Zintegrowane sterowanie zmniejsza koszty energii

Łącząc układy zasilania, ogrzewania i chłodzenia, duża giełda owocowa zdołała zredukować koszty energii związane z działaniem chłodni o 50%.

Zasadniczym elementem sieci jest centralny sterownik oparty na panelu operatorskim serii Power Panel firmy B&R, który zapewnia współdziałanie poszczególnych układów z optymalną skutecznością.

Wysokie zużycie energii

Giełda owocowa w Mittelbaden w Niemczech. W swojej centrali w Oberkirch, w jednym z największych rejonów sadowniczych w Niemczech, grupa producentów licząca 3 100 członków, obsługuje ponad 50 zakładów chłodniczych, w których mieści się 550 chłodni, 45 zamrażarek i 12 100 pomieszczeń o atmosferze kontrolowanej, w których można przechowywać 11 000 ton owoców pestkowanych.

Do końca 2014 roku, na potrzeby zakładów, generowano 4 987 megawatogodzin chłodzenia rocznie, przy użyciu konwencjonalnych agregatów chłodniczych. Samo chłodzenie stanowiło szacunkowo 65% całkowitego poboru mocy giełdy, wynosząc 2 557 megawatogodzin, przy czym reszta przypadała na obsługę linii czyszczących, sortujących i pakujących. Aby zapewnić potrzebne zasilanie elektryczne – którego całkowity koszt wynosił 409 100 € rocznie – firma usługowa zużywała obliczeniowych 6 649 megawatogodzin energii pierwotnej. Wyliczenie to nie zawiera 58 000 € za gaz – kolejne 1 284 megawatogodziny energii pierwotnej – potrzebny do ogrzania budynków.

Stworzone pod klienta inteligentne zasilanie energią

– W przeszłości, układy ogrzewania i chłodzenia pracowały zupełnie niezależnie od siebie – opowiada Elmar Sporer, kierownik działu R&D w firmie aeteba, który był odpowiedzialny za planowanie i wdrażanie nowych rozwiązań generujących i dystrybuujących energię w magazynie hurtowym. – Chociaż projekt tych układów był stosunkowo prosty, nie dawał on wydajnego zużycia dostępnej energii.

Optymalne rozwiązanie, to takie, które zarówno pod względem ekologicznym, jak i ekonomicznym, uwzględnia wszelkie procesy związane z generowaniem i dystrybuowaniem ogrzewania, chłodzenia i energii elektrycznej. Co najważniejsze, takie rozwiązanie powinno być zaprojektowane pod konkretnego klienta i w sposób, który pozwala na inteligentną interakcję pomiędzy wspomnianymi wcześniej układami.

W samym centrum nowego układu zasilania energią, zaprojektowanego i wdrożonego przez firmę aeteba, znajduje się agregat wytwarzający ciepło i prąd, o mocy odpowiednio 200 i 256 kilowatów. Moc i ciepło resztkowe są wykorzystywane przede wszystkim do wytwarzania energii do chłodzenia. (Źródło: aeteba GmbH)

Skalowalne i możliwe do adaptacji sterowanie

Firma aeteba, zdecydowała się na wykorzystanie technologii B&R ze względu na skalowalność i modułowość komponentów i rozwiązań. W samym centrum sterowania znajduje się Power Panel, który pełni dwie funkcje: jest jednocześnie sterownikiem HMI i platformą sterowania. Dla giełdy w Mittelbaden firma aeteba wybrała chłodzony pasywnie Power Panel 520 z procesorem Intel Atom i 15" ekranem dotykowym. W razie potrzeby aplikacje HMI i sterowania stworzone w Automation Studio można z łatwością przenieść na Power Panel, zawierający mocniejszy procesor i większy ekran, albo nawet na przemysłowy komputer PC ze zdalnym panelem operatora. W przypadkach, w których pożądane jest pozyskiwanie danych można też zintegrować układ sterowania procesem APROL. Do komunikacji z różnymi komponentami systemu firma aeteba wykorzystuje jednostki z systemów X20 i X67 B&R. Drugi z nich oferuje jednostki I/O ze stopniem ochrony IP67, które pozwalają projektantom sterować zdalnymi podsystemami lub integrować je bezpośrednio, np. przez protokół X2X.

80% energii elektrycznej wytwarzane jest w zakładzie

Giełda owocowa w Oberkirch zastosowała rozwiązanie sterujące nowym układem zasilania, wdrożone przez aeteba, które jest zbudowane wokół agregatu wytwarzającego ciepło i prąd, o mocy odpowiednio 200 i 256 kilowatów. Z przyczyn ekonomicznych układ ten został tak zaprojektowany, aby pokrywał 80% całkowitego zapotrzebowania zakładu na energię elektryczną. Energia elektryczna wytworzona w samym zakładzie jest wykorzystywana niemal wyłącznie do obsługi agregatu chłodniczego (1 389 megawatogodzin lub 162 700 € rocznie), pozostawiając jedynie 881 megawatogodzin, które muszą być kupione od dostawcy. Dodatkowa energia chłodzenia (820 megawatogodzin) jest dostarczana przez chłodnię, która wykorzystuje ciepło resztkowe z agregatu grzewczo-chłodzącego. Uzupełniająca moc dla układów ogrzewania i chłodzenia jest dostarczana przez panele solarne o powierzchni 409 metrów kwadratowych (219 megawatogodzin) oraz mały kocioł gazowy (219 megawatogodzin).

– Zaletą rozwiązania B&R jest jego skalowalność, modułowość i prostota użycia. Poza dostarczeniem nam możliwości zdalnego serwosowania, które gwarantują nam dostęp aż do poziomu systemów, technologia B&R pozwoliła nam przede wszystkim stworzyć rozwiązanie sterujące, które szybko i w łatwy sposób adaptuje się do układów zasilania energetycznego występujących w danym zakładzie, co gwarantuje wysoką jego dostępność.

Centrum sterowania energią na giełdzie owocowej w Mittelbaden w Niemczech. Przy aktywnym wsparciu ze strony B&R firma aeteba stworzyła modułowe i skalowalne rozwiązanie sterowania, które łączy wszystkie układy zasilania funkcjonujące w zakładzie. (Źródło: aeteba GmbH)

Koszty energii zredukowane o połowę

Połączenie tworzonych na potrzeby klienta układów zasilania ze sterowaniem stworzonym przez B&R umożliwiło ustalenie optymalnej interakcji pomiędzy tymi systemami oraz zmniejszenie o połowę kosztów zużycia energii w magazynie giełdy owocowej – z 467 000 € do zaledwie 234 000 € – pomimo włączenia wcześniej niechłodzonej hali targowej do systemu klimatyzacji.

Okazało się, że połączenie chłodzenia, ogrzewania i zasilania zredukowało koszty i polepszyło ślad węglowy niemal wszystkich energochłonnych przedsiębiorstw o ciągłym zużyciu energii elektrycznej ponad 100 kilowatów, które jednocześnie potrzebowały energii cieplnej do chłodzenia i/lub ogrzewania. Koszty inwestycyjne zwróciły się w ciągu kilku lat, a rozwiązanie to przyniosło korzyści zarówno dla klimatu, jak i społeczeństwa.

Warto pamiętać, iż tworząc inteligentne powiązania pomiędzy rożnymi układami zasilania oraz wykorzystując energię odnawialną, producenci wyrobów farmaceutycznych, produktów spożywczych i napojów, a także zakłady przetwarzające tworzywa sztuczne, hotele i oczywiście chłodnie, mogą zminimalizować niekorzystny wpływ, jaki ich energochłonne przedsiębiorstwa wywierają zarówno na środowisko, jak i na wyniki końcowe tych zakładów.