Sustav za optimizaciju potrošnje električne energije u TE-TO Osijek

Zašto je važna energetska učinkovitost

U interesu je svakog poduzeća trajno se pobrinuti za racionalno iskorištenje energije. No, nije lako ukrotiti potrošnju pogona starog 40 godina, pogotovo kad ne postoji sustav nadzora potrošnje u nekoliko točaka, koji nam daje pregled u svakom trenutku.

Čak i ako zanemarimo ekološke posljedice, smanjenja potrošnja energenata ili materijala izravno se odražava na isplativost same industrije ili pogona. Ako uspijemo trošiti manje energenata, a dobiti jednaku količinu struje, iste kvalitete, radimo svoj posao bolje.

I ekološki smo prihvatljiviji.

Upravljanje potrošnjom počinje pregledom stanja u svakom koraku proizvodnje, nastavlja se edukacijom djelatnika da prepoznaju problematične situacije, i postavljanjem jasnih protokola za njihovo rješavanje.

Kako smo definirali opseg projekta

Ukupna potrošnja energenata u grubo se dijeli na primarnu i sekundarnu. Primarna je potrošnja nužna za normalno funkcioniranje postrojenja i ostvarivanje planirane proizvodnje. Sekundarna potrošnja koristi se za sigurnosne i pomoćne sustave neovisno o statusu postrojenja, a potrebni su za normalno odvijanje proizvodnje.

Kako bi bolje planirali sustav, morali smo saznati:

• Kolika su maksimalna opterećenja tijekom proizvodnje?
• Koliki su troškovi tzv. „hladnog pogona“ (bez proizvodnje)?
• Postoji li mogućnost smanjenja potrošnje „hladnog pogona“?
• Postoji li mogućnost optimiranja u smislu smanjenja maksimuma potrošnje prilikom proizvodnih ciklusa?
• Koliko se energije troši s obzirom na vanjsku temperaturu?
• Koliko se energije potroši da bi se proizvela određena količina konačnog proizvoda?
• Koliko se električne energije troši na rasvjetu postrojenja (unutarnju i vanjsku) s obzirom na količinu dnevnog svjetla i trajanje dana?

Sve ovo nam pokazuje gdje se točno troši više nego što treba unutar elektrane, gdje vlastita potrošnja obuhvaća brojne energente, pa smo se mi u ovom projektu fokusirali isključivo na interni (vlastiti) utrošak električne energije.

Kakva je bila situacija u TE-TO Osijek

U trenutku kad smo prvi put razgovarali o ovom projektu, TE-TO Osijek nije imao sustav evidencije potrošnje bilo kojeg od angažiranih energenata, pa tako niti električne energije.

Djelatnici objekta TE-TO Osijek, kao i njihov vlasnik (HEP Proizvodnja d.o.o) prepoznali su važnost pametnog upravljanja raspoloživim energentima pa su naručili sveobuhvatan sustav za upravljanje i optimizaciju potrošnje, a koji će na početku racionalizirati njihovu vlastitu potrošnje.

Mapiranje mjernih lokacija

TE-TO Osijek građen je u etapama pa se sustav vlastite potrošnje nalazi na četiri lokacije i ima višestruke mogućnosti napajanja.

1. Blok 45MW
2. Plinsko-turbinsko postrojenje 2x25MW
3. Glavna upravna zgrada s radionicom i SBK kotlovnicom
4. Zajednička postrojenja (kemijska priprema vode)

Sustav vlastite potrošnje na niskom naponu za primarnu i sekundarnu vlastitu potrošnju ima po jedan NN odvod za svakog tehnološkog potrošača (pumpe, ventili, miješalice…). Kod tercijarne potrošnje jedan NN odvod napaja veću skupinu trošila (više utičnica, skupinu rasvjetnih tijela, grupu grijača ili klima uređaja itd.). Trenutačno u postrojenju ne postoji mogućnost registriranja tercijarne vlastite potrošnje na lokalnom (mjerila snage ili energije) ili na nadređenom nadzorno-upravljačkom sustavu (SPPA T3000).

Naš prvi korak bio je instalacija mjerne opreme i izrada nadzorno-upravljačkog sustava koji prati i izvještava o iznosu i lokaciji utrošene tercijarne energije. Na slici 2. je načelni dijagram jednog takvog sustava. No, to je tek prvi korak.

Sustav planiran za proširenje na druge energente

Mjerne lokacije smo odabrali u suradnji s nadležnom službom za elektro održavanje. U obzir su uzeti važnost potrošača, njihove dimenzije u smislu električne snage, mogućnost zamjene postojeće ili instalacije nove mjerne opreme, geografska lokacija i iskustvo zaposlenog osoblja u smislu relevantnosti predmetnih potrošača za optimizacijski sustav.

Osim odabranih trošila, novi sustav mora podržati i potrošnju svih postojećih mjerila. Kako je ovo tek početna faza, nakon koje se projekt šiti na sve razine potrošnje električne energije i na ostale energente, NN razdjelnici moraju biti blizu svih lokacija gdje će se u sadašnjosti i budućnosti mjeriti potrošnja.

5 makrolokacija uklopilo se u sve zadane parametre: tri u krugu termoelektrane te dvije na drugim lokacijama. Središnja nadzorno-upravljačko računalo (glavna komandna prostorija) postavljena je u centralnu upravljačku prostoriju.

Sustav je planiran kao maksimalno fleksibilan, kako bi udovoljio razvedenosti potrošača unutar kruga termoelektrane – pa čak i izvan njega – jedna stanica je dislocirana. Dislocirana stanica s glavnim PLC uređajem komunicira preko GSM/GPRS sustava, a glavni PLC uređaj s nadzorno-upravljačkim sustavom putem Industrial Ethernet protokola.

Kako smo odabrali mjernu opremu i spojili staru u novi sustav

Za mjerenja na niskonaponskim odvodima manjih dimenzija i manje važnosti odabrana su dvosmjerna brojila radne energije tipa SCHRACK MGDIZ. Napon se na njima mjeri izravno, struja preko odgovarajućih strujnih mjernih transformatora, a za prikupljanje podataka na PLC uređaju koristi se impulsni izlaz brojila čija se frekvencija i trajanje mogu parametrirati na različite načine.
Za važnije potrošače, trošila većih dimenzija, koristimo SENTRON PAC3200 dvosmjerna višetarifna brojila energije. Riječ je o naprednijim uređajima koji mjere radnu, jalovu i prividnu snagu ukupno i na svakoj fazi pojedinačno. Analogno se bilježi radna, jalova i prividna energija u oba smjera višetarifno. Mjere se još linijski i fazni naponi, frekvencija, struje sve tri faze, ukupni i pojedinačni faktor snage, totalna harmonijska distorzija napona, te se bilježe minimalne i maksimalne vrijednosti u zadanom intervalu. Brojilo se može očitati lokalno, a u sustav je uključeno putem PFOFIBUS proširenja, pa su sve mjerene vrijednosti koje se mogu očitati na samom instrumentu dostupne i na nadzorno upravljačkom sustavu.

Osim nove mjerne opreme u sustav smo uključili i obračunsko brojilo tipa Landis Gyr u vlasništvu tvrtke HEP OPS d.o.o., te tri brojila Iskra MT851 u vlasništvu tvrtke HEP ODS d.o.o. Sva spomenuta brojila opremljena su impulsnim izlazima, pa smo napravili projekt prilagodbe postojećeg ožičenja kojim se impulsni izlazi uvode u sustav. Zaštitili smo ih galvanskim odvajanjem.

Što sustav mjeri i u kojim intervalima

Pojednostavljeno, ulazni parametri su signali energije (impulsi, analogna vrijednost…), težinski faktor signala energije i sinkronizacijski impuls, a izlazne veličine trenutačna snaga i energija, prognozirana snaga i energija na kraju referentnog intervala, prosječna vrijednost snage akumulirana vrijednost energije u prethodnom referentnom intervalu.

Referentni interval je 15 minuta, no može se promijeniti za svaki odvod.

U slučaju postrojenja TE-TO Osijek, PLC uređaj sinkronizira prikupljanje mjernih podataka u 15-minutnim intervalima, s iznimkom tri dislocirana brojila čiji se interni satovi sinkroniziraju s mrežnom frekvencijom i koja imaju vlastiti sinkronizacijski impuls.

Na kraju svakog referentnog intervala arhivira se akumulirana energija i prosječna snaga.

Kako su zapisi mjerenja prorijeđeni (industrijski standard je kontinuirano bilježenje) bitno je ne izgubiti mjerenja, čak niti u vrijeme redovnog održavanja nadzorno-upravljačkog računala, pa smo u PLC računalo implementirali međuspremnik koji čuva arhivirane vrijednosti dok računalo za arhiviranje ne bude raspoloživo.