Energie inkoper beïnvloedt de productie planning? Energie management en Peak shaving. Cristian Weersink ProLeiT BV, Enschede.

Transcriptie

1 Energie inkoper beïnvloedt de productie planning? Energie management en Peak shaving binnen proces installaties Cristian Weersink ProLeiT BV, Enschede 1

2 Energy management Why energy management The Situation Energy is an increasingly expensive resource, regardless of its kind electricity, gas Also water is following this trend 2

3 Waarom energie management De situatie Energie prijzen nemen steeds sneller toe. elektriciteit, gas Ook water volgt deze trend 3

4 Waarom energie management De situatie Juli 2008: Industriesector ondertekent akkoord doelmatiger energie verbruik meerjarenafspraak 30% energie efficiency verbetering Overheid faciliteert via Senternovem O.a. opstellen van energie-efficientieplannen Diverse bedrijfs interne maatregelen, zoals Energie besparende equipment installeren Energie gebruik van aktuele machine park analyseren Energie gebruik matchen met productie behoeften 4

5 Continue verbeteringsproces Ad - hoc? Energie management is geen ad-hoc oplossing echter vanwege de snelstijgende energie prijzen is wel een snelle introductie gewenst. Opbouwen van een continue verbeteringsproces: 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. 2. Verbruik analyses Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie Detail analyse van kritische machines / installaties Piek verbruik analyse 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling 5

6 Energy management Why energy management Example oil 60,00 / barrel (03/2006) The consequence Energy management becomes more and more important regarding the optimization of the production costs 6

7 Primaire energie en water Welke media dienen overwogen te worden Hoe energie consumpties gemeten en vastgelegd dienen te worden vb. Landis & Gyr Primaire energie Elektriciteit Olie Gas Water (drinkwater en bronwater) Elektriciteit Direct van de tellers van de leverancier Energie tellers (potentiaal vrij contact) Analoge inputs (4-20mA) Gas & Water Olie Zoals elektriciteit Externe consumptie (inkoop) via material management (goederen ontvangst) Interne consumptie zoals elektriciteit. 7

8 Secundaire energie en overige media Welke media dienen overwogen te worden Hoe energie consumpties gemeten en vastgelegd dienen te worden Secundaire energie Stoom Gesteriliseerde stoom heet water Overige media Koel media, zoals Ijs water Glycol Ammoniak NH 3 Gassen, zoals CO 2 Stikstof N 2 Hoeveelheid tellers (potentiaal vrije contacten) Analoge ingangen (volume / massa flow meters, in combinatie met temperatuurmeting, indien mogelijk) 8

9 On-line en Off-line data On-line vastleggen van energieverbruik gegevens Direct van de hoeveelheidstellers Analoge ingangen Via koppeling proces besturingssysteem DCS PLC / SCADA Etc. Off-line vastleggen van energieverbruik gegevens Betreft: metingen lokaal in de installatie Meetinstrument in de installatie te voorzien van unieke barcode PDA met barcode scanner voor handmatige ingave van meetwaarde. Plausibiliteitscontrole op PDA aktief. Software ter controle handmatige ingave. 9

10 Data analyse Energie verbuik data wordt geacquireerd Analyse van de verbruik gegevens door middel van rapportage Onderscheid in: Consumptie analyse (vb. per dag) Piek verbruik analyse (moment vd dag) 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. 2. Verbruik analyses Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie Detail analyse van kritische machines / installaties Piek verbruik analyse 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling 10

11 Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse Stap 1: Energie vraag van leverancier actve energy [kwh] Wie zijn de gebruikers? 11

12 Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse Stap 2: welke installatie delen hadden de grootste consumptie afvulhal Oorsprong grootste consumptie van de afvulhal 12

13 Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse Stap 3: Locatie met de grootste consumptie Overige gebruikers Afvul / filtratie plant Gedetailleerde analyse van de afvulling en filtratie plant voor deze dag 13

14 Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse Stap 4: Gedetailleerde analyse van kritische installatiedelen Dienen alle gebruikers gelijktijdig aktief te zijn? Weten de gebruikers van elkaar en indien ja, wat? Potentie voor optimalisatie door informatie uitwisseling 14

15 Voorbeeld elektriciteit peak load analyse Stap 1: Energie vraag van leverancier Wanneer peak load? Welke peak load leidt tot overschreiding contractuele afspraken? Afname limiet contractueel vastgelegd met leverancier Limiet overschreden om 10:15 15

16 Voorbeeld elektriciteit peak load analyse Stap 2: Verbuiker met grootste consumptie moment Hier ontstond de peak load, veroorzaakt door de koelinstallatie basis gebruik in afvulhal is hoog, maar constant. 16

17 Voorbeeld elektriciteit peak load analyse Stap 3: Detail analyse van kritische installaties Zijn er afwijkingen in het verbuik gedrag? 6 uren 6 uren Hier ontstond de peak load Periodieke toename in consumptie? 17

18 Overige analyse resultaten Energie verbuik data is geanalyseerd Waarom start het perslucht compressor systeem tijdens weekenden? Veel lekkages in de perslucht leidingen Waar komt het stroom verbruik vandaan indien installaties niet aktief zijn? Te grote kortsluitstroom binnen een trafo! Air conditioning systemen die defect zijn. Gelijktijdigheid vermijden door koude / warmte opslag. Doorberekenen van energie kosten aan afdelingen. Kostpijs bepaling, aandeel energie kosten. 18

19 Stand na verbruik analyses: Energie verbuik data is geanalyseerd Kennis van energie gebruik is opgedaan Aandachtsgebieden zijn gedefinieerd Basis maatregelen kunnen worden genomen Besparing van energie begint reeds. 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. 2. Verbruik analyses Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie Detail analyse van kritische machines / installaties Piek verbruik analyse 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling 19

20 Energy management Voorbeeld elektriciteit voorkomen van load peaks Hoe load peaks te voorkomen? Door peak shaving NU Aktie! Aktie ondernemen voordat een load peak zich voordoet door: selectieve uitschakeling van gebruikers en gecoordineerde herstart na uitschakeling die getriggerd werden door load peaks Methoden voor load reductie Utility installaties en machines Air condition / heating installaties Deel uitschakeling van compressor installaties VOORWAARDE!: Geen negatieve impact op de productie complete shutdown output reduction Delen van productie installaties Op basis van load afschakelen (ongecoordineerd, "harde" uitschakeling) Technologie gerelateerde uitschakeling (gecoordineerd, zachte" uitschakeling) 20

21 Voorbeeld Utilities (air conditioning in magazijn) Machine gerelateerd gedrag definitie Uitschakel prioriteiten Magazijn straat 6 dient als eerste uitgeschakeld te worden 21

22 Voorbeeld Utilities (air conditioning in magazijn) Machine gerelateerd gedrag definitie Uitschakel prioriteiten Timing gedurende uitschakeling en herstart minimale uptime voor uitschakelen minimale downtime maximale downtime 22

23 Energy management Example Utilities (air condition in warehouse) Energy management is completely integrated in the PCS All functions for diagnostics and operator interaction are available 23

24 Voorbeeld proces installatie (ongecoordineerde harde afschakeling) De communicatie tussen energie data acquisitie en proces besturing, maakt energie management mogelijk door middel van automatische, maar ongecoordineerde load saving. Mogelijke consequentie: Technologische problemen vanwege gebrek aan koeling automatisch, maar ongecoordineerde afschakeling 24

25 Voorbeeld proces installatie (gecoordineerde afschakeling) Een volledige integratie van energie management in de procesbesturing maakt load saving mogelijk zonder technologische problemen load saving in de koelinstallatie gecoordineerd met technologisch onkritische uitschakeling van koel gebruikers 25

26 De 4 stappen 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. 2. Verbruik analyses Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie Detail analyse van kritische machines / installaties Piek verbruik analyse 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling 26

27 Conclusie basisfuncties van load management Dagelijkse verbruik planning Planning van aktief, opstart- and afschakel tijden voor utility installaties Load afschakelen Automatische afschakeling van gebruikers (indien mogelijk gecoordineerd met het proces) volgens de criteria Prioriteit Opstart- and afschakel gedrag Technologische relevantie voor het productie proces 27

28 Conclusie niveaus van energie management Energie data acquisitie Basis conditie voor het herkennen van kritieke installatie statussen Systeem reageert met berichten ( system, remote messaging via voice mail, etc.) Aanpassing van installatie status door operator interactie Basis energie management Bewerkstelligen van een interface communicatie tussen energie data acquisitie en proces automatisering maakt automatische load afschakeling mogelijk Technologische problemen kunnen voorkomen, daar afschakeling niet met het proces is gecoordineerd Geintegreerd energie management Volledige integratie van het energie management systeem met de proces besturing maakt afschakeling gecoordineerd met het proces mogelijk Technologische problemen kan worden voorkomen. 28

29 Toekomst Resultaat Een zo laag mogelijk verbuik van de hoeveelheid energie Piek belasting te verlagen? Re-aktief energie management Energie management systeem reageert op aktuele energie afname Pro-aktief energie management Door middel van de gewenste productie planning, het te verwachten energie verbuik inplannen. Afhankelijk van het door de energie inkoper afgesloten contract met de energie leverancier kunnen pro-aktief maatregelen genomen worden in de productie planning. 29

30 Hartelijk dank voor uw aandacht Handouts gewenst? 30

31 Energy management "Extra" benefit of energy data acquisition Detection of hidden losses: Short circuit in transformer Loss of electrical energy, that could not be allocated to a consumer Leakage in compressed air supply Leakages have led to unnecessary, periodic starts of compressors in times with no production activities "Other" consumers The group of "other consumers" turns out to be one of the main consumers! Defective air conditioning systems Slow but steady increase of energy consumption and in particular situations surges in electrical power intake become visible Overaged boiler plant By long term monitoring and comparing, the energy management gives information about the technical condition of plants 31