ROI về tiết kiệm chi phí hiệu quả năng lượng công nghiệp

Kích hoạt năng lượng, Quản lý năng lượng Đo lường có liên quan gì đến việc tiết kiệm năng lượng? Đó là tất cả về ROI và lợi nhuận.

Các cơ sở công nghiệp phải tiêu thụ năng lượng để hoạt động – sản phẩm, dữ liệu, bất kể đó là gì – và hầu hết các nhà máy đều lãng phí quá nhiều điện. Họ là những người sử dụng năng lượng kém hiệu quả. Hai mươi năm trước, ban quản lý cơ sở không quan tâm đến hiệu quả sử dụng năng lượng – năng lượng rất rẻ. Khi năng lượng trở nên đắt đỏ hơn, các nhà quản lý bắt đầu quan tâm đến việc giảm hóa đơn năng lượng nhưng các biện pháp này phải được đưa vào điều kiện kinh doanh.

Điểm chuyển đổi ROI ở đâu mà mức lãng phí đủ lớn để giải quyết hợp lý?

Để trả lời câu hỏi đó, bạn cần đo lượng năng lượng bạn đang tiêu thụ cho các loại công việc (hệ thống) khác nhau trong tòa nhà của mình và so sánh với các tiêu chuẩn. Điều đó cho bạn biết có bao nhiêu chất thải đang xảy ra. Việc đo lường sâu hơn có thể giúp bạn xác định nguyên nhân gốc rễ của sự lãng phí.

Ba điểm của phương trình ROI là:

1) lượng lãng phí kết hợp với

2) nguyên nhân và

3) chi phí cần giải quyết.

Khi nào việc giảm năng lượng có ý nghĩa?

Việc giảm năng lượng có ý nghĩa đối với các cơ sở muốn giảm chi phí chung để tăng năng suất—các cơ sở đang tìm cách làm được nhiều hơn với ít nguồn lực hơn chứ không chỉ chi tiêu ít hơn.

Kiểm tra năng lượng xác định các cơ hội để tăng hiệu quả và cung cấp cho người quản lý cơ sở dữ liệu để hiểu hoạt động tiết kiệm năng lượng nào có ý nghĩa dựa trên mục tiêu chính của cơ sở và hoạt động nào không mang lại đủ ROI hoặc nằm quá xa các ưu tiên. Cơ hội lớn nhất thường tồn tại ở những cơ sở có hệ thống cũ, lớn, tiêu tốn nhiều năng lượng và chưa được tối ưu hóa. Các ứng cử viên tốt khác bao gồm các cơ sở sản xuất chưa áp dụng nhiều tự động hóa hoặc điều khiển cũng như các cơ sở có hệ thống hơi nước hoặc khí nén lớn.

Có thể tiết kiệm được bao nhiêu?

Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), các cơ sở có thể giảm 25% hóa đơn năng lượng, nhưng mức tiết kiệm thực tế phụ thuộc vào một số điều. Đầu tiên, loại hệ thống và hoạt động nào diễn ra trong cơ sở? Các tải trọng lớn chưa bao giờ được ánh xạ tới biểu giá tiện ích để tận dụng thời gian rẻ nhất trong ngày hứa hẹn sẽ mang lại khoản tiết kiệm đáng kể. Một cơ sở chủ yếu chạy tải nhỏ hơn có thể không nhìn thấy cơ hội tương tự. Thứ hai, hệ thống tòa nhà kém hiệu quả như thế nào? Một cơ sở mới hơn, được bảo trì tốt sẽ không mang lại nhiều cơ hội tiết kiệm như một cơ sở cũ, nơi hệ thống và thiết bị đã đi chệch khỏi các cài đặt và phương pháp bảo trì được khuyến nghị.

Khi nghĩ đến việc lãng phí năng lượng ở nhà, bạn có thể nghĩ đến việc không khí lạnh lọt vào qua cửa sổ hoặc thay bóng đèn cũ bằng đèn LED. Nhưng loại “lãng phí năng lượng” nào xảy ra trong một cơ sở sản xuất hoặc cơ sở sử dụng hỗn hợp?

Sử dụng năng lượng để làm nóng hoặc làm mát không khí và ép nó đi qua hệ thống thông gió, chỉ để rò rỉ năng lượng ra ngoài cửa sổ, buộc hệ thống phải sản xuất quá mức và do đó tiêu thụ quá mức. Có bao nhiêu hệ thống khác trong cơ sở đang làm việc vất vả hơn bình thường do bộ lọc bị tắc, động cơ quá khổ, v.v.?

Vì vậy, vâng, một cơ sở sản xuất hoặc cơ sở sử dụng hỗn hợp có thể gặp phải cả lãng phí về ánh sáng và vỏ bọc tòa nhà. Nhưng đó có phải là những lãng phí đầu tiên cần giải quyết? Bạn không thể trả lời câu hỏi đó cho đến khi bạn ghi lại mức tiêu thụ điện năng ở tất cả các phụ tải chính, ánh xạ nó tới cả biểu giá và lịch vận hành, đồng thời thực hiện phép toán ROI. Thông thường, một cơ sở sẽ tiết kiệm đủ tiền bảo trì và vận hành trên thiết bị lớn mà trong vòng vài năm họ đã tiết kiệm đủ tiền để đẩy nhanh việc thay thế thiết bị bằng mẫu gọn gàng hơn.

Làm thế nào để bắt đầu giảm mức tiêu thụ năng lượng?

Làm việc từ cơ sở.

Điểm bắt đầu là xác định xem năng lượng đang được sử dụng ở đâu và khi nào, vào việc gì. Khi chủ sở hữu cơ sở, người quản lý và kỹ thuật viên hiểu chính xác lượng năng lượng cần thiết để vận hành doanh nghiệp và lượng năng lượng đang bị lãng phí thì họ có thể đưa ra quyết định và xây dựng kế hoạch. Để đạt được trạng thái đó, hãy bắt đầu bằng cách lấy bản sao của một số hóa đơn tiện ích gần đây nhất và tìm kiếm các dấu hiệu bị phạt cũng như phí nhu cầu cao nhất. Tải xuống bản sao biểu giá từ trang web tiện ích để bạn biết đơn vị năng lượng có giá bao nhiêu vào các thời điểm khác nhau trong ngày so với lịch trình hoạt động của bạn. Nếu cần, hãy gọi trực tiếp cho bộ phận dịch vụ tiện ích; họ sẽ rất vui khi được nghe từ bạn.
Sau đó, hướng dẫn đội điện của bạn hoặc nhà thầu điện ghi lại nguồn điện tại các lối vào dịch vụ tiện ích chính cũng như tại các bảng cung cấp cho các hệ thống và phụ tải lớn nhất. Ghi lại kW, kWh và hệ số công suất trong một khoảng thời gian đại diện. Điều này cung cấp một bức tranh rất chính xác về mức tiêu thụ điện năng thực tế trên các mạch và tải ba pha. Khoản tiết kiệm lớn nhất thường đến từ việc chuyển hoạt động tải sang thời gian sử dụng năng lượng rẻ hơn trong ngày.

Những hệ thống nào gây lãng phí năng lượng lớn nhất?

Ngoài việc lập bản đồ hệ thống cung cấp điện, hãy đánh giá hệ thống cơ điện, hơi nước và khí nén của bạn. Chúng thường gây lãng phí năng lượng nhưng có cách khắc phục khá dễ dàng.

Những hệ thống thường có tình trạng lãnh phí năng lượng

Cơ điện

Cơ điện

Ngoài việc lập bản đồ hệ thống cung cấp điện, hãy đánh giá hệ thống cơ điện, hơi nước và khí nén của bạn. Chúng thường gây lãng phí năng lượng nhưng có cách khắc phục khá dễ dàng. Cơ điện Có năm loại lãng phí năng lượng phổ biến trong hệ thống cơ điện: 1) điện, 2) cơ/ma sát, 3) lập kế hoạch, 4) điều khiển và 5) định cỡ/hiệu suất.

  • Quá tải điện áp/dòng điện và mất cân bằng pha là hai nguyên nhân gây lãng phí năng lượng hàng đầu trong hệ thống cơ điện. Cả hai vấn đề về điện này đều có thể được phát hiện bằng máy phân tích chất lượng điện và máy ảnh nhiệt.

  • Các tình huống cơ học gây lãng phí năng lượng biểu hiện ở cả tình trạng quá nóng và rung quá mức, có thể phát hiện được bằng hình ảnh nhiệt và máy đo độ rung. Các nguyên nhân có thể khác nhau, từ làm mát và luồng không khí đến căn chỉnh vòng bi và các nguyên nhân gây ma sát khác. Quét nhiệt các khớp nối, trục, dây đai, vòng bi, quạt, bộ phận điện, hộp nối/đầu nối và cuộn dây—tất cả những thứ có thể báo hiệu hoạt động kém hiệu quả và do đó gây lãng phí năng lượng.

  • Như đã đề cập trước đó, một trong những giải pháp tiết kiệm năng lượng dễ dàng nhất là ghi lại mức tiêu thụ điện năng ở các tải cơ điện lớn trong toàn bộ lịch trình hoạt động. Xác định thời điểm máy sử dụng nhiều năng lượng nhất (thường là khi khởi động) và kiểm tra xem thời gian sử dụng có thể được điều chỉnh theo thời điểm trong ngày khi mức giá tiện ích là rẻ nhất hay không.

  • Sử dụng cùng nhật ký năng lượng đó, hãy so sánh lịch trình hoạt động với tần suất sử dụng năng lượng của máy. Nó sử dụng bao nhiêu năng lượng khi không sử dụng? Nếu không sử dụng bộ điều khiển, hầu hết các máy móc đều phải được tắt theo cách thủ công để ngừng tiêu thụ năng lượng và không phải lúc nào cũng xảy ra các thao tác thủ công. Không phải tất cả các máy móc đều có thể tắt được, nhưng hầu hết đều có thể ở chế độ không tải. Kiểm soát khác nhau từ đơn giản đến hoàn toàn tự động; và từ việc sử dụng cảm biến và bộ hẹn giờ đến máy móc chạy không tải linh hoạt đến mã hóa cứng các hoạt động vào PLC.

  • Đánh giá kích thước và hiệu suất. Đặc biệt là ở các cơ sở cũ, các yêu cầu vận hành thay đổi nhưng tải vẫn giữ nguyên, có nghĩa là đôi khi một động cơ lớn, đắt tiền, khởi động khó sẽ dẫn động một hệ thống sử dụng ít mã lực hơn. Xu hướng tự nhiên của bất kỳ người quản lý cơ sở nào là đạt được tuổi thọ tối đa cho một thiết bị lớn. Tuy nhiên, cần ghi lại lượng điện năng mà động cơ sử dụng, so sánh với cả yêu cầu tải thực tế cũng như với thiết bị mới, hiệu suất cao, kích thước phù hợp. Tính toán lượng năng lượng dư thừa đang được tiêu thụ và nhân với biểu giá. Xác định xem một động cơ mới sẽ mất bao lâu để tự hoàn vốn: đôi khi việc thay thế thiết bị trước khi nó hỏng hóc là điều hợp lý về mặt tài chính. Nếu không, hãy xem xét liệu có thể sử dụng các biện pháp điều khiển để điều chỉnh đầu ra hay không.

Hơi nước

Việc gia nhiệt quy trình chiếm một phần đáng kể trong chi phí vận hành có thể kiểm soát được và hệ thống phải được kiểm tra thường xuyên để tránh một số tình huống lãng phí năng lượng khác nhau.

Để bắt đầu, hãy ghi lại mức tiêu thụ năng lượng tại lò hơi để có được mức tiêu thụ năng lượng cơ bản. Sau đó, kiểm tra hệ thống phân phối, bao gồm bẫy hơi, đồng hồ đo áp suất, vật liệu cách nhiệt, máy bơm và van. Sử dụng thiết bị chụp ảnh nhiệt để phát hiện bẫy hơi bị hỏng, rò rỉ, tắc nghẽn, vấn đề về giá trị và lỗi ngưng tụ: mục tiêu là trả lại càng nhiều nước ngưng đã được làm nóng trước cho lò hơi càng tốt.

Một camera nhiệt cũng có thể được sử dụng để kiểm tra rò rỉ hơi nước. Đảm bảo kiểm tra xem lớp cách nhiệt có bị lỏng hoặc bị thiếu và hoạt động đúng cách của tất cả các bẫy hơi hay không; làm sạch bên trong nồi hơi và kiểm tra đường truyền hơi xem có bị tắc nghẽn không. Những nỗ lực kết hợp này xác định sự lãng phí năng lượng và giúp nhóm lên kế hoạch cho các giải pháp tiết kiệm năng lượng—nhiều giải pháp trong số đó thường có thể được thực hiện thông qua bảo trì thay vì chi phí vốn.

Che-do-bao-hanh-cua-fluke

Khí nén

Một máy nén khí 100 mã lực có thể tiêu thụ khoảng 50.000 USD tiền điện mỗi năm và có tới 30% lượng điện đó được dùng để tạo áp suất cho không khí không bao giờ được sử dụng do rò rỉ phân phối và cách sử dụng lãng phí. Tuy nhiên, nhiều cơ sở chưa bao giờ đánh giá được hiệu quả hoạt động của khí nén. Trên thực tế, khi cần thêm áp suất không khí, nhiều cơ sở sẽ mua và vận hành thêm một máy nén mà không hề nhận ra rằng họ có thể nhận được nhiều áp suất hơn từ hệ thống hiện có của mình.

Các nghiên cứu của Compression Air Challenge cho thấy chỉ 17% người sử dụng khí nén coi hiệu quả là mục tiêu quản lý hệ thống khí nén, tuy nhiên 71% chỉ muốn cung cấp nguồn cung cấp khí ổn định, đáng tin cậy. Triết lý đó được chuyển sang điểm sử dụng: việc lắp đặt thiết bị khí nén thường xuyên thiếu các van ngắt điện từ đơn giản, điều khiển hoạt động của máy nén liên tục và nhân viên phân xưởng thường coi khí nén như một nguồn tài nguyên miễn phí, sử dụng nó để làm sạch khu vực làm việc và thậm chí để giải nhiệt.

Để xác định và định lượng mức độ lãng phí, hãy bắt đầu bằng cách ghi lại công suất trong toàn bộ chu kỳ kinh doanh ở tất cả các máy nén khí. Điều này sẽ xác định cần bao nhiêu năng lượng để tạo ra mức áp suất không khí hiện tại. Ngoài ra, hãy sử dụng bộ hiệu chuẩn đồng hồ đo áp suất để ghi lại psi ở đầu ra của máy nén so với điểm sử dụng, xác định mức giảm áp suất và xác minh psi của nhà sản xuất cần thiết để vận hành thiết bị khí nén; đừng tạo áp lực quá mức “chỉ vì.” Mô-đun áp suất được cắm vào đồng hồ vạn năng ghi dữ liệu là một cách để thực hiện các thử nghiệm này mà không cần đầu tư vào thiết bị chuyên dụng. Cuối cùng, sử dụng máy chụp ảnh công nghiệp siêu âm để quét càng nhiều dấu vết đường khí càng tốt, nhằm xác định vị trí và phạm vi rò rỉ khí. Tìm hiểu ROI của bạn bằng cách sử dụng công cụ tính rò rỉ không khí này.

Phần kết luận

Cuối cùng, bạn có thể đạt được những bước tiến lớn trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng ở cấp độ nhà máy bằng các biện pháp thực hành tốt nhất, đơn giản và dễ hiểu này. Riêng lẻ chúng sẽ mang lại giá trị, nhưng khi kết hợp lại, chúng có thể trở thành một nguồn năng lượng tiết kiệm năng lượng.