetické efektivity;

evidence úspěchů ve vztahu k dosažení stanovených cílů;

informace o prolomení limitů spotřeby energie a nákladech na energii u hlavních spotřebičů;

audit nákladů na nákup energie;

stanovení cílů pro snížení energetických nároků.
8.2. Měrná spotřeba energie na jednotku finálního produktu
nebo produktového mixu
Absolutní množství spotřeby energie souvisí s objemem výroby nebo produktového mixu. Opatření
v oblasti energetické efektivity bude mít za následek nižší specifickou spotřebu energie. Tento
ukazatel je proto ideální pro sledování trendů zvyšování energetické efektivity. Někdy může změna
v kvalitě produktu způsobit významné změny ve spotřebě energie. V případě nutnosti budete muset
opravit ukazatel těchto vlivů.
OP 2
Ukazatel výkonu může být sledován v různých časových intervalech (hodiny, měsíc nebo rok). Stejný
typ indikátoru může být použit pro hlavní technologické celky a zařízení.
PŘÍKLAD 1
Chemická továrna produkuje dva koncové produkty A a B. Výrobní proces každého výrobku využívá
páru a elektřinu. Níže uvedená tabulka ukazuje hodinové spotřeby energie a výrobní objemy.
Měrná spotřeba energie na tunu produktu je součet spotřeby elektřiny a páry vyjádřený v primárních
energetických ekvivalentech, tj. 1 MWh elektrické energie = 9 GJ prim a 1 GJ páry = 1,1 GJ prim.
Product A
Product B
Product mix
(A+B)
GJ steam
MWh
tonnes
5.0
12.5
3.0
12
20.0
50
1.0
15
25.0
62.5
4.0
27
GJ prim
GJ/tonne
40.9
3.41
64.6
4.30
105.4
3.91
(figures per hour)
Energy input
Steam tonnes
Electriciy
Production
Total input as primary energy
Specific energy consumption
8.3. Měrná spotřeba energie ve vztahu k referenční hodnotě
v referenčním roce
Tento ukazatel efektivity se nazývá Energy Performance Index (EPI). Hodnota měrné spotřeby energie
v referenčním roce je stanovena na 100%. Pro každý rok po sobě je měrná energie vyjádřena jako
procento z referenční hodnoty. EPI tak poskytuje trend měrné spotřeby energie v průběhu let. Totéž
může být provedeno za měsíc, týden, den, atd.
OP 2
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
PŘÍKLAD 2
Předpokládejme, že měrná spotřeba energie produktu B v příkladu 1, se vykazovala po řadu let. Níže
uvedená tabulka uvádí trendy v podobě indexu energetické náročnosti. To je měrná spotřeba energie
ve srovnání s referenčním rokem.
Spec en consumption product B
Year
GJ prim/Tonne
%
2000
5,40
2001
5,04
2003
4,68
2004
4,43
2005
4,25
2006
4,12
2007
4,07
2008
4,03
Start of energy management in 2000
OP 2
100
93
87
82
79
76
75
75
8.4. Zátěžové profily k identifikaci špiček odběrů
V průmyslové výrobě dochází ke špičkám ve spotřebě elektrické energie a páry, například
u vsádkových procesů. Maximální zatížení způsobuje neefektivnost a může podstatně zvýšit náklady
na nákup energie. Omezení špiček proto může přinést značné úspory.
OBRÁZEK 6.
SPOTŘEBA ELEKTRICKÉ ENERGIE V INTERVALU ½ HODINY
4500
4000
Reduction in
Peak load
New load
profile
3500
El. consumption (kWh)
3000
2500
2000
1500
Original
Load profile
1000
500
0
6 am
7
8
9
10
11
12
1pm
2
3
4
5
Time
Základní spotřeba elektrické energie se poněkud zvýšila, ale špičky jsou podstatně nižší.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
6
7pm
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 2 8.5. Spotřeba energie budov ve vztahu k venkovní teplotě
Energie na vytápění a klimatizaci (chlazení) je ovlivněna vnější teplotou, ale také kvalitou izolace
a dalších energeticky úsporných opatření v budově. Odpovídajícím ukazatelem výkonnosti
energetické spotřeby budov je spotřeba v závislosti na venkovní teplotě.
Sofistikovanější přístup představuje použití metody denostupňů. Následující graf ukazuje
energetickou spotřebu budovy po dobu 24 měsíců oproti dnům v měsíci. Modrá čára znázorňuje
aktuální stav; tečkovaná čára slouží ke stanovení cílů na dosažení energetických úspor v budově.
OBRÁZEK 7.
POUŽITÍ DENOSTUPŇŮ PRO STANOVENÍ CÍLŮ
400
monthly gas consumption (GJ/month)
350
300
250
current energy
consumption
200
targeted energy
consumption
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Degree days per month
OP 2
9. Další informace
Osvědčený postup – příklad jak účtovat a analyzovat spotřebu energie
Měření energie zpravidla vede k úsporám energie větších, než 5%. Investice je často splacena v době
kratší než jeden rok.
OP 2 9.1. Literatura
1. CARE+ Energy Efficiency Self Audit Guide Excel sheet templates www.cefic.org/careplus
2. How to monitor your energy use, Carbon trust publication GIL157
www.carbontrust.co.uk
3. Monitoring and targeting; Techniques to help organisations control and manage their energy
use, Carbon Trust publication CTG008;
www.carbontrust.co.uk
4. Système International d’unité – Bureau International des Poids et Mesures www.bipm.org
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 3
OP 3
Provozování energetického informačního
systému
1. Úvod
Energetická efektivita je velmi závislá na dostupných údajích o spotřebě energie. Osvědčené postupy
1 a 2 referují o shromažďování dat. Nicméně, tento osvědčený postup zachází do větších detailů
a popisuje jak optimalizovat shromažďování a zpracování informací důležitých pro zajištění
energetické efektivity.
OP 3 1.1. Hledání optimálního řešení
Vlastnosti a prvky energetického informačního systému by měly být vhodné pro specifické potřeby
společnosti a programu řízení spotřeby energie.





Informace uvedené v plánu energetického managementu;
specifika výroby, komplexnost energetické situace, procesy a zařízení;
celkové náklady na energie ve vztahu k celkovým výrobním nákladům;
úroveň dosažitelných úspor nákladů, jak je naznačena v programu energetického
managementu;
úroveň stávající datové infrastruktury k integraci do energetického informačního systému.
Může být užitečné konzultovat zavádění energetických informačního systému s kvalifikovanými
dodavateli s cílem získat nejvhodnější řešení.
OP 3
2. Výstupy
Energetický informační systém by měl poskytovat tyto informace:









aktuální informace o energetické náročnosti procesů a zařízení;
včasné odhalení zhoršeného výkonu zařízení;
doplňující informace ke zlepšení nastavení řízení procesů;
postřehy o tom, kdo, kde, kdy a jak se využívá energii, tj. rozčlenění spotřeby energie a nákladů
podle výrobku, produktového mixu nebo výrobní části;
analýza historické výkonnosti a fakta o úspěších v oblasti energetické efektivity;
doplňujících informace pro efektivní nákup energie a účtování nákladů;
historické vztahy mezi výrobou a spotřebou energie na podporu odhadů budoucí spotřeby
energie;
doplňujících informace na odůvodnění energetických projektů;
historické informace pro energetické průzkumy a audity.
Aby bylo možné poskytnout tyto informace, měl by být energetický informační systém vybaven
adekvátní databází s archivem historických informací a ovlivňujícími faktory, jako jsou objemy výroby,
okolní podmínky, atd.
OP 3
3. Prvky energetického informačního systému
Základním prvkem je přístrojové vybavení, které poskytuje naměřené hodnoty (viz obrázek 8).
Přístroje jsou připojeny k monitorovacímu systému, který shromažďuje všechny naměřené hodnoty.
Tato vstupní data jsou uložena v databázi. Nástroje pro analýzu dat využívají informace
z databáze k rozborům ukazatelů energetické náročnosti. Tyto informace se používají jako nástroj na
generování konečných výstupů programu na řízení spotřeby energie.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 8.
ZÁKLADNÍ SCHÉMA ENERGETICKÉHO INFORMAČNÍHO SYSTÉMU
Info flow
Data analysis
tools
Info flow
Reporting
tools
Info flow
Info flow
Info flow
Plant control &
monitoring
system
Process
Control
actions
Field sensors &
instrumentation
Info flow
Data base
historical
info
Info flow
Input from
other measurements
Info flow
Manual input
Kontrolní akce a obsah hodnocení:





zkontrolujte, zda přístrojové vybavení je vhodné pro měření, záznam a archivaci vstupních dat,
které jsou potřebné ke sledování definovaných ukazatelů energetické náročnosti a opatření na
úsporu energie, kvantifikujte, co chybí a co je nezbytné zlepšit;
zkontrolujte, zda jsou analytické nástroje vhodné pro tvorbu požadovaných analýz a určete,
jaká zlepšení jsou nezbytná;
zkontrolujte technickou dokumentaci (elektrické diagramy, výrobní schémata, výkresy sítí,
atd.);
zkontrolujte kalibraci a údržbu, aby byla zajištěna kvalita měření;
zvažte použití dočasných a přenosných měřících přístrojů, například přenosných průtokoměrů
na měření spotřeby zemního plynu, vody, atd.
OP 3
4. Nedílná součást systému řízení výroby
Jak je uvedeno na obrázku 8, energetický informační systém není izolovaný systém, ale je, jak je to
jen možné, začleněn do systému (systémů) sledování a řízení procesu výroby. Tím je zajištěno, že
informace jsou v souladu s provozními daty a energie se stává přirozenou součástí provozu.
OP 3
5. Kvalita a sběr dat
Důležitým aspektem, pokud jde o kvalitu měření, je měření v reálném čase. Data jsou
shromažďována automaticky v předem stanovených intervalech. Aby to bylo možné, monitorovací
systém musí být vybaven potřebným zařízením. Sběr dat v reálném čase v kombinaci s kvalitními
přístroji zajistí přesné vstupní údaje pro následné analýzy.
OP 3
6. Které údaje mají být monitorovány?
Data, která by měl poskytovat energetický informační systém, jsou popsána v programu
energetického managementu. Četnost sběru dat závisí na konkrétním účelu měření, který je
definovány v programu energetického managementu.
OP 3
7. Další informace
1. Energy Management Information Systems, Office of Energy Efficiency of Natural Resources
Canada
http://www.oee.nrcan.gc.ca/publications/industrial/EMIS/index.cfm?attr=24
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 4
OP 4
Jak zlepšit výrobu páry
1. Úvod
Pára je v chemickém průmyslu jedním z nejčastěji používaných nosičů tepla, a je proto hlavním
cílem úspor energie.
Celkový výkon parního systému se skládá z:

výroby páry v kotli;

distribuce páry;

spotřeby páry ve výrobním procesu (spotřebiče).
OP 4
2. Hraniční limity, měření a definice
Abyste mohli odhadnout potenciál pro úspory energie, měli byste mít jasnou představu o všech
hlavních energetických tocích, které se podílejí na výrobě páry. Kromě toho je vhodné stanovit jasnou
hranici limitů pro konkrétní oblasti za účelem měření zlepšení výkonu na konzistentních základech.
OBRÁZEK 9.
ENERGETICKÉ VSTUPY A VÝSTUPY V KOTELNĚ
Q5
Flue gases
Boiler House
Steam distribution
Q1
Steam Q2
Consumers
Q2'
Fuel
Boiler
Air
Deaerator
Blow
down
Q4
Boiler Feed Water
Make up
Water
Condensate
Tank
Condensate
Q3
Water
treatment
Unit
Boiler Feed
Water Pumps
water
Electricity
Condensate
pumps
Chcete-li definovat a měřit výsledky v oblasti energetické efektivity pří výrobě a distribuci páry,
musíte být schopni měřit a kvantifikovat hlavní energetické toky zapojené do výroby a spotřeby páry
(viz obrázek 9).

chcete-li zjistit tepelný obsah páry Q1 (v GJ), která vychází z kotle, měříte objemový průtok
páry, tlak a teplotu. Díky těmto údajům můžete vypočítat množství páry v tunách a entalpii
(t x entalpie = GJ), což je energetický obsah páry;

tepelný obsah páry vycházející z kotle v bodě Q2 je Q1 minus všechny vnitřní ztráty, například
v odplyňovačích. Minimálně je vhodné měření průtoku, tlaku a teploty v místě Q2;

u spotřebičů byste měli měřit spotřebu páry alespoň v bodě Q2 - u hlavních technologických
celků. Často lze spotřebu páry vypočítat také z parametrů výrobního procesu a měření průtoku
kondenzátu;

teplo recyklovaného kondenzátu Q3 (v GJ kondenzátu) na vstupu do kotelny se vypočítává
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
z měření objemu kondenzátu v metrech krychlových, teploty a tlaku kondenzátu;
tepelný obsah napájecí vody vstupující do kotle může být vypočítán na základě měření průtoku
vody, společně s tlakem a teplotou (obvykle v rámci nastavení odplyňovače);

z hmotné a energetické bilance nad odplyňovačem můžete vypočítat množství páry
spotřebované v odplyňovači;

spotřeba elektřiny (v kWh) je využita hlavně na napájení kotlů, vodní čerpadla, ventilátory
spalovacího vzduchu a čerpadla kondenzátu. Spotřeba elektrické energie kotelny by měla být
měřena odděleně;

tepelné ztráty ve spalinách Q5 (v GJ), které opouštějí kotel, jsou vypočteny z proudu a teploty
spalin. Entalpie spalin je závislá na teplotě. Proud spalin může být odvozen z měření průtoku
spalovacího vzduchu a průtoku paliva. Pokud se měří O2 ve spalinách a složení paliva je známo,
můžete vypočítat množství spalin (viz řízení poměru vzduch/ palivo);

spalovací vzduch se obvykle měří u ventilátoru;

průtok paliva, nebo průtoky v případě duálního systému paliva, jsou měřeny pro každý kotel
zvlášť, složení paliva a výhřevnost by měly být známy;

ostatní tepelné ztráty, které je nutné vzít v úvahu, jsou radiační ztráty kotlů, potrubí, ventilů a
vybavení v kotelně; odkalovací systém kotle.
V každé z těchto oblastí existují možnosti pro zvýšení energetické efektivity, což vede k nižší spotřebě
paliva na 1 tunu páry.

Pro posouzení efektivity úsporných opatření lze použít následující definici účinnosti:
Celková účinnost kotle je definována jako:
η BH = (Q2- Q3)/Fuel
Individuální účinnost kotle je definována jako:
η B = (Q1- Q4)/Fuel
OP 4
3. Úspory energie v oblasti výroby a distribuce páry
V následujících kapitolách je popsána řada možností na úsporu paliva. Většina z nich jsou opatření,
která lze realizovat přímo s nulovými, nebo jen velmi omezenými náklady. Jiné vyžadují investice, ale
obvykle mají krátkou dobu návratnosti.
OP 4 3.1. Tlak, teplota a výroba páry
Zkontrolujte, zda kotel pracuje při minimálním možném tlaku a teplotě. Je třeba se zabývat
následujícími faktory:

pára opouštějící kotelnu by měla být mírně přehřátá (o 20-30 °C), aby se zabránilo kondenzaci
v distribuční síti, a tím erozi/ korozi systému;

tlak páry by měl být nastaven na minimální požadovanou úroveň tak, aby byla zajištěna
distribuce ke všem spotřebičům, s přihlédnutím k tomu, jak je přívod regulován v tepelných
výměnících;

pokud je pára vyráběna pro použití v parních turbínách na výrobu energie nebo mechanické
pohony, pak musí mít pro optimální fungování těchto turbín správný tlak a teplotu.
Nižší tlak páry zvýší účinnost kotle. Ve většině případů se kondenzační teplo páry používá
ve výměnících tepla pro ohřev výrobních běhů. Ověřte si u spotřebičů, jaká je minimální požadovaná
teplotu ve výměníku a zda tlak páry může být snížen.
V případech, kdy je spotřeba páry kolísavá, mohou být za kotlem nainstalovány tlakové regulační
ventily a provozovat kotel s mírně vyšším tlakem, než je potřeba v distribučním systému.
To umožňuje kotli rychle reagovat na změny v odběru páry a vyhnout se riziku výpadku kotle kvůli
příliš velkému kolísání tlaku páry. Pokud však omezíte výkyvy v zatížení, můžete provozovat kotel při
nižším tlaku páry a šetřit palivo.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 4 3.2. Tepelné ztráty zásobníků kotlů
Minimalizací komínových ztrát ušetříte palivo. Toho může být dosaženo pomocí následujících
opatření (která by měla být realizována v tomto pořadí):
1. správné nastavení hořáku a regulace poměru vzduch/ palivo spalovacího systému
na minimální množství vzduchu, pro minimalizaci množství spalin;
2. recyklace tepla ze spalin.
Seřízení hořáku a optimální poměr palivo/ vzduch
Objem spalin se určuje podle množství spalovacího vzduchu, který se používá v kotli ke spalování
paliva. Za účelem dosažení dokonalého spalování se běžně používá větší množství vzduchu ve
srovnání s tím, co je pro chemické reakce teoreticky potřeba (stechiometrické množství).
Pro nastavení poměru palivo/ vzduch na bází přebytku O2 ve spalinách je potřeba:

průtokové měření O2 a CO ve spalinách;

regulace proudu vzduchu až do minimální úrovně O2 ve spalinách.
TIP
Je velmi důležité, aby váš kotel byl vybaven správně fungující regulací hořáku a zabezpečením
systému, který nepřetržitě kontroluje poměr paliva a vzduchu pro zajištění bezpečného spalovacího
procesu za všech okolností.
Úspora paliva, které může být dosaženo řádnou kontrolou poměru vzduch/ palivo ve velké míře závisí
na druhu paliva a úrovni komínové teploty.
OBRÁZEK 10. KOMÍNOVÉ ZTRÁTY
24
Fuel: natural gas
22
20
Excess O2 (% dry volume):
10 % (n=1.85)
Heat loss in flue gases (% of fuel)
18
8 % (n=1.55)
16
6 % (n=1.35)
14
3 % (n=1.15)
12
2 % (n=1.1)
10
0 % (n=1)
8
6
4
2
0
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
Stack temperature (C)
Na obrázku 10 vidíte graf, podle kterého můžete odhadnout úsporu paliva:
a) snížením přebytečného spalovacího vzduchu (nižší procentuální přebytek O2 ve spalinách)
b) rekuperací tepla (snížením teploty komína). To udává komínové ztráty jako procento množství
paliva v závislosti na teplotě komína s různými hodnotami přebytkového O2 (a související n-faktor).
Graf je vytvořen pro zemní plyn.
Například: pokud váš kotel pracuje s 8% přebytkem O2 a komínovou teplotou 240 ° C, snížením těchto
hodnot na 3% a 180 °C dojde ke snížení komínových ztrát ze 14,1% na 8% a úspoře paliva o 6%.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
A) Snižování komínové teploty kotle
Existují různé možnosti, jak dále využívat teplo ve spalinách v závislosti uspořádání kotle a aktuální
teplotě komína:

použití ekonomizéru (pokud jej kotel nemá) na ohřev vody před vstupem do kotle;

instalace předehřívače vody před vstupem do odplyňovače. Voda má obvykle teplotu okolí,
zatímco odplyňovač pracuje při teplotě 105 až 110 °C nebo vyšší (v závislosti na typu paliva);

instalace předehřívače kondenzátu před vstupem do odplyňovače. Pokud je teplotní rozdíl
mezi kondenzátem a odplyňovačem více než 30 °C, je zde možnost předehřívání kondenzátu,
aniž by to ohrozilo fungování odplyňovače;

použití předehřívače spalovacího vzduchu (za ventilátorem vzduchu) ve formě systému dvojité
cívky, která se skládá z výměníku tepla spalin, oběhového systému voda/ glykol a výměníku
tepla spalovacího vzduchu. Systém voda/ glykol odebírá teplo ze spalin a předává je dále
spalovacímu vzduchu.
Další zajímavou možností u žárotrubných kotlů je instalace turbulátorů.
Žárotrubný kotel (viz obrázek 11) je v malých a středních chemických továrnách nejvíce používaný typ
kotle (maximální kapacita přibližně 25 tun/ h a tlak páry 20 bar). V žárotrubných kotlích procházejí
spaliny dlouhými trubkami malého průměru, které jsou umístěny v zásobníku vody. Teplo je
přenášeno stěnami trubek do kotlové vody, kde generují páru. Tyto kotle jsou rozděleny do kategorií
podle počtu průchodů, kterými se spaliny pohybují v teplosměnné ploše před tím, než opustí kotel.
Obrázek 11 znázorňuje tří průchodový kotel.
OBRÁZEK 11. ŽÁROTRUBNÝ KOTEL
Steam
Turbulator locations
To stack
Water level
Air
3rd
pass
2 nd
pass
First pass
Burner
Fuel
Boiler feed water
Níže je uveden příklad úspor paliva s ekonomizérem. Obrázek 12 ukazuje dva typy kotlů, které
generují 20 tun/ h při talku 10 bar a teplotě páry 200° C. Jeden z nich je bez ekonomizéru, voda je
z odplyňovače přiváděna přímo do výparníku. Druhý kotel je s ekonomizérem, kde se napájecí voda
ohřívá na přibližně 145 °C. Komínová teplota bez ekonomizéru je 230 °C, s ekonomizérem 140 °C.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 12. ÚSPORA PALIVA S EKONOMIZÉREM
Steam
10 bar/200 C
Boiler
230 C
Boiler
145 C
110 C
230 C
Economiser
140 C
110 C
110 C
Deaerator
Deaerator
Tabulka 15 uvádí úspory v % paliva s ekonomizérem pro parní kotel 20 t/ h.
ÚSPORY DOSAŽENÉ S EKONOMIZÉREM
Steam
tonnes
pressure
bar
temperature
C
Boiler feed water:
tonnes
temperature
C
Eco out temperature
C
Stack temperature
C
Boiler efficiency
%
Fuel per tonne steam
GJ/tonne
Perc fuel saving
%
No Eco
20
10
200
21
110
230
86
2.750
With Eco
20
10
200
21
110
145
140
90
2.6
4%
B) Znečištění kotle a komínová teplota
Je důležité vědět, jaký je vztah mezi teplotou spalin a výrobou páry v kotli. Pokud je kotel znečištěn,
teplota stoupne, což je jasný signál k čištění kotle. To je znázorněno na obrázku 13. Udává teplotu
spalin z kotle za výparníkem (před vstupem do ekonomizéru).
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 13. TEPLOTA SPALIN V ZÁVISLOSTI NA KAPACITĚ KOTLE
240
Measured stack temperatures
230
Stack temperature (C)
220
Stack temperature
clean boiler
210
200
190
180
170
160
30
40
50
60
70
80
90
100
Boiler steam capacity (%)
OP 4 3.3. Spotřeba energie v kotelně
Hlavní elektrické spotřebiče jsou vodní čerpadla, napájení kotlů a spalovací dmychadla. Obvykle
je k dispozici 2 x 100% nebo 3 x 50% požadovaného výkonu čerpadel, každé s vysokými škrtícími
ztrátami. Chcete-li ušetřit energii pro čerpadla, můžete zvážit instalaci frekvenčního měniče. Více
informací viz Osvědčený postup 7 - frekvenční měniče a motory.
OP 4 3.4. Ztráty vyzařováním
Radiační ztráty vznikají od horkých povrchů kotle a potrubí, armatur a dalších zařízení, jako jsou
plováky a čerpadla. Dobře udržovaný kotel má tyto ztráty na úrovni přibližně 1% tepelné kapacity.
Tyto ztráty jsou nezávislé na zatížení kotle. Většina kotlů sice pracuje při zatížení se ztrátami, ale
přesto by neměly být ignorovány. Měli byste pravidelně kontrolovat izolaci a poškozenou izolaci vždy
opravit. Na ventilech, které jsou pravidelně používány, použijte odnímatelnou izolaci.
OP 4 3.5. Provoz odplyňovače
Kondenzát a voda procházejí odplyňovačem, kde dochází k odstranění kyslíku a volného CO2, aby se
zabránilo usazování a korozi kotle. Toho je dosaženo rozprašováním kondenzátu ve formě aerosolu
v parní části odplyňovače. Zahřátím vody se tyto plyny uvolní a jsou odvedeny z odplyňovače. Nárůst
teploty vstupující vody 10 až 15 °C je dostatečný ke snížení obsahu kyslíku v napájecí vodě na úroveň
menší, než 10 ppb (dílků na miliardu). Odplyňovač pracuje s pevným tlakem (a teplotou nasycení)
a dodává stabilní množství páry. Nastavená hodnota tlaku by neměla být příliš vysoká, protože by to
vyžadovalo mnoho páry k ohřevu vstupní vody (což je poněkud neefektivní způsob ohřevu napájecí
vody pro kotle). Normální hodnota nastavení tlaku se pohybuje v rozmezí 1,2 až 1,5 bar (teplota 105
až 110 °C).
OP 4 3.6. Odkalování kotle
Aby se zabránilo hromadění nečistot, jako jsou chloridy, sulfáty, apod. v kotlové vodě, musí probíhat
kontinuální kontrola kvality a pravidelné vypouštění určitého procenta kotlové vody. Požadovaná
míra vypouštění může být minimalizována správnou přípravou napájecí vody pro kotle (více
informací viz oddíl 3.12). Teplo z odkalované vody by mělo být využito v odkalovací nádrži. Odváděná
pára může být použita v odplyňovači. Teplo ve zbývající odkalované vodě může být využito k ohřevu
vstupní vody. Schéma energeticky úsporného odkalovacího systému je uvedeno na obrázku 14.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 14. KONTUNÁLNÍ ODKALOVÁNÍ
Boiler
Continuous
Blow down
Water
conductivity
boiler water
To Deaerator
Blow down
Vessel
Make up
Water
Heat
Exchanger
To Deaerator
To Sewer
OP 4 3.7. Sání spalovacího vzduchu
Přívod spalovacího vzduchu do kotle by měl být instalován nejlépe v horní části kotelny, aby byl co
nejteplejší. Pokud je možné další snížení teploty spalin, můžete zvážit instalaci předehřívače vzduchu.
Tím se zvýší účinnost kotle.
TIP
Jedno pravidlo: každé zvýšení teploty spalovacího vzduchu o 20 ° C sníží spotřebu paliva v kotli o 1%.
OP 4 3.8. Distribuce páry
Spotřebičům dodáváme suchou a čistou páru. Napájecí vedení by mělo být správně dimenzováno tak,
aby se zabránilo příliš vysokému poklesu tlaku v systému a riziku eroze/ koroze v důsledku příliš
vysokých rychlostí. Potrubí musí být navrženo tak, aby odolalo tepelnému rozpínání. Zásobovací linie
by měla mít správnou izolaci a musí být vybavena dostatečným počtem parních pastí k rychlému
odstranění vzniklého kondenzátu. Je také vhodné izolovat nevyužité části systému distribuce páry
pomocí řádně rozmístěných oddělovacích ventilů.
OP 4 3.9. Recyklace kondenzátu
Shromažďování a vracení kondenzátu zpět do kotelny často znamená podstatnou úsporu energie.
Měli byste však vědět, odkud kondenzát pochází a zda je bez nečistot, jako například organických
složek, chloridů, atd., aby se dal znovu použít bez rizika vážných problémů s korozí v kotli. Sledování
kvality kondenzátu, zejména pokud jde o organické složky, je důležitým bezpečnostním opatřením.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 15. ZLEPŠENÍ EFEKTIVITY KOTELNY RECYKLACÍ KONDENZÁTU
92
91
90
boiler house eff (LHV)
89
88
87
86
85
84
83
82
81
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
% condensate return
Jak je vidět, celková účinnost kotelny se může zlepšit 10 procentních bodů, když se vrací až 80%
z kondenzátu. To může přinést značné úspory paliva, což je znázorněno na obrázku 16.
OBRÁZEK 16. SNÍŽENÍ SPOTŘEBY PALIVA RECYKLACÍ KONDENZÁTU NA TUNU VYROBANÉ PÁRY
3.0
3.0
Fuel per tonne of steam (GJ/tonne)
(Steam conditions: 10 bar/ 200 C)
2.9
2.9
2.8
2.8
2.7
2.7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
% condensate return
Chcete-li recyklovat a opětovné využívat kondenzát, je nezbytné navrhnout správný systém odvádění
kondenzátu. Špatné odvádění kondenzátu může vést ke zhoršení výkonu výměníků tepla, erozi/
korozi a „bušení“ vody v kondenzačním systému.
Důležitá doporučení:

ujistěte se, že parní pasti a potrubí na vedení kondenzátu mají správnou velikost. Potrubí musí
být navrženo pro dvoustupňový průtok (voda + pára);

používejte správné parní pasti na základě kvalifikovaného doporučení;

nikdy nepřipojujte individuálně nastavitelné výměníky tepla na stejnou parní past, protože to
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie



může snadno vést k ucpání kondenzátem a poruše výměníků tepla;
ujistěte se, že kondenzát může snadno vytékat z výměníku tepla a neucpává se: parní past
musí mít správnou velikost a dostatečný tlakový rozdíl, aby vytlačila kondenzát ven;
ujistěte se, že potrubí kolem výměníků tepla (montáž vakuových vypínačů a rovnovážný tlak
v potrubí, atd.) umožňuje kondenzátu volně odtékat;
ujistěte se, že tlak páry v systému a funkce výměníku tepla je odpovídající, aby umožňoval
vypouštění a vracení kondenzátu.
OP 4 3.10. Inspekce a oprava parních ventilů
Únik páry může být často detekován vizuální prohlídkou parní pasti. Další možností je použití
ultrazvukového detekčního zařízení. Většina parních pastí pracuje cyklicky, takže můžete slyšet, zda
fungují správně.
OP 4 3.11. Využívání parního systému na výrobu elektrické energie.
Za normálních okolností se v chemických provozech používá nízkotlaká pára (LP), tlak páry je 10 MPa,
nebo nižší. Pokud je kapacita parního systému 15 t/ h nebo vyšší (v průběhu 6 000 provozních hodin
nebo více), můžete zvážit systém na výrobu elektřiny. Toho lze dosáhnout instalací vysokotlakého
(HP) parního kotle s parní turbínou a generátorem.
Obrázek 17. Znázorňuje systém, který pracuje s kapacitou 20 t/ h páry a tlakem 5 bar. Pára
je generována s tlakem 60 bar a teplotě 400 °C. Generátor jednotka parní turbíny mohou generovat
2 MWe.
OBRÁZEK 17. PARNÍ TURBÍNA NA ZPĚTNÝ TLAK
HP Steam 21 tonnes/h, 60 bar/400 C
HP Boiler
Fuel
2 MWe
Steam
Turbine
Generator
LP Steam 20 tonnes/h, 5 bar/170 C
Boiler
Feed
Water
Deaerator
Condensate
Tank
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
Condensate
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
VÝHODY PARNÍ TURBÍNY
Steam conditions consumers:
Steam
tonnes/h
pressure
bar
temperature
C
enthalpy
MJ/tonne
Steam conditions boiler house:
Steam
tonnes
pressure
bar
temperature
C
enthalpy
MJ/tonne
Electricity production:
Capacity
kW
Output per hour
kWh
per tonne of steam kWh/tonne
Fuel consumption:
Fuel
GJ/h
Extra fuel for electricity:
Fuel electricity
GJ/h
El. efficiency
%
No Turbine
Turbine
20
5
170
2789
20
5
170
2789
20.5
7
190
2821
20.5
60
400
3180
2000
2000
100
56.4
64.6
8.2
88
V případě použití "turbíny" roste spotřeba paliva, protože je vyráběna pára s vyšší entalpií. Ve
srovnání se systémem "bez turbíny" je spotřeba paliva vyšší o 8,2 GJ za hodinu. Elektrická účinnost je
(2 MWh = 2 x 3,6 GJ el) /8.2 GJ paliva 88%. Předpokládejme, že jako palivo je použit zemní plyn
s cenou € 6/ GJ, variabilní náklady na výrobu elektřiny jsou € 25/ MWh. Pokud je úspora nákladů na
nákup elektřiny € 80/ MWh, roční úspora za předpokladu 7 000 provozních hodin/ za rok bude:
(80-25) x 2 x 7,000 = € 770,000/ rok.
OP 4 3.12. Optimalizace vodního hospodářství
Pravidelné kontroly následujících parametrů vody/ parního cyklu jsou nutné jako prevence proti
vzniku koroze a zajištění bezproblémové výroby páry:





adekvátní tvrdost vody: hydrogenuhličitanové soli s obsahem Ca a Mg jsou hlavními příčinami
usazenin v kotli. Mohou být odstraněny změkčováním vody, která prochází kationtovým
filtrem, který váže Ca a Mg na Na, čímž dojde ke snížení tvrdosti. U parních kotlů do 20 bar je
to zpravidla dostačující. U kotlů pracujících s vyšším tlakem je často zapotřebí další odkalování
a odluhování vody;
udržujte vodivost kotlové vody pod hodnotami příslušné normy, aby koncentrace nečistot,
zvláště chloridů a sodíku, nebyla příliš vysoká. Vodivost vody je měřítkem úrovně
kontaminace. Zkontrolujte platné normy a nastavení odkalování a odluhování vody;
udržujte pH kotlové vody v požadovaném rozsahu alkality: kotlová voda musí být dostatečně
zásaditá, aby vytvořila na vnitřním plášti ocelových trubek ochrannou vrstvu, která brání korozi
v kotli. Toho lze dosáhnout dávkováním malého množství hydroxidu sodného;
zkontrolujte funkčnost odplyňovače a odstranění CO2 a O2 v kondenzátu a kotlové vodě. Obsah
O2 ve vodě by měl být nižší, než množství, které uvádí příslušná norma kotle;
zkontrolujte ochranná opatření proti kyselé korozi kondenzátu vraceného do systému:
bikarbonáty (-HCO3) v napájecí vodě projít odplyňovačem a ve výparníku se mění na CO2
a vodu. CO2 opouští kotel spolu s párou a může způsobovat korozi kondenzačního systému,
z tohoto důvodu se do vody přidávají těkavé alkaloidy, např. amoniak, které brání korozi;
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie

Zkontrolujte, zda vracející se kondenzát není znečištěn, zejména organickými složkami, což by
mohlo způsobit korozi a znečištění kotle.
Pokud nemáte znalosti a zkušenosti v oboru úpravy vody, zvažte možnost outsourcingu úpravy vody
kvalifikovaným dodavatelem.
OP 4













4. Seznam doporučených opatření
pravidelně kontrolujte a servisujte kotle a zařízení kotelny, nejméně jednou za rok;
sledujte trend účinnosti každého z kotlů ve vztahu k množství vyrobené páry, alespoň jednou
měsíčně;
pokud provozujete několik kotlů paralelně, zaveďte řízení pracovní zátěže s cílem
optimalizovat celkovou účinnost;
zajistěte v kotlích bezpečné a spolehlivé spalování se systémem ochrany hořáku v souladu
s bezpečnostními normami;
měření přebytku O2 ve spalinách kotle a seřízení poměru vzduch/ palivo na minimální úroveň
s cílem minimalizovat komínové ztráty;
kontrolujte a v případě potřeby opravte izolace kotlů, potrubí a ventilů;
ujistěte se, že vodní hospodářství pracuje správně, a že jsou prováděny pravidelné analýzy
vzorků vody;
zkontrolujte nastavený poměr odkalování s kvalitou vody v kotli;
zkontrolujte, zda odplyňovač pracuje s požadovaným minimálním tlakem;
zkontrolujte funkci parních pastí;
zkontrolujte úniky páry v systému;
pravidelně kontrolujte znečištění v kotlích;
pravidelně kontrolujte znečištění teplosměnných ploch.
Doplňkový seznam opatření, která jdou nad rámec obvyklých postupů:
nižší náklady / krátkodobá opatření
Příležitost ke snižování nákladů
Kontrolní opatření
1. snížení spalovací vzduchu na minimum
1. měření CO2/O2
2. maximalizovat úplnost spalování
2. měření sazí a CO
3. zajistit čistotu kotle (saze/ usazeniny)
3. sledujte zvýšení teploty spalin
4. opravte (vyměňte) izolaci kotle
4. periodické kontroly izolace kotle
5. izolujte napájecí nádrž a víko nádrže
5. zkontrolujte, zda nedochází ke ztrátám teploty
napájecí vody
6. izolujte zpětné vedení kondenzátu
6. zkontrolujte, zda nedochází ke ztrátám kondenzátu
7. optimalizujte kvalitu napájecí a pracovní
7. sledujte kvalitu napájecí a pracovní vody: tvrdost,
vody
kyselost, O2.
8. minimalizujte usazování
8. sledujte koncentrace rozpuštěných pevných látek
v kotlové vodě a zlepšete kontrolu odkalování
9. udržujte trysky, rošty, tlak přívodu paliva
9. zajistěte, aby specifikace byly k dispozici a používány
a teplotu dle specifikace výrobců
pravidelná kontrola a údržba
10. maximalizujte teplotu spalovacího vzduchu 10. nasávejte vzduch z nejvyššího bodu kotelny
11. snižte tlak páry tam, kde překračuje
11. zkontrolujte požadavky systému/ procesu; nastavte
požadavky systému/ procesu
správné hodnoty
12. použijte potrubí pro přívod teplejšího
12. instalujte sací potrubí spalovacího vzduchu ve
spalovacího vzduchu
vyšších částích místnosti
13. instalujte automatický detektor úniku
plynu.
14. opravte netěsnosti v parním potrubí
vyšší náklady / dlouhodobá opatření
Příležitost k úspoře energie
Kontrolní opatření
1. v případě rychle se měnící poptávky
1. sledujte a vyhodnocujte změny poptávky
přeměňte jeden nebo více kotlů na akumulační
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
(vyrovnávací) nádrž
2. alternujte ovládací prvky na:
“vysoký-nízký-vypnuto” nebo “modulovanýnízký-vypnuto”
3. instalujte rekuperaci parního tepla
4. zlepšení vládání spalovacího procesu
5. využití odpadního tepla
6. využijte odpadní teplo z odkalování kotle
7. využijte procesní integraci
2. sledujte a vyhodnocujte změny poptávky
3. zvažte možnost kontinuálního (velkokapacitního)
odkalování
4. zajistěte odpovídající tepelný příkon na uspokojení
poptávky, minimalizujte znečištění paliva a chraňte
osoby a zařízení.
5. instalace ekonomizéru a rekuperátoru
6. zvažte možnost kontinuálního (velkokapacitního)
odkalování.
7. párujte procesní jednotky, které mají významně
odlišné požadavky na teplo (např. zbytková pára
z výrobního procesu na bázi vysokotlaké páry může být
využita v dalším procesu vyžadujícím nízkotlakou páru
Source: www.bess-project.info
OP 4
5. Další informace
Osvědčený postup jak zlepšit výkon parní jednotky
Jeden z účastníků CARE+ nainstaloval nový parní kotel s rekuperací tepla (ekonomizérem) s roční
úsporou energie 12% - zemního plynu (120,000 eur/ rok). To znamená návratnosti 2,05 roku.
1.
OP 4 5.1. Literatura
Steam and high temperature hot water, introducing energy savings opportunities
forbusiness, Carbon Trust publication CTV018 Technology overview; www.carbontrust.co.uk
2.
Improving Steam System Performance, A Sourcebook for Industry, US DOE, Office of Energy
Efficiency and Renewable Energy,
www.eere.energy.gov
3.
Steam System Opportunity Assessment for the Pulp and Paper, Chemical Manufacturing, and
Petroleum Refining Industries, US DOE, Office of EERE,
www.eere.energy.gov
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 5
OP 5
Jak ušetřit energii pří výrobě stlačeného
vzduchu
1. Úvod
Stlačený vzduch patří k nejvíce energeticky náročným nástrojům, které se v chemickém průmyslu
používají. Proto stojí za to uvažovat o možnosti zlepšení energetické efektivity při výrobě a použití
stlačeného vzduchu. Díky snadnému použití je často nadužíván a vybrán pro účely, na které existují
energeticky a ekonomicky účinnější alternativy. Lidé často vnímají stlačený vzduch jako komoditu
zdarma a nejsou si vědomi relativně vysokých nákladů na energii. Takže, měřítka úspory energie
směřují nejen na efektivní výrobu stlačeného vzduchu, ale také na to, jak minimalizovat používání
stlačeného vzduchu a změnit přístup lidí k jeho používání.
OP 5
2. Posouzení aktuální výroby a použití stlačeného vzduchu
Normy kvality ovzduší jsou uvedeny v normě ISO 8573-1. Stlačený vzduch by měl být přednostně
vyráběn v bezmazných kompresorech, aby nedošlo ke kontaminaci vzduchu stopami mazacího oleje,
což může snižovat spolehlivost nástrojů a dalších koncových zařízení. Separace oleje z maziva pro
šroubové a pístové kompresory nikdy není 100% a vyžaduje poměrně intenzivní dohled a servis.
OP 5 2.1. Blokový diagram s hlavními komponenty systému
Chcete-li analyzovat váš systém stlačeného vzduchu, je užitečné vypracovat blokové schéma
z hlavních komponentů systému s jejich kapacitou. Kromě toho by blokové schéma mělo obsahovat
informace o:

kapacitě hlavních komponentů (kompresory, sušičky, přijímač);

podmínky dodávky vzduchu (tlak a rosný bod);

kde je umístěno měření průtoku a tlaku;

maximální, průměrné a minimální spotřeby koncových spotřebičů v Nm3/ h.
OBRÁZEK 18. BLOKOVÉ SCHÉMA SYSTÉMU STLAČENÉHO VZDUCHU
After
Cooler
Compressor 1
End Users
Air filter
Separator
Dryers
Receiver
Compressor 2
End Users
End Users
OP 5 2.2. Určení spotřeby stlačeného vzduchu a elektrické energie
Jak přesné je měření množství vzduchu a s tím související spotřeba elektrické energie ve vašem
systému.

Pokud máte instalovány měřiče průtoku v přívodním potrubí vzduchu a současně měříte
spotřebu elektrické energie kompresorů, tato měření budou poskytovat informace o dodaném
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
množství vzduchu a související spotřebě elektrické energie.
Pokud nemáte žádné měřiče průtoku ani měření elektřiny, můžete získat orientační hodnoty
na základě počtu hodin plného zatížení kompresorů a kapacity kompresoru (Nm 3/ h, nebo
Nm3/ min) a spotřeby elektrické energie kompresorů. Do výpočtu spotřeby elektrické energie
promítněte také hodiny, kdy kompresory neběží.
Pro kontrolu můžete použít dočasné ampérmetry na orientační měření spotřeby elektrické energie.

OP 5 2.3. Vypracování tlakového profilu
Dalším užitečným nástrojem při analýze systému je základní tlakový profil systému. Tlakový profil
ukazuje pokles tlaku v systému při daném průtoku. Tato informace poskytuje vstupy pro nastavení
řízení a monitorování poklesu tlaku průchodem přes filtry, chladiče a sušičky.
OBRÁZEK 19. TLAKOVÝ PROFIL SYSTÉMU STLAČENÉHO VZDUCHU
Supply
Distribution
Demand
7.8 Bar
Operating
range
compressors
7.0 Bar
6.4 Bar
Filter &
Dryer
pressure drop
6.0 Bar
System
pressure drop
Unregulated end use
5.0 Bar
Regulated inde use
To vyžaduje kalibrovaný tlak a měření diferenciálního tlaku:

Tlak vzduchu nasávaného do kompresorů.

Tlak na výstupu kompresoru (nejlépe také na výstupech vícestupňových kompresorů).

Diferenční tlak za chladiči, filtry a sušičkami.

Tlaky na vhodných místech v distribuční síti a u spotřebičů.
OP 5 2.4. Přehled výroby stlačeného vzduchu
Třetím krokem je rozvaha stlačeného vzduchu, která poskytuje cenné informace při hledání námětů
na pro zlepšení.
ROZVAHA STLAČENÉHO VZDUCHU
1) Compressed air production
Capacity
Compressor 1
Compressor 2
Nm3/h
…..
…..
Running hours
per month
….
……
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
Production per
month
Nm3
…..
…….
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Total production
X
2) (Estimated) compressed air consumption
Site area
User Type
Quantity
Process A
Process B
Spray nozzle
Vacuum system
….
….
10
1
Specific use
per type
Nm3/h
12
20
Hours per
week
30
40
Consumption
per week
Nm3
3600
800
…..
Total consumption
3) Balance
Y
X -Y
Do rozvahy zahrňte rovněž minimální požadovaný tlak vzduchu a rosný bod u spotřebičů.
OP 5 2.5. Úniky a ztráty
Úniky mohou být detekovány například kontrolou systému ultra zvukovým měřením. Pro kvantifikaci
úniků je ale složitější. Další možnost je provést tlakovou zkoušku kompresoru zatímco všechny
spotřebiče jsou vypnuty (alespoň ty, pro které nelze spotřebu vzduchu přímo kvantifikovat). Při této
zkoušce se zaznamenává čas chodu kompresor k obnovení tlaku vzduchu. Pokud například
kompresor potřebuje 10 minut za hodinu na obnovení plné kapacitu vzduchu, je únik 1/6 kapacity
kompresoru. Přesnější měření může být provedeno při měření průtoku vzduchu kompresorem, nebo
je možné měřit čas, kdy dojde k poklesu tlaku v zásobníku vzduchu o 1 až 2 bary při vypnutém
kompresoru a se všemi spotřebiči odpojenými od systému.
VL = VS x (p1 – p2)/t
VL = objem úniků (m3/min)
VS = objem zásobníku (m3)
p1 = počáteční tlak v zásobníku (bar)
p2 = koncový tlak v zásobníku (bar)
t = čas (minuty)
OP 5
3. Stanovení spotřeby energie a nákladů na výrobu stlačeného
vzduchu
Náklady na energii tvoří hlavní část celkových nákladů na výrobu stlačeného vzduchu: typicky,
následující rozdělení bylo možné:

Náklady na energii: 75% celkových nákladů;

Investiční náklady: 13%;

Údržba a další náklady: 12%.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
3
OBRÁZEK 20. SPOTŘEBA ENERGIE NA 1,000 NM STLAČENÉHO VZDUCHU
160
140
least efficient compressors
120
kWh/1000 Nm3
100
most efficient compressors
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Supply pressure (bar abs)
Jak je vidět, existuje důvod využívat nižší tlak vzduchu.
Přehled o nákladech na výrobu stlačeného vzduchu je základ pro zvyšování energetické efektivity.
OP 5
4. Příležitosti ke snižování spotřeby stlačeného vzduchu
OP 5 4.1. Alternativy k používání stlačeného vzduchu
Alternativy jsou často energeticky účinnější. Příklady potenciálně nevhodného použití stlačeného
vzduchu, jsou:

otevřené foukání: stlačený vzduch je foukán z otevřené trubice nebo potrubí pro chlazení,
sušení, čištění dopravníků, apod. Toto využití lze často nahradit použitím alternativního řešení;

použití stlačeného vzduchu pro nasávání, rozprašování a nafukování, atd. Ve většině těchto
případů může být použito účinnější nízkotlaké dmychadlo;

používání stlačeného vzduchu pro manipulaci s materiálem. V tomto případě může být
alternativou nízkotlakový ventilátor;

použití stlačeného vzduchu pro vakuování. Stlačený vzduch je použit ve spojení s ejektorem na
vytvoření vakua. Vakuování vyvolává odběrové špičky, což způsobuje nedostatky v provozu
kompresoru. Alternativou může být použítí vývěvy, která je účinnější a při vytváření vhodných
podmínek vakua často spolehlivější;

používání stlačeného vzduchu v ručních ofukovacích pistolích. Z bezpečnostních důvodů
nepoužívejte neregulované ruční foukání na různá zařízení. Měla by být použita pouze
ofukovací pistole odpovídající bezpečnostním standardům; použití je omezeno na místo, kde
je to opravdu nutné;

použití vzduchového nářadí namísto efektivnějšího elektrického nářadí;

neregulované spotřebiče. V distribučním systému by měl být v blízkosti spotřebičů umístěn
regulátor tlaku plný tlak v systému je potenciální příčinou pro dynamické tlakové problémy
v provozu kompresoru.


OP 5 4.2. Efektivnější vzduchová technika
stlačený vzduch je často používán k chlazení, sušení a čištění. Používejte odpovídající trysky
a provádějte pravidelný servis k zajištění úspory stlačeného vzduchu;
zkontrolujte životnost. Opotřebený nástroj často spotřebovává nadměrné množství stlačeného
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie

vzduchu, a může mít vliv na další operace;
ověřte s dodavateli, zda výrobní procesy mohou být rekonfigurovány s cílem zlepšení
efektivity.
OP 5 4.3. Optimalizace dodávky stlačeného vzduchu
Hlavními oblastmi pro optimalizaci jsou:

kontrola provozu kompresoru (tj. kontrola zatížení jednotlivých kompresorů);

udržení tlaku vzduchu na minimální požadované úrovni;

pravidelný servis a údržba všech komponentů systému.
OP 5 4.4. Optimalizace provozu vzduchových kompresorů
A) Skladování
Velké výkyvy v odběru vzduchu působí kolísání tlaku vzduchu a následně kolísavý provoz kompresoru.
Tyto výkyvy poptávky mohou být tlumeny skladováním vzduchu v tlakových nádobách umístěných
v distribuční soustavě co nejblíže ke spotřebičům, což umožňuje kompresorům běžet s plochým
profilem zatížení. Pro odhad požadovaného skladovacího objemu vzduchu může být použit
Následující vzorec:
Vs = vi x t/(Δp)
Vs = objem zásobníku (m3)
vi = kolísavý odběr vzduchu (m3/min)
t = doba kolísání odběru (min)
Δp = přípustný pokles tlaku (bar)
B) Ovládání výkonu kompresoru
Systémy stlačeného vzduchu obvykle používají více kompresorů. Na základě ročního průměru pracují
v částečném zatížení, protože dostupná kapacita je založena na maximálním odběru (často v (n-1)
konceptu), což znamená, že vždy jeden kompresor je v pohotovostním režimu. Takže jednotlivé
kompresory pracují s kontrolou zátěže. Kompresory mohou mít různé typy ovládání zátěže:




start/ Stop, cyklus regulace výkonu se skládá ze spuštění kompresoru na plnou kapacitu
a vypnutí;
běh naprázdno, kompresor běží nepřetržitě a kapacita je řízena regulací sání tak, aby po
určitou dobu nebyl přiváděn vzduch;
částečné zatížení, kompresor běží nepřetržitě a má spojité řízení kapacity sací strany;
regulace otáček, kompresor má kontinuální regulaci výkonu změnou otáček kompresoru.
4.5. Pravidelný servis a údržba komponentů systému
stlačeného vzduchu
Systémy tlakového vzduchu vyžadují pravidelnou kontrolu a údržbu, aby komponenty zůstaly
v dobrém stavu. To vyžaduje péči o zařízení a rychle reagovat na změny a trendy v provozu.
To umožní systému pracovat s vysokou spolehlivostí. Nedostatečná údržba a nedostatek
pravidelných kontrol může zvýšit spotřebu energie prostřednictvím nižší komprese, únikům vzduchu,
apod. To také může vést k vyšším provozním teplotám vzduchu a následně špatnou kontrolu vlhkosti
v sušičkách.
OP 5
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 21. PROVOZNÍ VÝKONNOST STLAČENÉHO VZDUCHU
5
4.5
4
Measured operating points
Electricity use (kWh/week)
3.5
base line
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Air flow (Nm3/week)
OP 5



přívod chladného vzduchu: čím nižší je teplota nasávaného vzduchu, tím menší je síla ke
stlačování vzduchu na požadovaný tlak. Pokud jsou vzduchové kompresory v budově, měli
byste zvážit instalaci sání mimo budovu a nasávat chladnější venkovní vzduch;
pravidelně kontrolujte stav vstupních filtrů: špinavé nebo dokonce zanesené filtry snižují
průtok vzduchu a zvyšují výkon na m3 vzduchu;
využít chladicí teplo z kompresoru a mezichladiče: téměř 90% energie kompresního cyklu se
mění na teplo, které musí být odvedeno. Toto teplo je možné využít k výrobě tepla nízkých
teplot (v řádu 50 až 70 °C teplé vody). Některé typy kompresorů používají odpadní teplo na
regeneraci sušičů.
OP 5












5. Další možnosti úspory stlačeného vzduchu
6. Seznam doporučených opatření
pravidelně kontrolujte těsnost systému a opravujte netěsnosti;
zkontrolujte zbytečné a nevhodné používání stlačeného vzduchu a vytvořte kontrolní seznam
spotřebičů;
vyměňte opotřebené vzduchové zařízení (trysky);
nastavte tlak v systému na minimální přijatelnou úroveň s ohledem na profil poptávky a objem
skladovacích nádob;
ověřte, zda posílení pro malé spotřebitele, které vyžadují vysoký tlak, má význam pro snížení
tlaku v systému;
zkontrolujte kapacitu zásobníků ve vztahu ke spotřebě s cílem optimalizovat spotřebu energie
kompresorem;
zkontrolujte, zda teplota vháněného vzduchu nepřekračuje stanovenou hodnotu
a zkontrolujte, zda sušičky pracují správně;
zvažte zlepšení v měření tlaku a objemu vzduchu v systému;
měřte spotřebu kompresoru ve vztahu k objemu vyrobeného vzduchu;
vytvářejte optimální rozdělení zátěže na více kompresorů, aby se minimalizovala spotřeba
elektrické energie;
zkoumejte možnosti využití chladící energie kompresoru;
zkontrolujte, zda probíhá pravidelná kontrola a údržba zařízení a pravidelná výměna filtrů.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Stlačený vzduch
nižší náklady / krátkodobá opatření
Příležitost ke snižování nákladů
Kontrolní opatření
1. vypnout, kdykoliv je to možné
2. instalace levných elektromagnetických ventilů na
přívodu vzduchu do jednotlivých strojů. Vypněte přívod
stlačeného vzduchu, jakmile je přístroj vypnutý.
3. čistěte pravidelně vzduchové filtry
4. používejte co nejnižší provozní tlak; snížit tlak místně pokud je to možné.
5. používejte nejnižší možnou teplotu nasávaného
vzduchu.
6. namontujte 2rychlostní motory
7. odstraňte netěsnosti
8. pravidelně kontrolujte tlak v systému
Vyšší náklady / dlouhodobá opatření
Příležitost ke snižování nákladů
Kontrolní opatření
1. nasaďte malý kompresor na vyplnění poptávky ve
špičkách.
2. venkovní sání pro co nejstudenější vzduch
3. seřiďte měření průtoku a výkonu (kWh)
4. instalace moderního multikompresorového systému
5. namontujte standardní rekuperační jednotky
6. před chlazení vzduchu
7. pokud některé spotřebiče používají nízký tlak
vzduchu (2,5-3 bar), instalujte dva oddělené systémy
8. použijte frekvenční řízení kompresoru
9. pro speciální aplikace použijte individuální dodávku
stlačeného vzduchu
10. vyměňte pneumatické nářadí za elektrické
Zdroj: www.bess-project.info
OP 5
7. Další informace
Osvědčený postup - příklad
Malý podnik v rámci chemického průmyslu vyrábí stlačený vzduch o tlaku, který přesahuje 8,5 bar.
Nejvyšší požadovaný tlak u výrobních linek je však pouze 6,5 bar.
Je proto logické tlak snížit, což nevyžaduje žádnou investici.
Snížení o 1 bar může vést k roční úspoře energie o více než 14 000 € nebo téměř 300 MWh.
Jak snadné!
OP 5 7.1. Literatura
1. Compressed air, Introducing energy savings opportunities for business, Carbon Trust publication
CTV017, Technology Overview
www.carbontrust.co.uk
2. Improving Compressed Air System Performance, a Sourcebook for Industry, US DOE Office of
EERE publication and many other information sources
http://www.eere.energy.gov/industry/bestpractices/compressed_air.html
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 6
OP 6
Jak snížit energetickou náročnost budov
1. Úvod
V budovách obvykle existuje značný prostor ke snížení spotřeby energie. Úspory energie v těchto
oblastech přímo přispívají ke zvýšení čistého zisku.


Vytápění, větrání a klimatizace (HVAC), tvoří většinu spotřeby energie v budovách, a je proto
klíčovou oblastí pro opatření v oblasti energetické efektivity. Přehřívání v zimě a přechlazení
v létě jsou hlavní příčiny plýtvání energií;
Druhou důležitou kategorií je použití elektrické energie na osvětlení budov a kancelářských
prostor.
OP 6
2. Měření a trendy spotřeby energie v budovách
Chcete-li sledovat spotřebu energie v budovách a vyhodnotit úspory, kterých jste dosáhli opatřeními
v oblasti energetické efektivity, musíte být schopni měřit a zaznamenávat spotřebu elektrické energie
a tepla, nebo spotřebu paliva budov. Zkontrolujte, zda je to možné a co je k tomu zapotřebí.
Ověřte si, jaké historické informace o spotřebě energie jsou k dispozici a jsou-li dostatečné, jako
základ pro vaše opatření v oblasti energetické efektivity.
OP 6




3. Ovlivňující faktory a indikátory výkonu
spotřeba energie během topné sezóny ve vztahu k HDD. V závislosti na topném systému bude
sledovat spotřebu paliva nebo použití horké vody, plus spotřebu elektřiny;
spotřeba energie během chladicího období ve vztahu k CDD. Bude monitorovat především
spotřebu elektřiny, protože většina chladicích jednotek spotřebovává elektřinu;
využívání energie základního zatížení; na jaře a na podzim jsou častá období, která nevyžadují
vytápění ani chlazení. Toto období může být využito k analýze základní spotřeby elektrické
energie v budově;
spotřeba energie (elektřina a teplo) budov během neobsazených hodin. To může být indikací
pro zbytečnou spotřebu energie. Měli byste být schopni sledovat užitečnost spotřebované
energie.
OP 6
4. Měření teploty
Příklad práce s denostupni je uveden na obrázcích 22 a 23. Obrázek 24 udává spotřebu plynu měsíčně
pro vytápění budovy za dva roky po sobě. Od této částky si můžete odvodit, že v chladnějších
měsících se spotřebuje více paliva, ale není jasné, proč se ve stejném měsíci spotřebuje více paliva
v roce 1 a někdy v roce 2. Kromě toho není jasné, co by mělo být referenční hodnotou pro tuto
budovu.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 22. MĚSÍČNÍ SPOTŘEBA PLYNU NA TOPENÍ
400.0
350.0
Gas consumption (GJ/Month)
300.0
250.0
200.0
150.0
100.0
50.0
0.0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Months (Jan - Dec)
Na obrázku 23, je měsíční spotřeba plynu ve vztahu k denostupňům za daný měsíc. Můžete vidět,
že zde existuje racionální vztah. Modrá čára je současná relace; tečkovaná čára definuje cíle opatření
na úsporu energie v budově.
OBRÁZEK 23. PŘÍKLAD VYUŽITÍ METODY DENOSTUPŇŮ (TOPENÍ)
400
monthly gas consumption (GJ/month)
350
300
250
current energy
consumption
200
targeted energy
consumption
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Degree days per month
Většina zemí EU poskytuje informace o denostupních. Chcete-li použít tuto metodu, zkontrolujte, zda
jsou k dispozici příslušná data. Můžete si vytvořit vlastní přehled denostupňů, pokud máte
k dispozici informace o průměrných denních venkovních teplotách.
Méně přesná metoda, pokud nemáte k dispozici informace o denostupních, je pracovat s týdenní
nebo měsíční průměrnou okolní teplotou ve vztahu k referenční vnitřní teplotě. Může být také
užitečné čerpat data z Eurostatu, statistického úřadu Evropské komise, která nabízí statistiky
denostupňů zdarma. (http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/energy/data/database).
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 6
5. Topení, větráni a klimatizace (HVAC - heating, ventilating,
air-conditioning)
Systémy HVAC jsou navrženy tak, aby regulovaly klima uvnitř budov kompenzací tepelných ztát nebo
vysokého tepelného příkonu dostatečným přísunem čerstvého vzduchu. Systémy HVAC se značně liší,
od jednoduchého systému, který využívá teplovodní kotelnu a radiátory rozmístěné v místnostech, až
po plně automatizovaný klimatizační systém, včetně vytápění, chlazení a zvlhčování vzduchu.
OBRÁZEK 24. ZÁKLADNÍ SCHÉMA HVAC SYSTÉMU
Condensor
Fuel
Heat expell
Electricity
Chiller
Boiler
HVAC
controller
Sensor
Electricity
Heating
coils
Cooling
coils
Incoming
Air
Fan
Air
Working area
Extraction
Air Fan
Radiators
Air
Electricity
Čtyři důležité faktory určující spotřebu energie vašich systémů HVAC:

požadavek na vnitřní klimatizaci;

vytváření vnitřního tepla (například od osvětlení a vybavení);

design, rozvržení a kvalita zateplení budovy;

technická kvalita zařízení HVAC a zajištění údržby.
OP 6 5.1. Definujte a pokud možno snižujte nároky
Aktivity v oblasti energetické efektivity byste měli zahájit tím, jaké podmínky potřebujete zajistit
v různých provozních, skladovacích prostorách, pracovních místech pro zaměstnance apod., a určit
výchozí body pro instalaci systému HVAC. Typ systému HVAC a jeho užití má velký vliv na spotřebu
energie. Zejména chlazení a zvlhčování může spotřebovávat hodně energie. Takže byste měli kriticky
zkoumat potřebu HVAC a to, zda ke klimatizačnímu systémy existují alternativy.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie




























OP 6 5.2. Problematika údržby
špatně udržovaný kotel spotřebuje o 10% paliva navíc, než je nezbytné. Takže kotle by měly
projít kvalifikovaným servisem nejméně jednou za rok. S každou servisní činností by mělo dojít
k seřízení spalování a vyčištění výměníku tepla a hořáku;
totéž platí pro klimatizační systémy. Ujistěte se, že jsou udržovány v pořádku;
zkontrolujte nastavení ovládání vzduchotechniky, nastavení termostatů, časovače a správné
nastavení kontrolních bodů;
výparníky klimatizačních jednotek jsou bez ledu a kondenzátor je čistý;
vyměňte filtry a ujistěte se, že vzduchové klapky v potrubí se mohou volně pohybovat;
ujistěte se, že teplé a studené vzduchové kanály jsou dobře izolované a neprosakují.
v průběhu času může dojít u potrubí k zanášení způsobené nejen zhoršením kvality ovzduší, ale
i zanášením ventilátoru vzduchu;
pravidelně odvzdušňujte radiátory a tekoucí otopná tělesa opravte;
pravidelně čistěte všechny povrchy přenášející teplo a udržujte je volné;
v zimě zavřete vstupy chladicího vzduchu do klimatizačních jednotek, protože to zabrání
zbytečnému vstupu studeného vzduchu.
OP 6 5.3. Optimalizace provozu
kontrola nastavení klimatizace (termostaty a časovače) v obytných částech a časech, kdy
budovy jsou a nejsou obsazeny;
kontrola nastavení teploty pro specifické prostory, jako jsou například skladové prostory, které
nemusí být vytápěny na stejnou teplotu jako kanceláře;
zvažte instalaci samoregulačních ovládacích prvků, které vypnou ventilační systémy v průběhu
noci;
propojte kontrolní systémy oddělených systémů vytápění a chlazení, aby se zabránilo
současnému vytápění a chlazení;
použití termostatů s časovače pro vypnutí topidel po skončení pracovní směny;
Měření venkovní teploty pro odpovídající nastavení teploty horké vody přiváděné do radiátorů
a topných spirál.
OP 6 5.4. Minimalizace úniku tepla
zlepšit zateplení budov;
oprava rozbitých oken;
instalace oken s dvojitým nebo trojitým sklem;
omezit průvan;
samouzavírací klapky v systému nasávání vzduchu k zamezení průniku venkovního vzduchu,
v případě, že je zařízení vypnuto.
OP 6 5.5. Minimalizace výroby tepla
zlepšit zateplování budov a používat venkovní sluneční zastínění;
snížit intenzitu osvětlení kde je to možné, a vypnout zbytečné svícení;
využívejte denní světlo, kde je to možné;
izolovat zařízení generující teplo.
OP 6 5.6. Rekuperace tepla a další možnosti úspory energie
teplo nebo chlad je odejmut z odpadního vzduchu a přenesen rotačním výměníkem tepla
do vháněného vzduchu;
systém tepelných trubic: uzavřený dvoufázový systém pro přenos tepla oběhem parní
a kapalné fáze, přenos energie z odcházejícího vzduchu do sání;
stacionární tepelné výměníky vzduch-vzduch;
voda/ glykol tepelná smyčka pro přenos tepla;
systémy na bázi tepelných čerpadel: Odpadní teplo se "napumpuje" na vyšší teplotní úroveň
k opětovnému použití.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Vyhněte se používání elektrických odporových ohřívačů, které znamenají plýtvání energií. Pokud je
jejich použití nevyhnutelné, opatřete je časovým spínačem, který je automaticky vypne, když nejsou
potřeba.
Zvažte alternativní zdroje tepla, jako je využití sluneční energie, nebo podzemní tepelná čerpadla.
Zvažte použití chillerů. Používají elektrický poháněný kompresor pro transport tepla, které je vedeno
z výparníku do kondenzátoru, kde je vypouštěno do prostředí (viz obrázek 25, zjednodušené
schéma).
OBRÁZEK 25. KOMPRESNÍ A ABSORPČNÍ CHILLERY
Compression chilling
7 kWh
Heat
Absorption chilling
11 kWh
Condenser
Heat
Condenser
vapour
Electricity
Compressor
Heat
Generator
1 kWh
liquid
5 kWh
absorbent
Absorber
Evaporator
vapour
liquid
chilled
warm
water
water
out
in
Heat 6 kWh
OP 6
liquid
Evaporator
vapour
chilled
water
out
Heat 6 kWh
6. Seznam doporučených opatření
Využití teply k vytápění
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
1. vytápějte pouze obývané prostory
2. nastavte termostaty na min. komfortní teplotu
3. minimalizujte ztráty teplého vzduchu
4. udržujte topná tělesa čistá
5. izolace potrubí v nevytápěných prostorách
6. kontrola kondenzačních pastí
7. odvzdušnění topných systémů
8. časové spínače
9. manuální kontrola tam kde jeto vhodné
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
1. instalujte spolehlivější termostaty
2. motorizované ventily k rozdělní budov na zóny
3. vzduchové clony
4. změna zdrojů energie
5. změna systému vytápění tam, kde je:
IZOLACE
VENTILACE VYUŽITÍ
dobrá
intenzivní zářivé teplo
špatná
nízká
konvektivní teplo
6. zlepšení izolace budov
-
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
warm
water
in
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvětlení
Příležitosti k úspoře energie
1. efektivnější zářivky jsou v souladu
s požadovanými úrovněmi osvětlení a podání
barev
2. efektivní užití lamp
3. udržujte světelné zdroje a svítidla čistá, bez
prachu a špíny
4. vypněte světla tam, kde není potřeba osvětlení
5. automatické ovládání osvětlení (hodiny
a/ nebo fotobuňky)
6. co nejlépe využít denního světla
7. vyhněte se absorpci světla okolím (světlé
stěny, stropy, a podlahy)
8. vyměňte svítidla, která překročila svou
životnost
9. nálepky "vypnout" a "šetři" jako nástroj
dobrého hospodaření
10. nové technologie s cílem snížit náklady na
instalaci, jako například infračervené přepínání
11. Rozdělte osvětlení velkého prostoru do
několika samostatných osvětlovacích skupin
12. Používejte detekční spínače
13. Plynule měnitelný osvětlovací systém (např.
vysokofrekvenční zářivkové osvětlení)
Akce/ kontrola
-
-
Plášť budovy
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
1. tepelná izolace podlah
2. tepelná izolace stěn
3. tepelná izolace stropu
4. dvojitá skla se sluneční fólií
-
Air-conditioning
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
1. použití systémů skladování tepelné energie
2. zastínění oken
-
Centrální topení
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
1. regulace teploty ohrávané vody v závislosti na
venkovní teplotě
2. časovače pro spínání kotle
3. Izolované trubky
4. izolované bojlery
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Příležitosti k úspoře energie
1. rozdělte velké plochy na menší skupiny.
2. užijte radiační topení tam, kde jsou vyžadovány
velké poměry ventilace
3. tlaková ventilace v prostorách vyšších než 6
metrů
Akce/ kontrola
-
Ventilační systém
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
Nízké náklady / krátkodobé příležitosti
Příležitosti k úspoře energie
Akce/ kontrola
1. zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu
2. redukce větrání
 časovače
 pohybové senzory
 kvalita vzduchu
 frekvenční řízení větráků
3. úniky otevíráním dveří
 tepelná izolace
 závěsy
 vzduchové polštáře
 automatické dveře
 gumové těsnění mezi dveřmi a podlahou
Source: www.bess-project.info
OP 6
7. Další informace
Jak snižovat spotřebu energie v budovách
V prostorách s dobře řízenými systémy mohou být náklady na topení až o 15-35% nižší, než ve špatně
zajištěných budovách. V běžné kanceláři můžete s využitím denního světla snížit náklady na osvětlení
o 19%.
OP 6 7.1. Literatura
1. Carbon Trust www.carbontrust.co.uk
Examples
a. Heating, ventilation and air conditioning, saving energy without compromising comfort,
CTV003,
b. Lighting technology overview CTV021
c. Energy Saving Fact Sheet Air conditioning, GIL120
d. Energy Saving Fact Sheet Ventilation, GIL130
e. How to maintain your heating system, GIL156
f.
Assessing the energy use in your building, CTL 003
g. Degree days for energy management, CTG 004
2. Degree days: Eurostat website
http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/energy/data/database
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 7
OP 7
Jak zlepšit energetickou efektivitu motorů
a pohonů
1. Úvod
Existuje celá řada možností na zvýšení energetické efektivity, zde jsou některé z nich:

výhody řízení motorů a jak na to;

oprava nebo výměna;

opatření ke zmírnění nedostatků nadrozměrných pohonných systémů;

výhody vysoce účinných motorů;

frekvenční měniče, možnosti a přínos;

jak zlepšit systému distribuce energie v závodě;

opatření v rámci dobrého hospodaření.
OP 7
2. Provozní charakteristiky střídavých elektrických motorů
Nejdůležitější provozní charakteristiky určující výběr elektrického motoru jsou: výkon; požadovaná
rychlost rotoru; požadovaný točivý moment a napájecí napětí. Účinnost motoru se mění se zatížením.
Úinnost je poměrně stabilní mezi 70 a 80% zatížení a mírně se sníží mezi 80% a plným zatížením, a od
70% do 50% zatížení. Pod 50% zatížení se účinnost začíná výrazně zhoršovat. Rychlost střídavého
indukčního elektromotoru je závislá na síťové frekvenci (50 Hz), počtu pólů a charakteristice skluzu
mezi magnetickým polem statoru a rotoru (při plném zatížení se může pohybovat mezi <1% až 5%).
Běžné synchronní rychlosti jsou: 3000 ot/ min. (2 póly); 1500 ot/ min. (4 póly); 1000 ot/ min. (6 pólů);
a 750 ot/ min. (8 pólů).
Nicméně, mnoho aplikací vyžaduje otáčky, které se od těchto standardních rychlostí liší. Z tohoto
důvodu jsou motor a zařízení obvykle propojeny převodovkou nebo variabilním pohonem.
Systém by měl být dostatečně robustní, aby dodával požadovaný proud při zachování napájecího
napětí na přijatelné úrovni. Výkon motoru je výrazně ovlivněn tehdy, když pracuje při napětí +/- 10%
nebo více jeho jmenovitého napětí.
OP 7
3. Třídy účinnosti motorů a zásady jejich používání v EU
V posledních letech se na trh dostaly vysoce efektivní střídavé elektromotory, které nabízí za značné
úspory energie za rozumnou hodnotu. Pro výkon v rozsahu do 90 kW se Evropská komise a CEMEP,
Evropský výbor výrobců elektrických strojů a výkonové elektroniky, dohodly na schématu klasifikace
účinnosti motorů, které rozlišuje tři kategorie úinnosti známé jako EFF1 , EFF2 a EFF3, použitelné pro
2pólové a 4pólové motory. Všichni výrobci, kteří přistoupili na tuto dohodu, umísťují na motorech
loga umožňující snadnou identifikaci třídy účinnosti motoru.
Tabulka 18 zobrazuje třídy účinnosti.
EU TŘÍDY ELEKTRICKÝCH MOTORŮ
kW
1.1
1.5
2.2
3
4
EFF3
2 & 4pole
(%)
< 76.2
< 78.5
< 81.0
< 82.6
< 84.2
EFF2
2 & 4pole
(%)
≥ 76.2
≥ 78.5
≥ 81.0
≥ 82.6
≥ 84.2
EFF1
2pole
(%)
≥ 82.2
≥ 84.1
≥ 85.6
≥ 86.7
≥ 87.6
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
EFF1
4pole
(%)
≥ 83.8
≥ 85.0
≥ 86.4
≥ 87.4
≥ 88.3
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
5.5
7.5
11
15
18.5
22
30
37
45
55
75
90
< 85.7
< 87.0
< 88.4
< 89.4
< 90.0
< 90.5
< 91.4
< 92.0
< 92.5
< 93.0
< 93.6
< 93.9
≥ 85.7
≥ 87.0
≥ 88.4
≥ 89.4
≥ 90.0
≥ 90.5
≥ 91.4
≥ 92.0
≥ 92.5
≥ 93.0
≥ 93.6
≥ 93.9
≥ 88.6
≥ 89.5
≥ 90.5
≥ 91.3
≥ 91.8
≥ 92.2
≥ 92.9
≥ 93.3
≥ 93.7
≥ 94.0
≥ 94.6
≥ 95.0
≥ 89.3
≥ 90.1
≥ 91.0
≥ 91.8
≥ 92.2
≥ 92.6
≥ 93.2
≥ 93.6
≥ 93.9
≥ 94.2
≥ 94.7
≥ 95.0
Více informací najdete zde:

“Definition of Standards for High Efficiency Electric Motors”, May 2004, OPET Network
Slovenija

the Euro-DEEM data base (see http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/eurodeem/).
Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) vydala normu IEC 60034-30 "třídy efektivity jedno
rychlostních třífázových asynchronních motorů nakrátko (IE-code)", která rozlišuje čtyři třídy
účinnosti pro elektrické motory od 0,75 kW do 375 kW.
Tabulka 19 obsahuje stručné srovnání dvou tříd
SROVNÁNÍ IEC A EU TŘÍD MOTORŮ
IEC class
IE1
IE2
IE3
IE4
EU EFF class
EFF2
EFF1
Description
Standard motor
High Efficiency motor
Premium Efficiency motor
Super Premium motor
Třídy účinnosti IE3 jsou nastaveny ve srovnání s IE2 (tj. EFF1) s 15 až 20% nižší ztrátou. IE4 ještě není
definována, ale počítá se s ní pro příští aktualizaci normy IEC. Údaje o účinnosti, IE1,2, a 3 lze nalézt
ve výše uvedené normě IEC. Kromě toho, informace o třídách účinnosti IE1, 2 a 3, lze nalézt
v příručce Boteler, et al., Zürich 2009 viz www.motorsystems.org.
OP 7
4. Správa motorů
S programem správy motorů můžete plánovat výměnu motorů a pohonů na základě znalostí
a přehledu stávajících motorů, pohonů, jejich opotřebení a kvalitě. To je užitečný nástroj k posouzení
úspor energie i nákladů, omezení prostojů a minimalizace přerušení výroby v případě poruchy
motoru.
Program správy motorů se skládá ze dvou částí:

Seznam motorů;

Časové a zátěžové profily.
OP 7 4.1. Seznam motorů
Chcete-li začít, rozdělte výrobní závod do logických oblastí a sestavte seznam všech motorů podle
výkonu - od největšího k nejnižšímu. Měli byste definovat minimální prahové hodnoty týkající se
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
kapacity a provozních hodin. Přičemž velmi malé motory, nebo motory s nízkou mírou užití jsou ze
seznamu vyřazeny. Tento seznam by měl obsahovat všechny důležité informace o motorech, jako
například:
 identifikace motoru a typový štítek;
 použití (např. kotlové napájecí vodní čerpadlo, kontinuální nebo přerušovaný provoz);
 rychlost motoru a poháněné zařízení;
 typ regulace otáček;
 konstrukce a účinnost;
 provozní napětí, proud a účiník;
 průměrný počet provozních hodin za rok;
 průměrné zatížení motoru a průměrná účinnost motoru;
 počet a typ oprav.
Požadovaná měření (třífázové napájení) pro každý motor:

napětí mezi všemi třemi fázemi;

hodnoty proudu pro všechny tři fáze;

účiník na všech třech fázích;

pracovní otáčky motoru a řízení zatížení.
OP 7 4.2. Spouštěcí profily
Druhý užitečný nástroj je vypracování spouštěcích profilů pro skupinu větších motorů s cílem
shromáždit podrobnější informace o ročních provozních hodinách, zatížení a účinnosti. To vyžaduje
řadu měření, které jsou popsány v seznamu motorů, u různých směn a v různých ročních obdobích.
Profily mohou být užitečné při rozhodování o nahrazení provozně neefektivních a/ nebo
nadrozměrných motorů a možností variabilního řízení rychlosti.
OP 7
5. Hlavní oblasti zvyšování energetické efektivity
K dispozici jsou čtyři možnosti:

náhrada standardních motorů vysoce účinnými motory;

výměna nadrozměrných motorů za menší, vysoce účinné motory;

instalace frekvenčních měničů jako forma řízení výroby;

měřítka správné údržby.
OP 7 5.1. Příklad pro motory třídy EFF1
Výpočet roční úspory energie:
Úspora = hod. x kW x %FL x (€/kWh) x (100/ηstandard -100/ηHE)
Úspora = roční úspora nákladů na elektřinu €/rok
Hod
= roční provoz (hodiny)
kW
= výkon motoru (kW)
%FL
= průměrná frakce jmenovitého výkonu (%)
€/kWh
= cena elektřiny (€/kWh)
ηstandard
= účinnost motoru (%)
ηHE
= účinnost HE motoru (%)
PŘÍKLAD
4pólový motor o výkonu 22 kW pracuje se 75% zatížením 6 000 hodin ročně, cena elektřiny je 0.08
€/kWh. Motor byl jednou převinut. Jaká bude roční úspora, když bude nahrazen HE motorem?
Standardní účinnost je 90%, a třída EFF1 má účinnost 92.6%. Roční úspora je = 6,000 x 22 x 0.75 x
0.08 x (100/90 - 100/92.6) = 247 €/rok. Investice do HE motoru je okolo 700 €. Prostá návratnost je
2.8 roků.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
6. Jak zlepšit efektivitu naddimenzovaných pohonných
systémů
OP 7
V důsledku konzervativních technických postupů jsou pohonné systémy často podstatně větší, než je
nutné. Například odstředivá čerpadla bývají velká, protože mají v rámci konstrukčních kroků přidánu
bezpečnostní rezervu, aby bylo zajištěno, že bude splňovat veškeré záruky. Kromě toho se mohou
změnit provozní podmínky ve výrobě, což má za následek ještě více nadměrných systémů. V důsledku
toho pracují poháněné zařízení a elektrický motor mimo optimální účinnost.
OP 7 6.1. Výměna oběžných kol naddimenzovaných čerpadel
Pracuje-li čerpadlo za podmínek, které jsou výrazně odlišné od konstrukčního zadání, například proto,
že tlak v systému je mnohem nižší, než se předpokládalo, dochází vzhledem k řízení toku škrcením,
nebo průchodu proudění, k plýtvání energií.
U tohoto typu operací, můžete zvážit výměnu oběžného kola čerpadla, nebo jeho zmenšení
(průměru). To by mělo být vždy provedeno na základě konzultací s výrobcem čerpadel, aby oběžné
kolo dosáhlo přijatelných rozměrů. Pokud zmenšení není možné, lze uvažovat o výměně oběžného
kola za kolo s menším průměrem. Obrázek 26 zobrazuje účinek v křivce čerpadla diagramu.
OBRÁZEK 26. EFEKT VÝMĚNY KOLA ČERPADLA
40
35
Pump Curve with
new impeller
30
Pump Curve with
existing impeller
B
scope for
energy savings
with new impeller
Pump head (m)
25
Real System Curve incl Control Valve
A
20
D
C
System Design Curve
15
Real System Curve
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Flow rate (%)




bod A je původní návrh pracovní bodu čerpadla;
bod B je skutečný pracovní bod čerpadla;
ovládání škrcení průtoku (škrcení toku z bodu C do B), znamená další ztráty v křivce výkonu (viz
tečkovaná čára);
skutečná křivky výkonu - bez ztráty škrcením - bod D je ideálním pracovním bodem čerpadla
(samozřejmě s určitou rezervou při změnách průtoku).
Snížení požadovaného výkonu s novým oběžným kolem je možno vypočítat podle následujícího
vzorce:
P2 = P1 x (H2 x Q2)/ (H1 x Q1) x (η1/ η2)
Q
H
η
1
2
= výkon (m3/h)
= dopravní výška (m sloupce kapaliny)
= hydraulická účinnost (%)
= s originálním kolem
= po změně
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Pokud se nemění průtok (Q1 = Q2) vzorec je:
P2 = P1 x (H2 / H1) x (η1 / η2)
PŘÍKLAD
Předpokládejme, že máme 110 kW čerpadlo, provozní doba 6 000 hodin za rok, je vybaveno novým
oběžným kolem, které sníží požadovanou výšku sloupce z 28 m na 20 m, aby došlo ke zlepšení
účinnosti z 60% na 70%. Výkon se s novým oběžným kolem sníží na:
P2 = 110 x (20/28) x (60/70) = 67 kW; roční úspora energie bude (110 - 67) x 6,000 = 258 000 kWh.
V případě, že cena je 0,08 kWh €/ kWh, roční úspory nákladů 20 640 €.
OP 7 6.2. Výměna velkých nebo poddimenzovaných motorů
Ze stejných důvodů, které byly zmíněny dříve, pracují motory zřídka na plné zatížení. Motory, které
pracující na měně, než 50 % výkonu, nejsou v chemickém průmyslu žádnou výjimkou.
Provozní efektivita a zatížení motoru musí být odvozeny z terénních měření a informací na typovém
štítku motoru. Pro výpočet částečného zatížení motoru potřebujete změřit napětí, proud a účiník pro
všechny tři fáze zatížení motoru.
P = Voltageavg x Ampavg x PFavg x √3
P
= zatížení motoru
Voltageavg
= průměrné napětí ve 3 fázích
Ampavg
= průměrný proud ve 3 fázích
PFavg
= průměrný účiník ve 3 fázích
OP 7
7. Technologie regulovaných pohonů
Regulace průtoku kapaliny u čerpadel, ventilátorů a kompresorů, poháněných elektrickým indukčním
motorem, který běží se stálou rychlostí, je zpravidla zajištěna škrticími ventily umístěnými na výstupní
nebo sací straně zařízení, nebo na obtoku. V takovém případě je část proudu obchází spotřebiče a je
veden zpět na sací stranu.
OP 7 7.1. Mechanické a hydraulické regulované pohony
Mechanické frekvenční měniče používají mechanismus skládající se ze stavitelného pásu a řemenice
na zajištění variabilní rychlosti přenosu mezi motorem a poháněným zařízením motorem - pevné
výstupní otáčky s proměnnou rychlostí výstupu. Hydraulické frekvenční měniče používají
hydraulickou spojku, která přenáší krouticí moment hydraulickým olejem. Výstupní otáčky se
nastavují řízením skluzu mezi dvěma hydraulickými spojovacími částmi (tj. konstantní rychlost na
straně motoru a variabilní rychlost na hnané straně). Hydraulická spojka je ovládána pomocí
hydraulického olejového systému s čerpadly a chladičem.
OP 7 7.2. Pohon s proměnnými otáčkami na bázi vířivých proudů
Stejně jako hydraulické spojky, je i měnič otáček na bázi vířivých proudů typem řízeného ovládání
otáček změnou skluzu. Účinnost vířivých proudů závisí na velikosti skluzu (tedy rozdíl mezi rychlostí
při plném zatížení a provozní rychlosti). Například při 80% rychlosti se může účinnost pohybovat
v rozmezí 76-80%. Ve srovnání s moderními elektronickými VSD jsou vířivé jednotky méně efektivní.
Ve srovnání s elektronickými VSD mají relativně vysoké mechanické ztráty.
OP 7 7.3. Více rychlostní motory
Střídavý motor může být vybaven různými konfiguracemi vinutí pro provoz motoru dvěma nebo
čtyřmi odlišnými rychlostmi. Vícenásobné motory jsou nejčastěji použity v situacích, kde
je vyžadováno stupňovité řízení toku. Typickým příkladem jsou ventilační systémy a větráky
chladicích věží.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 7 7.4. Invertory
Normální střídavý elektrický motor pracuje s pevně nastavenou rychlostí určenou frekvencí dodávané
elektrické energie (50 Hz). Indukované rotující magnetické pole v motoru je vázáno na frekvencí
dodávané energie. Elektronická VSD technologie může převést pevnou frekvenci a pevné napětí
střídavého proudu na proměnnou frekvenci a variabilní napětí střídavého proud za pomoci speciální
elektroniky. Jak je znázorněno na obrázku 27, VSD se skládá z AC/ DC konvertoru, který převádí
střídavý proud na stejnosměrný proud, DC filtr vytváří správný stejnosměrný proud a nakonec DC/ AC
inventor, který mění stejnosměrné napětí na proměnné střídavé napětí s proměnnou frekvencí.
Výstupní střídavý proud je pak dodáván do motoru.
OBRÁZEK 27. KONFIGURACE ELEKTRONICKÉHO MĚNIČE OTÁČEK
3 Phase AC input
50 Hz
AC/DC
Converter
Variable frequency
Variable voltage
DC link
+
Filter
DC/AC
Inverter
Motor
Existuje několik aspektů, které je nutné před instalací VSD zvážit:

Je možné, že současná střídavý elektromotor není vhodný pro použití s elektronickým VSD, a
to vzhledem k povaze syntetizovaného průběhu napětí. Takže s největší pravděpodobností je
nutné zvolit výměnu za HE motor;

VSD by mohlo vytvořit v systému dodávek elektrické energie harmonické kmity vyšší
frekvence, které mohou mít vliv na ostatní spotřebiče. V takovém případě bude muset použít
harmonické filtry, které by měly být instalovány tak jako tak;

Vzhledem k výkonné elektronice v systému, musí být VSD umístěny v čistém a suchém
prostředí.
Současný vývoj umožnil integrovat frekvenční měnič do motoru. To má řadu výhod, jako je například
nižší náklady na instalaci a odstranění problémů s elektromagnetickým rušením, atd. Příklad
integrovaného VCD je znázorněn na obrázku 28.
OBRÁZEK 28. INTEGROVANÝ VSD
Source: Siemens
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
V současné době se používají pro malé výkony (cca do 15 kW). Existují různé druhy elektronických
VSD a výběr nejvhodnějšího typu byste měli konzultovat s kvalifikovaným dodavatelem.
OP 7
8. Výhody a možnosti regulovaných pohonů
OP 7 8.1. Využití točivého momentu
Potenciál na úsporu energie u pohonů s proměnnými otáčkami závisí na typu točivého momentu,
který je pro aplikaci potřebný. Pohony s více proměnným točivým momentem budou vytvářet
relativně větší úspory, než ty s konstantním momentem, protože zde vstupní energie klesá téměř
lineárně s rychlostí, ale u proměnného točivého momentu se sníží na druhou odmocninu rychlosti.
Z tohoto důvodu jsou nejpoužívanější u těchto zařízení: pumpy, vzduchové ventilátory, výrobní
kompresory, vzduchové kompresory a dopravníky.
OP 7 8.2. Pumpy
Nejběžnější řízení průtoku v pumpách je regulační ventil na výstupu čerpadla. To často vede
k plýtvání energií, protože čerpadlo není spuštěno v optimálním okamžiku. Použití pohonu
s proměnnou rychlostí namísto škrticího ventilu může vést k podstatnému zlepšení energetické
účinnosti a tudíž úspoře nákladů.
OBRÁZEK 29. POROVNÁNÍ ÚSPORY ENERGIE U PUMPY S VSD A REGULAČNÍM VENTILEM
100
90
80
70
Input power (%)
Control valve part load curve
60
50
40
VSD part load curve
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Flow rate (%)
Vodorovná osa udává průtok jako procentuální podíl z konstruovaného průtoku. Svislá osa je příkon
jako procentuální stupnice napětí na měniči VSD. Při ovládání plynu ventilu se požadovaný výkon
snižuje téměř lineárně se snížením průtoku (účinnost čerpadla bude také snížena). Pomocí pohonu
VSD s proměnnou rychlostí se výkon snižuje více, nebo méně s druhou odmocninou klesajícího
průtoku (s třetí odmocninou rychlosti). V tomto příkladu může být VSD použit až do průtoku 30%.
Pod tímto bodem již rychlost čerpadla nestačí poskytnout dostatek výstupního tlaku, aby odpovídal
tlaku v systému (zejména statické hlavní části). Vzhledem k přirozeným ztrátám ve VSD je to méně
efektivní, než použití regulačního ventilu při průtokových rychlostech mezi 100% a 95%.
OP 7 8.3. Vzduchové ventilátory
Podobně jako se používá regulační ventil s čerpadlem, jsou k řízení průtoku ventilátoru často
používány klapky. Snížení rychlosti je mnohem energeticky účinnější forma kontroly.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OBRÁZEK 30. SROVNÁNÍ SNÍŽENÍ ZATÍŽENÍ U VENTILÁTORÚ S MĚNIČEM A KLAPKOU
100
90
80
70
Input power (%)
Damper part load curve
60
50
VSD part load curve
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Flow rate (%)
Příklad úspory energie s VSD
Ventilátor pracuje 6 000 hodin za rok, průměrným ročním průtokem 60% jeho projektované kapacity.
Max. výkon je 160 kW.
U ventilátoru se škrticí klapkou je roční příkon:
68% x 160 kW x 6,000 hod = 652,800 kWh/rok
S VSD je roční příkon:
38% x 160 kW x 6,000 hod = 364,800 kWh
Roční úspora s VSD je 288,000 kWh. S cenou 0.08 €/kWh je úspora €23,040 za rok.
OP 7 8.4. (Vzduchové) kompresory
Využití pohonů s proměnnými otáčkami u kompresorů velice závisí na typu kompresoru, typu
momentu (více konstantní nebo proměnný) a na způsobu regulace výkonu. Pro odstředivé
kompresory nebo axiální kompresory pracující v systému s vysokým sloupcem jsou pohony
s proměnnými otáčkami méně pravděpodobnými kandidáty.
Seznam opatření pro motory a pohony:
Opatření pro dobré hospodaření
vypněte motory, když nejsou v provozu, omezte provoz čerpadel pracujících delší dobu, než je nutné,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
obtokem
zajistěte pravidelnou údržbu na všech složkách pohonného systému
zkontrolujte spínání spojky, mazání, a údržbu těsnění čerpadla
vyměňte vadná těsnění a ucpávky
pravidelně kontrolujte stav elektrického motoru, mimo jiné stav izolace vinutí motoru
proveďte kontrolu zařízení s pásovým pohonem. Shromažďujte údaje o počtu provozních hodin;
určete kdy je efektivní výměna klínových řemeny za ozubené pásy nebo synchronní řemeny
proveďte kontrolu kvality distribuce elektrické energie v závodě
zkontrolujte, zda distribučním systému nevyskytují nerovnoměrně rozvržené jednofázové spotřebiče
eliminujte nerovnováhu napětí, protože může vážně snížit výkon a zkrátit životnost třífázových motorů
eliminujte nadměrné úbytky napětí v systému
zkontrolujte účiník v distribučním systému a hledejte opatření ke zlepšení účiníku
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Další opatření ke zlepšení:
Motory
Příležitosti k úsporám
1. snažte se docílit, aby kapacita motoru nebyla i při
plném zatížení využívána více, než na 25%.
2. nainstalujte regulátory motorů (napětí, účiník
a řadiče pevných rychlostí).
3. zabudovat zařízení na měkký start
4. instalujte frekvenční měniče
5. naistalujte vysoce účinné motory
Source: www.bess-project.info
OP 7
Akce/ kontrola
-
9. Další informace
Osvědčený postup - Jak zlepšit energetickou efektivitu motorů a pohonů
Jako součást velké skupiny opatření, které dohromady vedly k úsporám energie více než 40%
základním zatížení, chemický podnik nahradil staré elektrické motory s nízkou účinností motory
s vysokou účinností. Toto opatření uspořilo 10% energie při době návratnosti 2 roky.
OP 7 9.1. Literatura
1. Carbon Trust, www.carbontrust.co.uk
Examples
a. Variable speed drives, Introducing energy savings opportunities for business, CTG006
b. Compressed air CTV017
c. Motors and drives CTV016
2. Improving Motor and Drive System Performance: a Sourcebook for Industry, US DOE, Office of
EERE,
http://www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/motors.html
3. Variable Speed Pumping, a Guide to Successful Applications, US DOE, Office of EERE,
www.pumps.org, www.europump.org
4. Motor efficiency classes www.motorsystems.org
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Osvědčený postup 8
OP 8
Jak zlepšit energetickou efektivitu výrobní
jednotky
1. Úvod
Chemické závody pracují s energeticky náročnými výrobními technologiemi. Proto zkoumání
potenciálu na zlepšení energetické efektivity dává z obchodního hlediska smysl. Potenciál pro úspory
energie může být identifikován jednak v rámci výrobních zařízení, a jednak v rámci technologických
procesů při využití odpadního tepla.
OP 8
2. Výrobní oblasti s potenciálem ke zlepšení energetické
efektivity.
OP 8 2.1. Destilace
Destilace se používá u směsí surovin k oddělení prvků s různými body varu; zahříváním směsi na
požadovanou teplotu, respektive v požadovaném rozsahu teplot varu, například k purifikaci
produktu.
Náměty na úspory:

další integrace tepla (viz systematická analýzu v bodu 5 tohoto postupu);

použití účinnější destilační kolony;

v některých případech lze pro destilaci použít méně energeticky náročné alternativy; mezi ně
patří separace odpařováním s využitím membránové technologie. Odpařováním lze přímo
oddělit azeotropní směsi; azeotropní směsi mají jeden bod varu (nižší, než ostatní čisté složky),
takže s využitím klasické destilace nemůže být čistota produktu zvýšena a je zapotřebí
speciální, energeticky více náročná azeotropická destilace;

optimalizace/ adaptace refluxního poměru/ poměru zpětného toku elektrické energie na
jednotku produktu: mnoho destilačních kolon funguje s konstantním objemem zpětného toku
elektřiny; změní-li se tok elektřiny vstupující do kolony, zpětný tok elektřiny často není
adaptován. To se rovná plýtvání elektřinou, kterému je potřeba se vyhnout.
Je třeba poznamenat, že první tři typy změn znamenají signifikantní modifikace tohoto procesu.
Mohly by však být použity v případě re designu nebo rozšíření výroby.
OP 8 2.2. Odpařování
Náměty na úspory:

snížení množství vody, které musí být odpařeno. Jeden způsob, jak snížit množství vody je
použití separačního stupně s využitím membránové technologie;

využití tepla odpařené vody v kondenzátoru pro nízkoteplotní vytápění;

další alternativou je využít mechanické re komprese par, například tepelné čerpadlo na
stlačování páry a její užití jako topného média;

další možností je použití účinnějších vícestupňových výparníků.
OP 8 2.3. Sušení
Náměty na úspory:

snížení obsahu vody v pevné látce před tím, než se vysuší. To vyžaduje změny postupů, jako
například instalaci speciálního typu čerpadla vhodného pro přepravu suspenzí s vyšší
koncentrací pevných látek;

ujistěte se, že provoz sušičky je dobře kontrolovaný a horké plochy mají dostatečnou izolaci;

zvažte možnosti využití odpadního tepla z horkého vzduchu na výstupu ze sušárny.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 8
3. Úspory energie s využitím membránové technologie
Membránová technologie se v posledním desetiletí stala rozvinutou separační technologií s celou
řadou aplikací. Velkou výhodou membránové technologie je poměrně nízká spotřeba energie
ve srovnání s jinými technologiemi separace, jako je destilace a odpaření.
OBRÁZEK 31. PRINCIP MEMBRÁNOVÉ SEPARAČNÍ TECHNOLOGIE
Membrane Module
Feed Solution
Retentate
Permeate
Napájecí roztok protéká membránou. Proud permeátu prochází stěnami membrány. Retentát
stěnami membrány neprojde. Membránová technologie může být použita v celé řadě separačních
technologií:





tlakově řízená membránová filtrace, jako je například: mikro, ultra, nano - filtrace a reverzní
osmózová filtrace k čištění kapalin, například při úpravě vody;
elektro-membránová technologie, kde membrány slouží k oddělení nabitých částic
(technologie kombinující elektrolýzu a membránovou technologie);
plynové separační membrány, pro oddělování plynů jako CO2 a vodík;
pervaporační membrány používané například na rozbití azeotropních směsi. V poslední době
byly vyvinuty keramické membrány na bázi pervaporace, které jsou vhodné pro provozní
teploty nad 100 °C (namísto společných polymerních membrán, které mohou být aplikovány
jen do 100 °C);
pertrakce s kapalnými membránami; kapalná membrána je tvořena porézní strukturou
z polymerních nátěrů v membránových pórech. Polymer je zvolen pro svou afinitu ke
komponentům, které mají být odděleny z filtrované látky. Kapalné membrány s polymerním
povlakem umožňují přepravu látek ve dvou kapalných fázích (dávkovací a stripovací roztoky),
oddělených membránou. Typické použití je při zpracování odpadních vod. Například, přitékající
odpadní voda znečištěná aromatickými nebo chlorovanými uhlovodíků může být čištěna
absorpcí do organického extrakčního činidla. Membrána je rozhraní mezi odpadními vodami
a extraktantem. Skutečnost, že extrakční činidlo je uchováváno odděleně od odpadní vody,
je ve srovnání s konvenčními extrakčními postupy, které vyžadují další separační krok, velkou
výhodou.
OP 8
4. Zařízení na rekuperaci tepla
Různé techniky rekuperace tepla jsou k dispozici pro zachycení a opakované užití části odpadního
tepla, které vzniká z chemických procesů.
Vysokoteplotní zařízení na rekuperaci:

rekuperace pomocí výměníků tepla na využití odpadní tepla spalin. Na vysoké teploty, jsou na
trhu k dispozici keramické rekuperátory;

regenerátory získávající teplo ze spalin k předhřívání spalovacího vzduchu pro pece a kotle.
Výměníky tepla jsou dostupné v široké škále typů, které pokrývají celý rozsah teplot odpadního tepla.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Jednou z nejčastějších aplikací na regeneraci tepla je použití horkých spalin pro předehřev
spalovacího vzduchu v pecích. Výrobní pece často pracují s poměrně vysokými teplotami, a proto
mají poměrně nízkou účinnost. Rekuperace části tepla ze spalin na předehřívání spalovacího vzduchu
může podstatně zvýšit účinnost paliva. Zajímavým řešením je samo-rekuperační hořák, který má
rekuperátor plně integrovaný v konstrukci hořáku.
OBRÁZEK 32. SAMO-REKUPARAČNÍ HOŘÁK
Source: Hauck Manufacturing, USA
Instalace zařízení pro vysokoteplotní rekuperaci tepla vyžaduje pečlivé projektování a výstavbu, které
musí být provedeny kvalifikovanými odborníky. Je nutné věnovat pozornost:




důsledkům poklesu tlaku spalovacího vzduchu v topeništi, a zda tyto změny jsou přijatelné pro
pece a mohou být vyřešeny ventilátory vzduchu, nebo je zapotřebí indukovaný ventilátor;
dopadům na ovládání pece;
jaké modifikace hořáku jsou vyžadovány pro práci s vyšší teplotou spalovacího vzduchu;
delší doba trvání údržby zařízení, aby se zabránilo zanášení a korozi, která by mohla zcela
eliminovat předpokládané úspory energie.
OP 8
5. Analýza rekuperace tepla
Metoda se skládá ze dvou kroků:

za prvé, analýza minimálního požadovaného tepelného příkonu a výkonu chlazení porovnáním
chladicího výkonu (určený k ohřevu) a celkového objemu tepla (které je třeba chladit), a jak
mohou být vzájemně propojeny pro dosažení optimální výměny tepla;

za druhé, (re) konstrukce sítě výměníků tepla pro snížení tepelných nároků na vstupu.
5.1. Analýza minimálního tepelného příkonu
a požadavky na výkon chlazení
Procesní toky jsou reprezentovány jako sada energetických toků v závislosti na tepelném zatížení
(kW) proti teplotě (° C). Všechny výrobní toky v závodě, které musí být chlazeny (horké proudy), jsou
vyjádřeny kompozitní tepelnou křivkou. Kompozitní křivka je vztah mezi celkovými službami
v kW a teplotou výrobních toků. Všechny studené toky v závodě, které je třeba zahřát, jsou vyjádřeny
kompozitní chladicí křivkou.
OP 8
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
V následujícím příkladu je znázorněno, jak se vyvíjejí kompozitní křivky. Jsou zde dva horké
a dva studené toky o cílových teplotách, jak je uvedeno v tabulce 20.
PROCESNÍ PROUDY
Stream
Type
1
2
Total
3
4
Total
hot
hot
hot
cold
cold
cold
Supply
Temperature
(C)
200
150
Target
Temperature
(C)
100
60
80
50
120
220
Duty
Q
(kW)
2000
3600
5600
3200
2550
5750
mCp
(kW/C)
20
40
80
15
Přenos tepla daň lze vyjádřit následujícím vzorcem:
Q = m x Cp x ΔT (kW) → mCp = Q/ ΔT (kW/°C)
Q
m
Cp
mCp
= dodávka tepla (kW)
= hmotnostní průtok (kg/sec)
= tepelný obsah (kJ/kg/°C
= kapacita tepleného toku (kW/°C)
Chcete-li nastavit kompozitní křivky, potřebujete znát hmotnostní průtok, CP a zásobování a cílové
teploty procesních proudů.
OBRÁZEK 33. HORKÁ A STUDENÁ KOMPOZITNÍ KŘIVKA
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Diagram a) ukazuje jednotlivé horké toky v diagramu teplota/ výkon. Z tohoto diagramu může být
vytvořena horká křivka, přidáním hodnoty MCP ke každému teplotnímu intervalu, jak je znázorněno v
diagramu b). Teplotní intervaly pro horké toky.



200-150°C mCp = 20
150-100°C mCp = 60
100-60°C mCp = 40
To samé lze udělat pro chladné toky. Zde teplotní intervaly jsou:



50-80°C mCp = 15
80-120°C mCp = 98
120-220°C mCp = 15
Chcete-li určit minimální energetickou potřebu pro daný proces, studená složená křivka se nyní
postupně posouvá k horké složené křivce až do minimálního přijatelného teplotního rozdílu pro
přenos tepla. To je znázorněno na obrázku 34.
OBRÁZEK 34. STANOVENÍ ENERGETICKÝCH CÍLŮ
C
220
200
min. req. heat input
150
120
100
80
60
50
min. acceptable pinch temp. difference
min. req. cooling
kW
0
2000
4000
6000
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Horizontální osa nyní ukazuje pouze rozdíly daní mezi chlazením a topením
Z této složené křivky, můžete nyní určit minimální požadovaný tepelný příkon procesu a minimální
požadované chlazení s maximální (teoretickou) rekuperací tepla.
OBRÁZEK 35. PRACOVNÍ INTERVALY PRO OPTIMÁLNÍ SÍTĚ TEPELNÝCH VÝMĚNÍKŮ
1
2
3
C
C
B
A
kW
Intervaly A, B, a C, respektive 1, 2, a 3. Optimální výměna tepla by se měla uskutečnit v rámci těchto
intervalů. Pro každý interval jsou známé horké a studené proudy, stejně jako teplotní rozsah.
To umožňuje vytvořit optimální síť tepelných výměníků.
OP 8
6. Seznam doporučených opatření
Níže naleznete doporučená opatření, která můžete použít jako výchozí bod ve vašem energetickém
samohodnocení.
Proces využívání tepla
Příležitost k úspoře
1. izolace provozu
2. účinnost hořáku
3. maximalizujte součinitel tepelného přenosu
4. zlepšete měření (termostaty)
5. zvažte alternativní zdroj energie
6. zajistěte provoz při vysokém zatížení
7. eliminujte neekonomické prostoje
8. recyklujte tepelné ztráty zpět do výroby
9. recyklujte teplo pro jakékoliv použití
10. vyškolte obsluhu na vyhledávání příležitostí
na úsporu energie
Zdroj: www.bess-project.info
Akce/ kontrola
-
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
OP 8
7. Další informace
Osvědčený postup - jak zlepšit energetickou efektivitu ve výrobě
CARE+ audit analyzoval chemický podnik (MSP), který je vybaven sušičkami s dvoustupňovými
hořáky, což vedlo k poměrně vysoké spotřebě plynu. Výměna za typ kotlového hořáku, který je
schopen pracovat s většinou známých paliv, by vedla ke snížení spotřeby plynu na 158 000 m 3
a nižšímu odběru elektrické energie a tím k úspoře přibližně 56 000 €. Kromě toho dává příležitost
k přechodu na jiné palivo, pokud je to nutné. Náklady na investice do nového kotle jsou 81 250 € bez
zásobníků. Dále je doporučeno modernizovat stávající keramické spalovací komory za cenu € 37 500.
Celkové náklady na modernizaci by měly činit 120 000 €. Vezmeme-li v úvahu očekávané úspory, tato
investice bude mít dobu návratnosti kolem 2 let.
OP 8 7.1. Literatura
1. How to install industrial heat recovery equipment, CTL037 Carbon Trust www.carbontrust.co.uk
2. Pinch Analysis: For the Efficient Use of energy, Water & Hydrogen, ISBN: 0-662-34964-4;
http://canmetenergy-canmetenergie.nrcan-rncan.gc.ca
3. Sector Overview, Chemicals sector, Introducing energy saving opportunities for business, Carbon
Trust CTV012; www.carbontrust.co.uk
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
PŘÍLOHA 1:
Reference a literatura
Při vývoji těchto osvědčených postupů bylo použito množství hodnotných informací, které byly
zveřejněny mnoha organizacemi, které jsou v této oblasti aktivní. Následující seznam uvádí hlavní
zdroje, které byly použity.
Best Practices Energy Management, Energy Accounting, Energy Information System
Practical energy management, Carbon Trust publication CTV023, www.carbontrust.co.uk
Step by step to energy strategy, Carbon Trust publication CTV022; www.carbontrust.co.uk
Guideline for energy management, EPA EnergyStar publication, www.energystar.gov/index
Step by step guidance for the implementation of energy management, handbook Bess Project,
www.bess-project.info
Energy Efficiency Planning and Management Guide, Canadian Industry Program for Energy
Conservation (CIPEC), http://oee.nrcan.gc.ca
Energy Information Systems, Achieving Improved Energy Efficiency, Handbook published by the
Office of Energy Efficiency of Natural resources Canada, http://oee.nrcan.gc.ca
EMAS Energy Efficiency Toolkit for Small and Medium sized Enterprises, The European EcoManagement Audit Scheme, www.europa.eu.int/comm/environment/emas
Several publications from SenterNovem on energy management, www.senternovem.nl/mja
US DOE, Energy Efficiency and Renewable Energy, several publications on energy Management,
www.eere.energy.gov
Monitoring and targeting; Technigues to help organisations control and manage their energy use,
Carbon Trust publication CTG008; www.carbontrust.co.uk
Focus on Energy, A practical introduction to reducing energy bills, Actionenergy publication,
www.actionenergy.org.uk
Several publications from Commissie Auditconvenant energie efficiency; www.auditconvenant.be
Osvědčený postupHow to improve your Steam Generation Performance
Het Ketelhuis, Produktie en gebruik van stoom in de praktijk, N. Duinkerken, 2006, ISBN 10: 909021090-3
Stooktechnologie, Senternovem/VNCI publication
Steam and high temperature hot water, introducing energy savings opportunities for business,
Carbon Trust publication CTV018 Technology overview; www.carbontrust.co.uk
Improving Steam System Performance, A Sourcebook for Industry, US DOE, Officie of Energy
Efficiency and Renewable Energy, www.eere.energy.gov
Steam System Opportunity Assessment for the Pulp and Paper, Chemical Manufacturing, and
Petroleum Refining Industries, US DOE, Office of EERE
Several other US DOE publications on energy savings technologies with steam www.eere.energy.gov
Osvědčený postupHow to reduce the energy use of your compressed air system
Compressed air, Introducing energy savings opportunities for business, Carbon Trust publication
CTV017, Technology Overview
Persluchtsystemen, Senternovem/VNCI publication
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Druckluft Effizient, Compressed air facts, October 2003, VDMA Drucklufttechnik, Deutsche Energie
Agentur
Halten Sie die Luft an!, Austrian Energy Agency, www.eebetriebe.klimaaktiv.at.
Several publication of US DOE, see www.eere.energy.gov/industry.
Brochure Perslucht en energiebesparing, Nederlandse Rubber- en Kunststofindustrie, 2005,
SenterNovem publication
Improving Compressed Air System Performance, a Sourcebook for Industry, US DOE Office
www.eere.energy.gov
Osvědčený postupHow to reduce the energy use of your buildings
Energy Efficiency Planning and Management Guide, Chapter HVAC, 2002, Canadian Industry Program
Energy Conservation, ISBN 0-662-31457-3
Heating, ventilation and air conditioning, saving energy without compromising comfort, Carbon Trust
CTV003 Technology Overview, www.carbontrust.co.uk
Energy Saving Fact Sheet Air conditioning, Carbon Trust, www.carbontrust.co.uk
Energy Saving Fact Sheet Ventilation, Carbon Trust, www.carbontrust.co.uk
How to maintain your heating system, Carbon Trust, www.carbontrust.co.uk
Absorption Chiller Guideline, 1998, Southern California New Building Institute; www.newbuilings.org.
Sustainable Manufacturing – Fact Sheet – HVAC TIPS; www.sustainable-energy.vic.gov.au.
Carrying out an energy walk round, Carbon Trust, www.carbontrust.co.uk
Assessing the energy use in your building, Carbon Trust, www.carbontrust.co.uk
Degree days for energy management, a practical introduction, CTG 004 Carbon Trust,
www.carbontrust.co.uk
Osvědčený postupHow to improve Energy Efficiency with Motors and Drive Systems
Variable speed drives, Introducing energy savings opportunities for business, Carbon Trust CTG006,
www.carbontrust.co.uk
Energy Savings Fact Sheet, Motors, Carbon Trust publication, www.carbontrust.co.uk
Improving Motor and Drive System Performance: a Sourcebook for Industry, US DOE, Office of EERE
www.eere.energy.gov
Energy Management for Motor-Driven Systems, Gilbert A. McCoy Washington State University, 2000,
US DOE publication
Variable Speed Pumping, a Guide to Successful Applications, US DOE, Office of EERE,
www.pumps.org, www.europump.org
Several other US DOE publications www.eere.energy.gov
Replacing an oversized and underloaded electric motor, Fact Sheet Motor Challenge, a US DOE
Program
Determining electric motor load and efficiency, Fact Sheet Motor Challenge, US DOE
Definition of standards for high efficiency electric motors, “Jozef Stefan” Institute, OPET Slovenija,
2004; EU Commission (Energy and Transport)
Motor MEPS Guide, Boteler et al., Conrad Brunner, Zürich 2009; www.motorsystems.org.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích
IEE/07/827
Vzdělávání chemických podniků v odpovědnějším využívání energie
Pump Efficiency for Singe Stage Centrifugal Pumps, European guide, EU Commission, JRC and Future
Energy Solutions (UK); http://energyefficiency.jrc.cec.int.
Efficiency classes of single-speed, three-phase, cage-induction motors, IEC 60034-30, ISBN 2-83181013-0
Osvědčený postup How to improve Energy Efficiency in your Production Processes
Sector Overview, Chemicals sector, Introducing energy saving opportunities for business, Carbon
Trust publication CTV012; www.carbontrust.co.uk
How to install industrial heat recovery equipment, Carbon Trust publication.
Membraantechnologie, SenterNovem/VNCI publication; www.senternovem.nl/mja.
Development of Supported Polymeric Liquid Membrane Technology for Aqueous MTBE Mitigation,
July 202, EPRI report 1006577
Pinch Analysis: For the Efficient Use of energy, Water & Hydrogen, ISBN: 0-662-34964-4;
http://canmetenergy-canmetenergie.nrcan-rncan.gc.ca
Pertraction for water treatment, TNO Knowledge for business; www.tno.nl.
Pertraction through liquid membranes, S. Schlosser
Pinchtechnologie en restwarmtebenutting, Senternovem/VNCI publication.
Energy savings in distillation columns: the Linde column revisited, Giorgio Soave, et al. 2006, 16 th
European Symposium on Computer Aided Engineering
Osvědčený postupProcess Heating, DOE EERE programme, www.eere.energy.gov
Cost Effective Solution from Direct-Fired Self-Recuperative Burners, Jake Mattern, 2006, Hauck
Manufacturing Company, Pa USA.
Osvědčené postupy pro zlepšení energetické účinnosti v malých a středních podnicích

Podobné dokumenty

člověk a energie - Katedra energetických strojů a zařízení

člověk a energie - Katedra energetických strojů a zařízení paliva) je nejlépe zachytit veškeré sálavé teplo a co nejvíce vychladit spaliny. Proto se odvod spalin od krbu co nejvíce protahoval (spalinovod-komín). Tento princip lze ještě dnes spatřit u někte...

Více

Priloha 1 SoD Technicke zadani_K7

Priloha 1 SoD Technicke zadani_K7 provozu, kolaudačního souhlasu, atd.) Technické řešení bude splňovat požadavek na automatický bezobslužný provoz zařízení s občasnou kontrolou pochůzkovou službou, a to ve všech provozních režimech...

Více

Znojemské listy č. 8/2013

Znojemské listy č. 8/2013 aleji a v neděli od 10.00 hodin pak javory v hlavní aleji. K jednotlivým stromům budou také instalovány pamětní desky se jmény všech dárců. Pro děti je na oba dny připraven doprovodný program, kter...

Více

Úbytkový seznam - Knihy - Šmidingerova knihovna Strakonice

Úbytkový seznam - Knihy - Šmidingerova knihovna Strakonice 51801 M 908.9 Al'banov, Valerian Zajatci bílé smrti na plovoucích

Více