Energie inkoper beïnvloedt de productie planning?
Energie management en Peak shaving
Cristian Weersink ProLeiT BV, Enschede
binnen proces installaties
www.proleit.nl
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
1
Energy management Why energy management The Situation
n
Energy is an increasingly expensive resource, regardless of its kind n electricity, n gas
n
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
Also water is following this trend
2
Energie management Waarom energie management De situatie
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
n
Energie prijzen nemen steeds sneller toe. n elektriciteit, n gas
n
Ook water volgt deze trend
3
Energie management Waarom energie management De situatie
n
Juli 2008: Industriesector ondertekent akkoord doelmatiger energie verbruik meerjarenafspraak n 30% energie efficiency verbetering 2005-2020 n Overheid faciliteert via Senternovem n O.a. opstellen van energie-efficientieplannen
n
Diverse bedrijfs interne maatregelen, zoals n Energie besparende equipment installeren n Energie gebruik van aktuele machine park analyseren n Energie gebruik matchen met productie behoeften
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
4
Energie management Continue verbeteringsproces Ad - hoc?
n
Energie management is geen ad-hoc oplossing…
n
… echter vanwege de snelstijgende energie prijzen is wel een snelle introductie gewenst.
n
Opbouwen van een continue verbeteringsproces: n 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. n 2. Verbruik analyses n Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie n Detail analyse van kritische machines / installaties n Piek verbruik analyse n 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling n 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
5
Energy management Why energy management Example oil
The consequence
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
n
n
60,00 € / barrel (03/2006)
Energy management becomes more and more important regarding the optimization of the production costs
6
Energie management Primaire energie en water Welke media dienen overwogen te worden
Hoe energie consumpties gemeten en vastgelegd dienen te worden
n
Primaire energie
n
n Elektriciteit n Olie n Gas Water (drinkwater en bronwater)
n
Elektriciteit n Direct van de tellers van de leverancier n Energie tellers (potentiaal vrij contact) n Analoge inputs (4-20mA)
vb. Landis & Gyr
n
Gas & Water n Zoals elektriciteit
n
Olie n Externe consumptie (inkoop) via material management (goederen ontvangst) n Interne consumptie zoals elektriciteit.
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
7
Energie management Secundaire energie en overige media Welke media dienen overwogen te worden
n
Secundaire energie n Stoom n Gesteriliseerde stoom n heet water
n
Overige media n Koel media, zoals l Ijs water l Glycol l Ammoniak NH3
n Gassen, zoals l CO2 l Stikstof N2
Hoe energie consumpties gemeten en vastgelegd dienen te worden
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
n
Hoeveelheid tellers (potentiaal vrije contacten)
n
Analoge ingangen (volume / massa flow meters, in combinatie met temperatuurmeting, indien mogelijk)
8
Energie management On-line en Off-line data On-line vastleggen van energieverbruik gegevens
Off-line vastleggen van energieverbruik gegevens
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
n
Direct van de hoeveelheidstellers
n
Analoge ingangen
n
Via koppeling proces besturingssysteem
n
n
DCS
n
PLC / SCADA
n
Etc.
Betreft: metingen lokaal in de installatie n
Meetinstrument in de installatie te voorzien van unieke barcode
n
PDA met barcode scanner voor handmatige ingave van meetwaarde.
n
Plausibiliteitscontrole op PDA aktief. Software ter controle handmatige ingave.
9
Energie management Data analyse Energie verbuik data wordt geacquireerd
n
Analyse van de verbruik gegevens door middel van rapportage
n
Onderscheid in: n
Consumptie analyse (vb. per dag)
n
Piek verbruik analyse (moment vd dag)
n 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. n 2. Verbruik analyses n Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie n Detail analyse van kritische machines / installaties n Piek verbruik analyse n 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling n 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
10
Energie management Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse
actve energy [kWh]
Stap 1: Energie vraag van leverancier
Wie zijn de gebruikers ?
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
11
Energie management Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse Stap 2: welke installatie delen hadden de grootste consumptie
afvulhal
Oorsprong grootste consumptie van de afvulhal Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
12
Energie management 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
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
13
Energie management Voorbeeld elektriciteit - consumptie analyse Stap 4: Gedetailleerde analyse van kritische installatiedelen
n
n
Dienen alle gebruikers gelijktijdig aktief te zijn?
n
Weten de gebruikers van elkaar en indien ja, wat?
Potentie voor optimalisatie door informatie uitwisseling
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
14
Energie management Voorbeeld elektriciteit – peak load analyse Stap 1: Energie vraag van leverancier
Afname limiet contractueel vastgelegd met leverancier
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
n
Wanneer peak load?
n
Welke peak load leidt tot overschreiding contractuele afspraken?
Limiet overschreden om 10:15
15
Energie management 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.
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
16
Energie management Voorbeeld elektriciteit – peak load analyse Stap 3: Detail analyse van kritische installaties
n
6 uren
Hier ontstond de peak load
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
Zijn er afwijkingen in het verbuik gedrag ?
6 uren
Periodieke toename in consumptie ?
17
Energie management Overige analyse resultaten Energie verbuik data is geanalyseerd
n
Waarom start het perslucht compressor systeem tijdens weekenden? n
n
Veel lekkages in de perslucht leidingen
Waar komt het stroom verbruik vandaan indien installaties niet aktief zijn? n
Te grote kortsluitstroom binnen een trafo!
n
Air conditioning systemen die defect zijn.
n
Gelijktijdigheid vermijden door koude / warmte opslag.
n
Doorberekenen van energie kosten aan afdelingen.
n
Kostpijs bepaling, aandeel energie kosten.
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
18
Energie management Stand na verbruik analyses: Energie verbuik data is geanalyseerd
n
Kennis van energie gebruik is opgedaan
n
Aandachtsgebieden zijn gedefinieerd
n
Basis maatregelen kunnen worden genomen n
Besparing van energie begint reeds.
n 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. n 2. Verbruik analyses n Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie n Detail analyse van kritische machines / installaties n Piek verbruik analyse n 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling n 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
19
Energy management Voorbeeld elektriciteit – voorkomen van load peaks Hoe load peaks te voorkomen ?
n
Door peak shaving n Aktie ondernemen voordat een load peak zich voordoet door: l selectieve uitschakeling van gebruikers en l gecoordineerde herstart na uitschakeling die getriggerd werden door load peaks
NU Aktie!
Methoden voor load reductie
n
n complete shutdown n output reduction
Air condition / heating installaties Deel uitschakeling van compressor installaties VOORWAARDE!: Geen negatieve impact op de productie
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
Utility installaties en machines
n
Delen van productie installaties n Op basis van load afschakelen (ongecoordineerd, "harde" uitschakeling) n Technologie gerelateerde uitschakeling (gecoordineerd, „zachte" uitschakeling) 20
Energie management Voorbeeld Utilities (air conditioning in magazijn) n
Machine gerelateerd gedrag definitie
n
Uitschakel prioriteiten
Magazijn straat 6 dient als eerste uitgeschakeld te worden
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
21
Energie management Voorbeeld Utilities (air conditioning in magazijn) n
Machine gerelateerd gedrag definitie
n
Uitschakel prioriteiten
n
Timing gedurende uitschakeling en herstart minimale uptime voor uitschakelen minimale downtime maximale downtime
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
22
Energy management Example Utilities (air condition in warehouse)
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
n
Energy management is completely integrated in the PCS
n
All functions for diagnostics and operator interaction are available
23
Energie management Voorbeeld proces installatie (ongecoordineerde „harde“ afschakeling) n
De communicatie tussen energie data acquisitie en proces besturing, maakt energie management mogelijk door middel van automatische, maar ongecoordineerde load saving.
n
Mogelijke consequentie: Technologische problemen vanwege gebrek aan koeling
automatisch, maar ongecoordineerde afschakeling
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
24
Energie management Voorbeeld proces installatie (gecoordineerde afschakeling) n
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 Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
25
Energie management De 4 stappen
n 1. Geintegreerd netwerk om data acquisitie van energie verbuik tellers mogelijk te maken. n 2. Verbruik analyses n Energie verbruik analyse algemeen / proces relatie n Detail analyse van kritische machines / installaties n Piek verbruik analyse n 3. Eenvoudig energie management met proces georienteerde last afschakeling n 4. Geintegreerd energie management met technologisch georienteerde last afschakeling
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
26
Energie management Conclusie – basisfuncties van load management Dagelijkse verbruik planning
Load afschakelen
n
Planning van aktief, opstart- and afschakel tijden voor utility installaties
n
Automatische afschakeling van gebruikers (indien mogelijk gecoordineerd met het proces) volgens de criteria n Prioriteit n Opstart- and afschakel gedrag n Technologische relevantie voor het productie proces
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
27
Energie management Conclusie – niveaus van energie management Energie data acquisitie
n
Basis conditie voor het herkennen van kritieke installatie statussen n Systeem reageert met berichten (email system, remote messaging via voice mail, etc.) n Aanpassing van installatie status door operator interactie
Basis energie management
n
Bewerkstelligen van een interface communicatie tussen energie data acquisitie en proces automatisering maakt automatische load afschakeling mogelijk n Technologische problemen kunnen voorkomen, daar afschakeling niet met het proces is gecoordineerd
Geintegreerd energie managementn
Volledige integratie van het energie management systeem met de proces besturing maakt afschakeling gecoordineerd met het proces mogelijk n Technologische problemen kan worden voorkomen.
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
28
Energie management Toekomst n
Een zo laag mogelijk verbuik van de hoeveelheid energie
n
Piek belasting te verlagen?
Re-aktief energie management
n
Energie management systeem reageert op aktuele energie afname
Pro-aktief energie management
n
Door middel van de gewenste productie planning, het te verwachten energie verbuik inplannen.
n
Afhankelijk van het door de energie inkoper afgesloten contract met de energie leverancier kunnen pro-aktief maatregelen genomen worden in de productie planning.
Resultaat
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
29
Hartelijk dank voor uw aandacht
Handouts gewenst?
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
30
Energy management "Extra" benefit of energy data acquisition
Detection of hidden losses:
Short circuit in transformer
n
Loss of electrical energy, that could not be allocated to a consumer
Leakage in compressed air supply
n
Leakages have led to unnecessary, periodic starts of compressors in times with no production activities
"Other" consumers
n
The group of "other consumers" turns out to be one of the main consumers!
Defective air conditioning systems
n
Slow but steady increase of energy consumption and in particular situations surges in electrical power intake become visible
Overaged boiler plant
n
By long term monitoring and comparing, the energy management gives information about the technical condition of plants
Energie Management – FHI – PPA dag 2008. ProLeiT BV.
31
