Wytyczną, która może wesprzeć oszczędzanie energii jest Norma Europejska EN 16001. Jest to standard do zarządzania energią (ang. EMS – Energy Management System) wydany przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN), publikacja pierwszej wersji miała miejsce w lipcu 2009 roku. Celem standardu jest wspieranie przedsiębiorstw w optymalizowaniu systemów i procesów w celu poprawy ich efektywności energetycznej. Prawidłowe jego wdrożenie powinno prowadzić do zmniejszenia kosztów energii i emisji gazów cieplarnianych. System EMS jest wykorzystywany do monitorowania sytuacji energetycznej w organizacji, zmiany polityki zarządzania energią na podstawie uzyskanych danych, a w ostateczności do poprawy efektywności energetycznej. Produktem spełniającym te postulaty jest SYNDIS RV firmy Mikronika. Posiada on moduły dedykowane sieciom przemysłowym, na poziomie których zaawansowane funkcje zarządzania pozwalają sterować energią. Oprogramowanie SYNDIS RV jest skutecznym systemem EMS, ponieważ opiera się na zamkniętym cyklu zarządzania energią. Składa się on z czterech etapów: rejestrowanie danych, analiza wskaźników jakości, planowanie i optymalizacja, weryfikacja i korekcja.

Rejestrowanie danych

Wdrażanie każdego procesu, za pomocą którego chcemy osiągnąć polepszenie wskaźników produkcji, oszczędzając czas i koszty, wymaga zebrania informacji dotyczących aktualnego cyklu produkcyjnego w przedsiębiorstwie. Podobnie należy postąpić podczas optymalizacji zużycia energii elektrycznej. Szczegółowy pomiar zużycia energii pozwoli wykonać odpowiednią ocenę jej wykorzystania i określenie procesów, w których może zostać zmniejszone jej zużycie. Odczyt danych powinien być realizowany w sposób automatyczny za pomocą nowoczesnych liczników lub analizatorów energii, co w przypadku większych przedsiębiorstw może być jedynym sensownym rozwiązaniem. Osobista kontrola wszystkich punktów pomiarowych może być czasochłonna i nieefektywna, zaś prowadzona w ten sposób akwizycja danych nie dostarczy pełnej informacji o zużyciu energii elektrycznej. Wykorzystanie urządzeń wyposażonych w interfejsy komunikacyjne o standardach, takich jak: Modbus RTU/TCP, Profibus, Profinet, zagwarantuje, że urządzenia (PLC, rejestratory, smartfony) i oprogramowanie (SCADA, HMI) innych producentów będą ze sobą kompatybilne.

Analiza wskaźników jakości

Etap ten może zostać zrealizowany za pomocą analizatora jakości energii SO-52v11-eME, który oferuje firma Mikronika. Oblicza on wymagane wielkości przy ocenie jakości energii zgodnie z najnowszą normą PN-EN 50160, rozporządzeniami, instrukcjami i wytycznymi. Zapewnia ciągły pomiar jakości energii elektrycznej, rejestracji zaburzeń i identyfikacji ich przyczyn. Pod uwagę brane są również zdarzenia wynikające z przekroczeń parametrów określonych w normach lub samodzielnie konfigurowanych progów. Wykonując w sumie 15 różnych pomiarów i obliczeń można dostosować go do określonego rodzaju urządzeń. Analizator ten może stać się podstawowym urządzeniem stosowanym w tej warstwie systemu EMS. Dzięki swojej uniwersalności może zostać powiązany z innymi urządzeniami automatyki stacyjnej działającej w standardzie PN-EN 61850 lub dowolnym protokole komunikacyjnym. Dzięki współpracy online z systemami SCADA uzyskuje się ciągły podgląd pracy urządzeń, z którymi połączony jest analizator.

Planowanie i optymalizacja

W planowaniu optymalizacji zużycia energii można wyodrębnić m.in. planowanie, środki organizacyjne, działania techniczne, zarządzanie obciążeniem. Podczas planowania przeprowadza się badanie zużycia energii, co skutkuje optymalizacją czasu pracy maszyn. Środkami organizacyjnymi wprowadza się nową kulturę pracy wśród pracowników. 

Weryfikacja i korekcja

Poprzez system zarządzania energią możliwa jest identyfikacja urządzeń marnujących energię, poprawa jakości energii oraz zapobieganie przerwą w zasilaniu spowodowanych przez oscylacje harmonicznych lub stany przejściowe. Poprawna weryfikacja nieefektywnych procesów pomaga rozpocząć działania w celu zwiększenia efektywności energetycznej. W zależności od skali podjętych działań nakład finansowy może być różny, zazwyczaj wiele z nich przynosi pozytywne efekty i wymaga niskich kosztów, zaś zwrot inwestycji może być spodziewany już w ciągu kilku miesięcy. Typowymi działaniami, które zapewniają zmniejszenie zużycia energii są: zmiana oświetlenia; wprowadzenie timerów w procesach klimatyzacyjnych; poprawa współczynników mocy, restrukturyzacja procesów produkcyjnych w taki sposób, aby były one bardziej wydajne energetycznie. Optymalizacja zużycia energii w procesach produkcyjnych ma szereg zalet, w zależności od celu może to być: autonomiczne uruchamianie programu zarządzania energią, który jest zdolny do redukcji kosztów; dostępność danych w czasie rzeczywistym dla ułatwienia podejmowania decyzji; poprawa wydajności energetycznej procesów i działań; zwiększenie okresu użytkowania sprzętu; możliwość integracji z istniejącymi systemami zarządzania; ograniczenie wpływu na środowisko.

Dedykowane oprogramowanie do zarządzania energią elektryczną

Obecnie na rynku istnieje wiele aplikacji, których wykorzystanie usprawnia i przyspiesza działania mające na celu optymalizację zużycia energii. Poniżej przedstawiamy niektóre z nich. Wskazujemy funkcjonalności, które pozwolą dokonać przeglądu zapotrzebowania energetycznego oraz opisujemy korzyści wynikające z ich zastosowania.

MoniTorus

MoniTorus to narzędzie do zarządzania energią, pozwalające na bieżąco analizować koszty poniesione na zużycie mediów. Aplikacja umożliwia identyfikację newralgicznych miejsc i punktów w przedsiębiorstwie, których optymalizacja obniży bieżące koszty i zaplanuje wydatki na przyszłość. System umożliwia dokonywanie audytu energetycznego. W jego skład wchodzą liczniki energii elektrycznej NEO3. Komunikują się one automatycznie z bazą archiwizującą dane o zużyciu energii elektrycznej, wartości napięć, prądów oraz mocy. W ten sposób gromadzona jest informacja, która poprzez indywidualnie dobrane raporty umożliwia racjonalne zarządzanie energią.

System moniTorus charakteryzuje się niskim kosztem wdrożenia systemu (m.in. nie ma potrzeby zakupu liczników, komputerów, oprogramowania). Umożliwia generowanie raportu zużycia energii elektrycznej za dowolny okres, a także oblicza koszty zużytej energii przez urządzenia, również dla poszczególnych procesów występujących w przedsiębiorstwie. Ma możliwość alarmowania o przekroczonych limitach mocy lub zużycia energii w przerwach pracy urządzeń. Bilansuje rozpływ energii elektrycznej, a także kontroluje czas działania urządzeń. Powyższe zalety osiągane są za pomocą współdziałania takich funkcji jak strażnik kosztów, bilansu, mocy i generowania raportów technicznych. Poprzez informowanie o poniesionych kosztach możliwe jest wsparcie kierownictwa w zarządzaniu zużyciem energii. Mając na uwadze stawki i taryfę energii elektrycznej obliczany jest koszt wyrobu produktu, utrzymania nieruchomości lub inwestycji. Poprzez prawidłowe bilansowanie uzyskiwany jest prawidłowy rozpływ energii elektrycznej. Bilans energetyczny może posłużyć do określania zapotrzebowania energetycznego i przepływu energii dla procesu technologicznego. Poprzez nadzór zużytej mocy generowane są alarmy ostrzegawcze lub bezpośrednie uruchomienie systemu zabezpieczającego przed przekroczeniem zamówionej mocy. Dzięki raportom technicznym ukazywana jest siatka powiązań parametrów z poniesionymi kosztami produkcji.

Sistrade ENERGIA

System jest zgodny ze standardem EN 16001, dzięki czemu zarządzanie energią poprzez tę aplikację przekłada się na realne oszczędności w skali mikro i makro. Dzięki odpowiedniej implementacji systemu zarządzania energią jakość wytworzonego produktu jest zachowana, pomimo zmniejszenia kosztów jego wytworzenia. Oprogramowanie jest zintegrowane z systemem MIS (ang. Management information system), który analizuje dane zebrane z wielu procesów, następnie dostarcza wygenerowane raporty dla odpowiedniej jednostki w przedsiębiorstwie. Podejście takie ujednolica stosowane narzędzia, zmniejszając tym samym koszty ich eksploatacji. System Sistrade ENERGIA monitoruje nie tylko wykorzystanie energii elektrycznej, ale również gazu, wody itp. System informuje w czasie rzeczywistym o parametrach związanych z monitorowaniem energii na poszczególnych urządzeniach, może być monitorowany za pomocą przeglądarki internetowej, ostrzega o odchyleniach od wartości domyślnej za pomocą konfiguracji ikon, informuje w czasie rzeczywistym i alarmuje w przypadku przekroczenia zadanego poziomu. System Sistrade ENERGIA składa się z kilku makrofunkcji, które pozwalają na monitorowanie zużycia energii. Określają one korelację pomiędzy sprzętem i zadanymi parametrami zużycia energii, filtrują zużycie w zadanym przedziale czasowym dla określonego procesu i urządzenia. Wskazują energię szczytową, moc czynną i bierną. Pozwalają rejestrować i porównywać koszty wykorzystanej energii w zadanym czasie i cyklu produkcyjnym. Narzędzie ERP Sistrade FULLY INTEGRATED jest to rozwiązanie, które dodatkowo generuje analizy w postaci tabel i wykresów, pozwala na graficzne monitorowanie zużycia energii w przeglądarce internetowej, oblicza zużycie energii na maszynę i rodzaj produktu, umożliwia porównywanie zespołowi pracowniczemuo odchyleniach w stosunku do normy.

GridVis

Oprogramowanie pozwala odczytywać, rejestrować i analizować zużycie energii elektrycznej. Urządzeniami, które domyślnie przekazują dane do systemu są analizatory UMG firmy Janitza, korzystanie z innej aparatury wymaga, aby ta miała możliwość wymiany informacji poprzez protokół Modbus TCP. Przyjazny interfejs użytkownika zapewnia możliwość samodzielnej konfiguracji analizatorów. W GridVis możliwe jest generowanie różnych wykresów, a także eksport takich danych do formatu CSV – edycja np. w Excelu. Dane z urządzeń pomiarowych są zapisywane w bazie danych – darmową wersją jest baza danych Janitza DB, chcąc zwiększyć dostępność danych historycznych należy skorzystać z MySQL i MS-SQL. W aplikacji GridVis możliwe jest opracowanie topologii systemu poprzez wstawianie grafik, zmiennych globalnych, parametrów, prostych animacji, a nawet linków zewnętrznych. Oprogramowanie umożliwia tworzenie programów w graficznym języku programowania Jasic, które następnie instaluje się na niektórych analizatorach UMG. Dodatkowo w wydaniu GridVis®-Ultimate użytkownik ma dostęp do danych przez stronę internetową, która jest dopasowana do wymagań operatora. Oprogramowanie GridVis zapewnia analizę i wizualizację danych pomiarowych energii i mocy, a także innych parametrów jakościowych, nieprzerwanie pobiera dane z czujników. Umożliwia wczesne wykrywanie niskiej jakości zasilania, zapobiegając tym samym przestojom produkcyjnym. Stwarza warunki dla wprowadzenia systemu zarządzania energią (ISO 50001).

enteliWEB

Oprogramowanie jest aplikacją internetową, która spełnia wymagania standardu BACnet i służy do monitorowania zużycia energii w budynkach. Narzędziem, za pomocą którego możliwe jest ograniczenie zużycia energii oraz obniżenie kosztów eksploatacyjnych jest interfejs graficzny. Komfort obsługi jest wynikiem uszeregowania zadań (alarmów) pod względem ważności oraz zastosowaniu technologii dashboards w interfejsie graficznym. Umożliwia on przejście pomiędzy wykresami zużycia energii, a raportami poprzez wykonanie zaledwie jednego kliknięcia. System oparty na zadaniach dostarcza operatorom potrzebnych informacji bez potrzeby ich długiego szukania. enteliWEB opracowany jest jako interfejs graficzny, dostarczający wielu cennych informacji, łatwo dostępnych, co ułatwia zarządzanie kluczowymi parametrami budynku. Umożliwia systemową wizualizację, łącząc ze sobą grafiki systemowe, funkcję zarządzania alarmami oraz informacje o zużyciu energii, wyświetlając je na jednym ekranie. Opracowywane raporty są przedstawiane w formie graficznej i tabelarycznej, zawierają dane z liczników i przyrządów pomiarowych. Ich intuicyjna formuła ułatwia podjęcie decyzji dotyczących odpowiedniej taktyki i sposobu sterowania poborem energii. Funkcja duplikowania adresów pomiędzy instalacjami ułatwia konfigurację, która może być identyczna, zapewniając tym samym oszczędność czasu i zapobieganie ewentualnym problemom związanych z konfliktem urządzeń o tych samych adresach.

SENTRON powermanager

Jest rozwiązaniem oferującym zarządzanie zasilaniem budynków oraz małych i średnich przedsiębiorstw zgodnie z normą EN 16001. System składa się z komputera PC oraz bezpośrednio podłączonej do niego aparatury (np. miernik parametrów sieci Sentron PAC, wyłącznik Sentron 3WL/3VL) przez sieć Ethernet. Dzięki swojej prostocie rozbudowa sieci jest szybka i wymaga niskich nakładów inwestycyjnych. Oprogramowanie zapewnia akwizycję i wizualizację danych pomiarowych poprzez stosowanie urządzeń monitorujących Sentron PAC lub wyłączników 3WL 3VL. Umożliwia również integrację urządzeń innych producentów, w tym monitorujących wielkości nieelektryczne, takie jak gaz, woda. Podgląd mierzonych parametrów w centralnym punkcie systemu nie wymaga skomplikowanych działań konfiguracyjnych. Użytkownik ma możliwość zbudowania własnego interfejsu aplikacji poprzez rozbudowany edytor graficzny. Wspólna baza danych zapewnia elastyczność podczas pracy z danymi i późniejszą ich analizą. Na jej podstawie możliwe jest np. prognozowanie zapotrzebowania na moc w określonym interwale czasowym. Prognoza pozwala określić proces automatycznego zrzutu i powrotu obciążenia.

Podsumowanie

W artykule opisano systemy do zarządzania energią elektryczną. Z punktu widzenia ich funkcjonalności i korzyści, jakie niesie ich stosowanie, mamy nadzieję, że wraz z rozwojem nowych źródeł energii poprawa efektywności działania obecnie wykorzystywanych urządzeń przyniesie znaczne oszczędności finansowe i poprawi stan środowiska naturalnego.