crzp.uniag.skcrzp.uniag.sk/.../K/DE813609782E4B4DA97055A6AD9187B5.docx · Web viewI proposed two concrete possibilities for saving electric energy. The first is regulator voltage,

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

TECHNICKÁ FAKULTAUID 2125696

DIPLOMOVÁ PRÁCA

2011 Martin Kubačka, Bc.

1

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

TECHNICKÁ FAKULTA

MOŽNOSTI ÚSPOR ENERGIE VO VÝROBNOM PODNIKU

Diplomová práca

Študijný program: Spoľahlivosť a bezpečnosť technických systémov

Študijný odbor: 2386800 Kvalita produkcie

Školiace pracovisko: Katedra elektrotechniky, automatizácie a informatiky

Školiteľ: Ľudovít Nagy, Ing.

Nitra, 2011 Martin Kubačka, Bc.

2

ABSTRAKT

Pre každú firmu je dôležitá úspora a prispôsobenie svojich energetických či iných

nákladov.

Energetik musí mať potrebné vedomosti a vzdelanie na vykonávanie týchto krokov

a aplikovanie dosiahnutých výsledkov v praxi ako know-how. Musí počítat s viacerími

možnosťami úspory a tým výtvoriť určitý manažment systému úspory elektrickej

energie.

Téma mojej práce sú možnosti úspor energie vo výrobnom podniku. Cieľom práce

bolo navrhnúť nové možnosti úspory elektrickej energie v konkrétnom výrobnom

zariadení a aplikovať nové modely úspory energie. Vyzdvihol som aj dôležitosť

sledovania energetickej spotreby, ktorá by mala byť tiež kontrolovaná. Popísal som

zariadenia a produkty na úsporu elektrickej energie a reálne zhodnotil výsledky, ktorými

je možné dosiahnuť úspory elektrickej energie vo výrobných hálach v podniku.

Navrhol som dve konkrétne možnosti na úsporu elektrickej energie. Prvá použitím

regulátora napätia, ktorú som zakomponoval do existujúceho sýstému osvetlenia

a druhá použitím indukčných výbojok, ktoré nahradili pôvodné halogenidové výbojky.

3

ABSTRACT

Today is necessary component streamlined business monitoring and adjustment

energy demand de latere purchaser.

Energetic engineer must own at it necessary qualification, detailed poop about installed

performance individual appliance and know-how. Must account therewith, that near

established management system energy demand will be must shadow, when originate

possible overrun booking size and from what reason and as if myself those give useful

forestall.

The topic of my work: The possibilities of energy save in business concern. The aim

of my project was to suggest the new possibilities – ways for the enrgy save in the

concrete bussines concern and then apply this new model of save energy into practise.

After I including system of monitoring consumption electric power in company and

I showed a technical equipment, which is possible to save electric power on a company

production hall lighting.

I proposed two concrete possibilities for saving electric energy. The first is regulator

voltage, which is include to existing lightining system. The second saving is consisting

from replace halide lamps to using induction lamps.

4

ČESTNÉ VYHLÁSENIE

Podpísaný Martin Kubačka vyhlasujem, že som záverečnú prácu na tému

Možnosti úspor energie vo výrobnom podniku vypracoval samostatne s použitím

uvedenej literatúry. Som si vedomý zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje

nie sú pravdivé.

V Šuranoch dňa 6. 5. 2011 ......................

podpis

5

POĎAKOVANIE

Touto cestou vyslovujem poďakovanie pánovi Ing. Ľudovítovi Nagyovi za

pomoc, odborné vedenie, cenné rady a pripomienky pri vypracovaní mojej diplomovej

práce.

V Šuranoch dňa 6. 5. 2011 .......................

podpis

6

POUŽITÉ OZNAČENIE

EU - európska únia

ÚRSO - Úrad pre reguláciu sieťových odvetví

ZSE - Západoslovenská energetika

NN - nízke napätie

VN - vysoké napätie

VVN - veľmi vysoké napätie

% - percento

V - volt

A - ampér

kWh - kilowatthodina

Mwh - megawatthodina

kW - kilowatt

napr. - napríklad

obr. - obrázok

el.energia - elektrická energia

max. - maximálne

OBSAH

7

ÚVOD...........................................................................................................................9

1 PREHĽAD O SÚČASTNOM STAVE RIEŠENEJ PROBLEMATIKY.......11

1.1 Energetika Slovenskej republiky...................................................................11

1.2 Všeobecné pojmy..........................................................................................11

1.3 Cena elektrickej energie................................................................................14

1.3.1 Základné princípy platby za odber elektrickej energie.....................15

1.4 Optimalizácia odberu elektrickej energie......................................................16

1.4.1 Opatrenia optimalizácie....................................................................17

1.4.2 Princíp optimalizácie.........................................................................19

1.4.3 Energetické riešenie..........................................................................19

1.4.4 Odhad veľkosti úspory dosiahnuteľnej optimalizáciou...................20

2 CIEĽ PRÁCE........................................................................................................22

3 METODIKA PRÁCE...........................................................................................23

4 VÝSLEDKY PRÁCE...........................................................................................24

4.1 Charakteristika spoločnosti Bourbon Fabi, spol.s.r.o.....................................24

4.2 Monitorovanie spotreby elektrickej energie...................................................25

4.3 Návrh na úsporu elektrickej energie...............................................................28

4.3.1 Regulátory napätia LEC...................................................................28

4.3.2 Inštalácia regulátorov napätia – návrh riešenia.................................30

4.3.3 Úspora energie výmenou halogenidových za indukčné výbojky.....37

4.3.3.1 Celkové úspory vzhľadom na náklady.............................46

5 DISKUSIA..............................................................................................................47

6 ZÁVER....................................................................................................................48

7 POUŽITÁ LITERATÚRA....................................................................................49

ÚVOD

8

Energetická náročnosť, vyjadrená podielom celkovej primárnej spotreby energie

a hrubého domáceho produktu, má od vzniku Slovenskej republiky neustále klesajúcu

tendenciu. Stále je však v porovnaní s priemerom krajín v Európskej únii 7,7 krát vyššia

použijúc výmenný kurz a pri použití parity kúpnej sily je 2,3 krát vyššia. Dôvodom sú

najmä nízka produktivita práce v porovnaní s krajinami Európskej únie, ale aj vysoký

podiel priemyslu na tvorbe hrubého domáceho produktu a vysoký podiel energeticky

náročných odvetví priemyslu. Spomalenie rastu hrubého domáceho produktu v

posledných rokoch bolo sprevádzané miernym poklesom spotreby primárnych

energetických zdrojov, poklesom konečnej spotreby energie ako aj spotreby elektriny.

Spotreba primárnych energetických zdrojov na obyvateľa je v SR na úrovni cca 85 %

priemeru krajín Európskej únie.

Slovensko má energeticky štvornásobne náročnejší priemysel v porovnaní s

priemerom EÚ. Aj keď túto nelichotivú štatistiku do určitej miery vytvárajú oceliarne,

hlinikáreň a veľké závody, šetrenie energiou sa už stáva prioritou najmä vo väčších

firmách.

Spotreba primárnych energetických zdrojov u nás síce stúpa, ale pomalšie ako

tvorba hrubého domáceho produktu. Jednotka produktu je tak predsa len energeticky

menej náročná. Tento trend je pozitívny. Pripomeňme, že napríklad gigajoul tepla stál

ešte v čase nežnej revolúcie 20 korún. Dnes je to približne 33-krát viac. Priemysel je

najväčší konzument energií, ktorý zoberie 35 % z celého koláča. Ale až 95 %

nevyhnutných primárnych energetických zdrojov, ako sú ropa, zemný plyn, jadrové

palivo, musí Slovensko dovážať.

Je zrejmé, že veľké firmy majú záujem správať sa efektívne. Napríklad

mnohé menšie firmy však energetickú úsporu nepokladajú za prioritu. Ale pritom podľa

analýz Energetického centra Bratislava sa prostriedky vložené do šetrenia energií môžu

firmám vrátiť už v priebehu dvoch - troch rokov. A z ušetrených peňazí sa dá splácať

prípadný úver.

Ďalšou stránkou su budovy. Optimálna spotreba v "dobrej" budove by mala byť

zhruba 160 kilowatthodín energie na štvorcový meter plochy za rok. Väčšina

moderných budov sa už projektuje s veľkým dôrazom na minimalizáciu prevádzkových

nákladov.

Vo výrobniach a v závodoch môže byť problémom navyše aj zmena účelu, s

9

ktorou sa spája aj nový spôsob využívania. Príkladom je príchod zahraničných

investorov, napríklad do strojárstva, ktorí namiesto využitia ponúkaných výrobných hál

radšej postavili nové. Viedol ich k tomu najmä záujem o energeticky efektívnu

prevádzku, ktorú bolo jednoduchšie zabezpečiť v nových halách, než rekonštruovať

staré.

V mojej diplomovej práci sa budem snažiť získať dostatočné množstvo

informácií o možnostiach úspory elektrickej energie vo vybranom výrobnom podniku.

Takisto budem prezentovať námety na úsporu elektrickej energie a sňou súvisiacej

optimalizácie. Zároveň si prehĺbim vedomosti z danej oblasti. Budem sa snažiť

o preskúmanie danej problematiky tak, aby som získané teoretické vedomosti mohol čo

najlepšie využiť pri samotnej práci.

10

1 PREHĽAD O SÚČASNOM STAVE RIEŠENEJ PROBLEMATIKY

1.1 Energetika Slovenskej republiky

Slovenská republika má nedostatok vlastných primárnych energetických surovín

a preto je závislá na dovoze z iných krajín. Vysokým percentom sa na dovoze podieľajú

dovozy zemného plynu a ropy z Ruska.

Ešte stále nedoceňované sú možnosti využitia obnoviteľných zdrojov energie.

Často ich využívanie je prerušované, závislé od meniaceho sa počasia (veterná energia,

slnečná energia, atď .) resp. obmedzené na určité miesto (geotermálna energia, atď.). Ich

energetický potenciál je však oveľa väčší, než je naša súčasná spotreba. Moderné

technológie využívania niektorých zdrojov sú už na takom stupni vývoja, že v určitých

oblastiach sú schopné úplne nahradiť klasické zdroje energie.

Najviac využívaný obnoviteľný zdroj energie na výrobu elektrickej energie na

Slovensku je vodná energia, pričom najväčší technický potenciál má biomasa. Vďaka

svojím prírodným podmienkam má Slovensko významný potenciál aj v geotermálnej

energii, tvorený predovšetkým geotermálnymi vodami.

Obrovské rezervy má Slovensko v úlohe šetrenia a racionálneho využívania

energie. Pri uspokojovaní svojich energetických potrieb by sa malo zamerať hlavne na

maximálne zefektívnenie procesov získavania, premeny, dopravy a predovšetkým

racionálneho využívania energie.

1.2 Všeobecné pojmy

Energetika – je vedná disciplína, ktorej predmetom skúmania je

zabezpečenie energie pre obyvateľstvo. Zaoberá sa otázkami výroby energie, jej

rozvodu, distribúcie a spotreby.

Elektroenergetika – je vedná disciplína, ktorej predmetom skúmania je

zabezpečenie elektrickej energie pre obyvateľstvo. Je spojená so širokým okruhom

11

problémov spojených s elektrickou energiou v rôznych oblastiach života (Fecko, 1991).

Patria sem:

výroba elektrickej energie,

prenos elektrickej energie,

distribúcia elektrickej energie,

spotreba elektrickej energie,

prevádzka elektrizačnej sústavy a dispečerské riadenie,

zabezpečenie a riadenie rozvoja elektroenergetiky,

ekonomizácia elektroenergetiky,

uplatnenie trvalo udržateľného rozvoja elektroenergetiky,

riešenie ergonomických problémov elektroenergetiky.

Energetická sústava – je nadradený termín na označenie veľkého

systému, ktorý pozostáva z nasledujúcich prvkov:

elektrizačná sústava,

teplofikačná sústava,

plynofikačná sústava,

sústava zásobovania jadrovými palivami,

sústava zásobovania kvapalnými palivami.

Elektráreň – je energetické zariadenie, ktoré vyrába elektrickú energiu

formou premeny z rozličných druhov energií. Zahŕňa zariadenie na premenu energie,

stavebnú časť a všetky potrebné pomocné zariadenia. Podľa prvotného zdroja energie sa

delia elektrárne na vodné, veterné, slnečné (solárne) a tepelné.

Elektrická stanica – stanica so zariadením, ktoré slúži k transformácii,

rozvodu alebo premene elektrickej energie.

Elektrické vedenie – súbor vodičov, izolačných materiálov a konštrukcií

určených na prenos elektrickej energie medzi dvoma bodmi elektrickej siete. Podľa

druhu rozoznávame:

káblové vedenia,

vonkajšie vedenia,

12

vedenia izolované plynom

Elektrické vedenia sa delia podľa:

účelu: rozvodné a prenosové,

umiestnenia: vonkajšie, káblové a elektrická inštalácia,

menovitého napätia: nn, vn, vvn, zvn, uvn.

Elektrická sieť - je spojovacím článkom medzi výrobou a spotrebou

elektrickej energie. Je to súbor jednotlivých vzájomne prepojených elektrických staníc,

vonkajších a káblových elektrických vedení určených na prenos a rozvod elektriny.

Podľa prúdovej sústavy rozoznávame jednosmernú elektrickú sieť a striedavú elektrickú

sieť. Podľa účelu sa elektrické siete delia na: distribučné a prenosové. Podľa

menovitého napätia sa delia na:

siete nízkeho napätia nn (nad 50 V do 1000 V),

siete vysokého napätia vn (nad 1 kV do 52 kV),

siete veľmi vysokého napätia vvn (nad 52 kV do 300 kV),

siete ultravysokého napätia uvn (nad 800 kV).

Rozvodná sieť – časť elektrickej siete, ktorá slúži na dodávku elektrickej

energie ku spotrebiteľom.

Elektrizačná sústava (ES) - je systém zabezpečujúci plynulé

odovzdávanie elektrickej energie elektrickými sieťami ovládanými informačným

systémom, ktorý sprostredkúva reguláciu a riadenie sústavy. ES teda zabezpečuje

výrobu, prenos, rozvod (distribúciu) a konečné využitie (spotrebu) elektrickej energie

(Bystriansky, 2008).

Maximálna rezervovaná kapacita - maximálna hodnota výkonu,

ktorý je technicky možné odoberať z distribučnej sústavy – hodnota štvrť hodinového

výkonu na napäťovej úrovni vvn a vn dohodnutá v zmluve o pripojení do sústavy a

určená v pripojovacích podmienkach.

Rezervovaná kapacita - dohodnutá hodnota 1/4 hodinového výkonu,

ktorý zabezpečuje pre odberateľa elektriny, dodávateľa elektriny alebo obchodníka s

13

elektrinou prevádzkovateľ distribučnej sústavy na základe platnej zmluvy o distribúcii,

alebo zmluvy o združenej dodávke alebo rámcovej distribučnej zmluvy. Rezervovaná

kapacita nemôže prekročiť hodnotu maximálnej rezervovanej kapacity.

1.3 Cena elektrickej energie

V súčasnosti sú na Slovensku ceny elektrickej energie regulované. Cenový

výmer ÚRSO SR stanovuje maximálnu výšku cien elektrickej energie, ktorá potom

charakterizuje jednotlivé sadzby cenníka elektrickej energie dodávanej z rozvodných

energetických podnikov (ZSE).

Podľa ÚRSO SR sa odberatelia elektrickej energie zo sietí slovenskej elektrizačnej

sústavy delia do niekoľkých kategórií:

odberatelia NN – odberatelia, ktorých odberné elektrické zariadenie je pripojené na

verejný rozvod elektriny nízkeho napätia s napätím medzi fázami do 1 kV,

odberatelia VN – odberatelia, ktorých odberné elektrické zariadenie je pripojenéna

verejný rozvod elektriny vysokého napätia s napätím medzi fázami od 1 kVdo 52 kV,

odberatelia VVN – odberatelia, ktorých odberné elektrické zariadenie je pripojené na

verejný rozvod elektriny veľmi vysokého napätia s napätím medzi fázami nad 52 kV.

1.3.1 Základné princípy platby za odber elektrickej energie

14

Veľkoodberateľ neplatí len za odobranú elektrickú prácu (tak, ako platia za el.

energiu maloodberatelia, napr. domácnosti), ale formou platby za technické maximum a

1/4-hodinové výkonové maximum platí i za nerovnomernosť odberu. Ide o nemalú

čiastku, mnohokrát tieto položky tvoria 50 i viac percent sumy, fakturovanej za dodávku

el. energie. Dôležité je, že obidve tieto položky závisia od rovnomernosti odberu a sú

ovplyvniteľné optimalizáciou.

Pre platbu je rozhodujúca tá štvrťhodina mesiaca, v ktorej bola dosiahnutá

najvyššia úroveň priemerného štvrťhodinového výkonu. Všetky ostatné štvrťhodiny

sú z hľadiska platby za obidve maximá nepodstatné, a na fakturovanej sume za tieto

položky sa nič nezmení ani v prípade, keby vo všetkých ostatných štvrťhodinách mal

objekt nulový odber. Úlohou optimalizácie teda je zrovnomerniť odber a nepripustiť

vznik štvrťhodín extrémneho odberu.

Technické maximum – je zmluvne dohodnutá maximálna úroveň priemerného výkonu

v štvrťhodine. Dojednáva sa s platnosťou minimálne na 1 rok, pričom vyhodnotenie

neprekročenia zmluvnej úrovne, resp. penalizácia pri jej prekročení, sa robí mesačne.

Platí sa za dojednanú úroveň, a to i v prípade nedosiahnutia tejto úrovne, napr. pri

sadzbe B3, B4 je aktuálna cena 3,65 eur/ kW mesačne.

Štvrťhodinové maximum – je najvyššia úroveň priemerného štvrťhodinového výkonu

dosiahnutá v kalendárnom mesiaci. Odberatelia s technickým maximom nad 150 kW

majú možnosť alternatívnej voľby tarify. Buď platia za skutočne dosiahnutú hodnotu

štvrťhodinového maxima, pričom odberateľ úroveň odberu vopred nezjednáva (napr.

sadzba B4), alebo platia za vopred dojednanú úroveň maxima, ktorú sa zaväzujú v

danom mesiaci neprekročiť (napr. sadzba B3). Pri dohodnutej sadzbe B3 nemá skutočne

dosiahnutá úroveň odberu na platbu vplyv, s výnimkou výraznej penalizácie pri

prekročení zjednanej hodnoty.

Rozdiel v sadzbe za kW napr. pri porovnateľných sadzbách B3, B4 je:

pri nezjednávanej sadzbe B4 platí v súčasnosti taxa 10,12 eur/kW,

pri zjednávanej sadzbe B3 platí v súčasnosti taxa 8,63 eur/kW,

Teda rozdiel medzi sadzbou B3 a B4 je 1,49 eur/kW, čo predstavuje cca 15 %, čiže

rozdiel je v prospech zjednávanej sadzby B3.

Zdanlivo veľmi lákavá je možnosť dosiahnutia úspory jednoduchým prechodom zo

sadzby nezjednávanej na sadzbu zjednávanú.

15

Teoreticky možno takto ušetriť napr. u odberateľa s dosahovanou úrovňou

štvrťhodinového maxima 500 kW sumu 500 x 1,49 = 745 eur mesačne. V skutočnosti je

však problém omnoho zložitejší.

Úroveň maxima sa zjednáva vopred a pri dohodnutej sadzbe B3, reálne nie je možné s

dostatočnou presnosťou vopred odhadnúť vývoj odberovej situácie v danom mesiaci.

Obecne platí zásada, že čím viac odberateľ vyhovie potrebám dodávateľa, tým

výhodnejšie tarifné podmienky získa, ale súčasne je za porušenie zjednaných

podmienok tvrdšie penalizovaný (Šmejkal, 1999).

1.4 Optimalizácia odberu elektrickej enegie

Optimalizáciu elektrickej energie možno vnímať ako veľmi špecifický,

odborne náročný proces, preto sa riešenie problematiky optimalizácie v objekte zvykne

odkladať na neurčito. Optimalizáciu možno však vnímať aj ako zavedenie

bezproblémového racionalizačného opatrenia, ktoré v konečnom dôsledku nijako

výrazne nezasahuje do bežnej, každodennej prevádzky výrobného podniku, nemocnice,

školy, či prevádzky administratívnej budovy. Správne je pristupovať k optimalizácii

najskôr ako k špecifickému, odborne náročnému procesu, a potom, po uvedení

optimalizačného systému v objekte do prevádzky a po prekonaní počiatočných

problémov konštatovať, že v konečnom dôsledku vlastne ide o bežné racionalizačné

opatrenie.

Vzhľadom na rozsiahlosť problematiky optimalizácie odberu elektrickej energie

a obmedzený rozsah príspevku je mojím zámerom hlavne zvýrazniť niektoré základné

princípy a priblížiť problematiku optimalizácie chápaniu nezainteresovaného človeka,

neodborníka na oblasťoptimalizácie.

1.4.1 Opatrenia optimalizácie

16

Udalosťou, ktorá vo výrobnom podniku spôsobí rozruch a vyvoláva naliehavú

potrebu riešenia, je prekročenie technického maxima a pochopiteľne, najmä pokuta,

ktorá je s touto udalosťou spojená.

Urýchlene sa začnú prijímať improvizované, viac alebo menej účinné opatrenia, ktoré

môžu problém na určitú dobu vyriešiť:

• Zvýši sa technické maximum. Zvýšenie musí byť dostatočné, teda také, aby

nová dohodnutá úroveň s dostatočnou rezervou zodpovedala predpokladanému vývoju

odberovej situácie v časovom horizonte minimálne jedného roka, a to vrátane vykrytia

mimoriadnych odberových špičiek. Zvýšenie technického maxima sa prejaví v položke

platba za technické maximum, uhrádzanej každý mesiac. Napr. pri sadzbách B3, B4

predstavuje toto zvýšenie sumu 3,65 eur za každý kW, a to i v prípade, že v ďalších

mesiacoch dôjde napr. k poklesu odberu objektu. Môže sa teda stať, že sa bude platiť

zbytočne, a to po dobu min. jedného roka, po uplynutí ktorého bude možné realizovať

ďalšiu korekciu dohodnutej úrovne.

• Príjmu sa organizačné opatrenia typu „zákaz zapínania vybraných spotrebičov

v určitom časovom úseku dňa“, zákaz používania varičov, ohrievačov a pod., presunie

sa časť výroby, a teda aj spotreby z kritického časového úseku do inej časti dňa (druhá,

či tretia zmena).

• Začne sa uplatňovať aktívna regulácia na báze sledovania vývoja odberu a

„ručného“ vypínania vybraných spotrebičov, príp. zadávania telefonických príkazov na

vypnutie spotrebičov, či technologických celkov.

• Príjmu sa iné opatrenia, príp. kombinácia viacerých opatrení. Uvedené

opatrenia sa dajú realizovať veľmi rýchlo a akútny problém prekračovania dohodnutej

úrovne technického maxima sa môže zdať uspokojivo vyriešený. V tejto súvislosti je

však potrebné uvedomiť si niekoľko skutočností. Účinnosť organizačných opatrení,

rovnako ako účinnosť „ručnej regulácie“, je veľmi problematická. Výsledný efekt

takejto regulácie je závislý od spoľahlivosti ľudského činiteľa, preto nesie aj riziko,

ktoré z tejto skutočnosti vyplýva. Zlyhanie človeka, nazvime ho „dispečer“, hoci na

jednu štvrťhodinu v mesiaci, môže znamenať degradáciu inak perfektnej regulácie vo

všetkých ostatných štvrťhodinách mesiaca. Navyše aj pri bezchybnej činnosti dispečera

17

počas celého mesiaca má takáto regulácia ďalšie zásadné nevýhody, ktoré vyplývajú už

z jej princípu.

• Dispečer sa musí regulácii venovať systematicky, a to predovšetkým v

kritických časových úsekoch dňa, čo môže znamenať značné náklady i s prihliadnutím

na to, že túto prácu musí vykonávať človek precízny, odborne zdatný, ktorý môže byť

efektívnejšie využitý pre inú odbornú prácu.

• Dispečersky riadená regulácia musí byť zákonite hrubšia, nie je čas na

postupné vypínanie jednotlivých spotrebičov, vypínajú sa celé technologické celky

(výrobné linky, dielne a pod.). Pri takejto hrubej regulácii dochádza k zbytočne veľkým

stratám z dôvodu obmedzovania výroby, a taktiež k stratám z dôvodu zníženia kvality

výroby, spôsobenej častým narúšaním kontinuity technologického procesu. Straty môžu

byť niekedy i výraznevyššie, než je dosiahnutá úspora.

• Regulačné zásahy sú realizované s časovým oneskorením vyplývajúcim z

reakčných časov človeka. Vyhodnotenie zmeny odberovej situácie, zadanie príkazov na

vypnutie spotrebičov, samotné vypnutie atď., to všetko sú oneskorenia, s ktorými pri

riešení akútnej zmeny odberu v závere štvrťhodiny treba počítať. Vypínať sa teda musí s

predstihom, častokrát aj úplne zbytočne.

Je vhodné, ak sa v takejto situácii v podniku začne uvažovať o systémovom riešení

problému a začne sa uvažovať o optimalizácii odberu elektrickej energie. Realizácia

projektu optimalizácie nemôže byť len záležitosťou energetika, veď napokon o

realizácii projektu rozhoduje vrcholové vedenie, no zásadný význam má stanovisko

ekonómov, výrobárov a pod. V tejto etape je potrebné, aby si aspoň základné minimum

znalostí tejto problematiky osvojil každý zainteresovaný pracovník (VÚVT, 2008).

18

1.4.2 Princíp optimalizácie

Princíp optimalizácie odberu elektrickej energie vychádza z princípu platby za

štvrťhodinové maximum a technické maximum.

Centrálny elektromer odberného miesta v každej štvrťhodine vyhodnocuje priemerný

štvrťhodinový výkon a zaznamená počas mesiaca najvyššiu dosiahnutú úroveň, ktorá je

potom vyhodnocovaná pri mesačnej fakturácii. Optimalizačný systém v reálnom čase

vyhodnocuje odberovú situáciu v každej štvrťhodine, a to už od jej začiatku. Ak v

určitej fáze štvrťhodiny sa vývoj javí ako kritický, optimalizačný systém vypína

vybrané spotrebiče tak, aby výsledný odber v 1/4 hodine neprekročil nastavenú

regulačnú úroveň.

Vypínanie sa realizuje inteligentným a selektívnym spôsobom a rešpektuje vypínacie

podmienky, nastavené individuálne pre každý spotrebič:

poradie v akom budú spotrebiče vypínané (prioritný systém),

max. doba vypnutia spotrebiča (napr. u chladiarenských zaria-

dení doba tepelnej zotrvačnosti, aby nedošlo k neprípustnému

nárastu teploty),

minimálna doba medzi dvomi vypnutiami toho istého spotrebiča,

vypnutie jedného spotrebiča je podmienené určeným stavom iného spotrebiča

(napr. mlyn možno vypnúť len vtedy, keď s predstihom bol vypnutý dopravník

prisúvajúci surovinu),

vypnutiu spotrebiča predchádza aktivácia akustickej alebo optickej predzvesti

(napr. pri sústruhu sa takto vytvorí časová rezerva na dokončenie úkonu, aby

nedochádzalo k zničeniu nástroja).

1.4.3 Energetické riešenie

Energetik musí riešiť problém, ako stanoviť optimálnu hodnotu v priestore

vymedzenom dvomi mantinelmi:

19

buď dojednať úroveň s dostatočnou rezervou a s rizikom, že v

skutočnosti sa nedosiahne dojednaná úroveň a platí sa zbytočne za kW

navyše,

alebo dojednať úroveň bez rezervy a s rizikom, že dôjde k prekročeniu

dojednanej úrovne a platia sa penále za prekročenie dojednanej úrovne.

Analogicky je nutné riešiť problém zjednania optimálnej úrovne pri technickom

maxime, kde je situácia ešte zložitejšia. Pri technickom maxime je potrebné predikovať

vývoj situácie na rok dopredu a dojednávaniu sa nedá vyhnúť (s výnimkou špecifických

sadzieb, ktoré však majú iné nevýhody, príp. sú určené pre špeciálne druhy odberu, ako

napr. objekty s el. vykurovaním, sadzba B11). V objektoch so živelným, neriadeným

odberom je nevyhnutné zjednávať technické maximum so značnou rezervou a pri 1/4

hodinovom maxime využívať sadzbu nezjednávanú, s vyššou taxou za kW.

Je evidentné, že odberové špičky, ktorým sa pri neregulovanom odbere nedá vyhnúť,

zvyšujú položky platba za technické maximum a platba za 1/4 hod. maximum, a to

veľmi výrazne najmä pri objektoch s nerovnomerným odberom. Čiastkovým riešením

situácie je už spomenutá hrubá regulácia odberu, ktorá však nie je vhodná ako trvalé

riešenie. Pragmatickým riešením je vybavenie objektu dostatočne inteligentným,

plnoautomatickým optimalizačným systémom, ktorý precíznou a selektívnou reguláciou

riadi odber objektu a umožňuje dosiahnutie optimálnej úspory pri minimalizovaných

zásahoch do výrobného procesu.

1.4.4 Odhad veľkosti úspory dosiahnuteľnej optimalizáciou

S postupným prehlbovaním znalostí problematiky odberu el. energie sa

problém prekračovania technického maxima v podniku rozšíri na problém komplexného

riešenia optimalizácie odberu a nadíde čas, keď je k spolupráci prizvaná firma,

zameraná na optimalizáciu. Uskutočnia sa prvé rokovania o možnej realizácii riešenia

optimalizačného projektu – vybavenia objektu optimalizačným systémom.

Základné otázky, na ktoré sa od špecialistov prizvanej firmy očakáva odpoveď, sú:

akú úsporu možno očakávať od realizácie projektu optimalizácie?

20

aké budú náklady na realizáciu projektu a samozrejme, akú možno

očakávať dobu návratnosti investície?

Kým kalkulácia nákladov na realizáciu optimalizačného projektu môže byť pre

projektanta po oboznámení sa s objektom rutinnou záležitosťou, odhad veľkosti úspory

dosiahnuteľnej optimalizáciou je podstatne zložitejší. Parametrom využiteľným pri

prvom orientačnom posúdení odberovej situácie v objekte (na odbernom mieste) je

komplexná cena za 1 kWh odobranej el. práce. Táto cena sa vypočíta z faktúry za odber

el. energie ako podiel celkovej fakturovanej sumy a množstva odobranej el. práce (ďalej

kWh cena).

Skúsený projektant optimalizačných systémov z vypočítanej kWh ceny a

výsledku obhliadky objektu dokáže už pri prvej návšteve objektu orientačne odhadnúť

efektívnosť možnej investície do realizácie projektu optimalizácie. Vždy však ide o

hrubý odhad vychádzajúci z porovnania vypočítanej kWh ceny s cenou dosahovanou pri

porovnateľných objektoch, najmä podobných objektoch s optimalizovaným odberom. V

tomto zmysle by mal byť odhad projektanta interpretovaný majiteľovi, či užívateľovi

objektu (VÚVT, 2008).

21

2 CIEĽ PRÁCE

Cieľom mojej diplomovej práce je navrhnúť spôsob optimalizovania spotreby

elektrickej energie v oblasti osvetlenia pre jednotlivé výrobné haly a sňou spojenej

úspory v podniku Bourbon Fabi, spol.s.r.o. pomocou zariadenia na to určeného a tým

znížiť náklady vynaložené za odber elektrickej energie.

22

3 METODIKA PRÁCE

Na dosiahnutie uvedeného cieľa je potrebné vykonať tieto čiastkové úlohy:

štúdium literatúry zaoberajúcej sa optimalizáciou spotreby elektrickej energie,

charakteristika vybraného objektu (prehľad o súčasnom stave monitorovania

spotreby elektrickej energie a jej reálneho zobrazovania),

návrh konkrétnych systémov pre úsporu elektrickej energie,

spracovanie jednotlivých návrhov,

zhodnotenie technických a ekonomických parametrov navrhnutého riešenia,

výsledky práce.

23

4 VÝSLEDKY PRÁCE

4.1 Charakteristika spoločnosti Bourbon Fabi SK, spol.s.r.o.

Obr. 4.1 Snímok samotného podniku

Výrobný podnik Bouron Fabi SK bol vybudovaný v roku 2005 po dohode s

jeho záladnými a potenciálnymi klientmi do budúcnosti.

Spoločnosť sa zaoberá výrobou plastových výliskov výlučne pre automobilový

priemysel. Výrobný podnik poskytuje široké možnosti výroby výliskov z plastového

granulátu podľa potrieb a požiadaviek zákazníka.

Dodávané výrobky poskytujú svojou kvalitou všetky nároky, kladené zo strany

klienta. Kvalita je podmienená takisto aj sériami úspešných auditov. A v neposlednom

rade spoločnosť disponuje získanými certifikátmi pre automobilový priemysel.

Charakteristika trhu

Súčasnými klietmi sú :

PSA, všetky Európske produkčné miesta

24

Faurecia, všetky Európske produkčné miesta

Toyota

Renault, všetky Európske produkčné miesta

Spoločnosť je špecializovaná na výrobu v týchto oblastiach :

- vnútorných výduchov ventilácie pre automobily, s možnosťou ich ďalšej

úpravy následným lakovaním alebo dekorovaním,

- vnútorné a vonkajšie klučky a madlá dverí s možnosťou následného

lakovania

- lisovanie špeciálných výliskov na dvojkomponentnom lise

Objekty, ktoré sa nachádzajú v areály sú napájané z vysokonapäovej (VN)

rozvodne, na ktorú sú napojené transformátory. Celkovo sa tu nachádzajú tri

transformátory :

rezerva) – vzduchom chladený transformátor Trihal 800 kVA

vzduchom chladený transformátor Trihal 800 kVA

vzduchom chladený transformátor Trihal 800 kVA

4.2 Monitorovanie spotreby elektrickej energie

Spoločnosť má zmluvný vzťah s poskytovateľom služieb na monitorovanie

odberu elektrickej energie (firma PPA Power s.r.o.). Na základe diagramov odberu je

možné kedykoľvek v priebehu dňa diagnostikovať množtvo odobratej elektrickej

energie, elekrickej práce, činný odber, jalový odber.

Obsluha si može pomocou grafov spätne skontrolovať v období niekoľko mesiacov stav

v akom sa nachádzala kontorla spotreby v danom dni, tyždni, mesiaci alebo kvartáli.

Toto monitorovanie spotreby elektrickej energie zároveň pomáha energetikovi,

reagovať na zmeny odberu elektrickej energie. Plánuje a nahlasuje predpokladaný odber

elektrickej energie z hľadiska aktuálnej produkcie v závode. Týmto vlastne šetrí na

samotnom odbere, ale taktiež i finančné prostriedky.

Reálne monitorovaná spotreba:

25

Graf 4.1 Odobrátá elektrická práca – mesačné zobrazenie

Graf 4.2 Diagram odbreru – denné zobrazenie

26

Graf 4.3 Diagram odbreru – týždenné zobrazenie

Monitorované a namerané hodnoty z týždenného diagramu:

Výsledky meraní výchádzajú z dní 12.5. 2010 až 18.5. 2010.

Ročná rezervovaná kapacita: 700kW

Kladná odchýlka: 689, 80 kWh

Záporná odchýlka: 42,41 kWh

Maximálny nameraný výkon 1: 657. 90 kW (12.5.2010 13: 45)



Minimálny nameraný výkon 1: 33.44 kW (15.5.2010 15: 00)



Priemerný nameraný výkon: 406.66 kW

4.3 Návrh na úsporu elektrickej energie

27

Kedže sa v podniku pracuje v nepretržitej prevádzke, tomu priamo úmerne

prislúcha aj svietenie vo výrobných halách a skladovacích priestoroch, ktoré sú

rozsiahle a kde je neustály príjem a výdaj materiálu. Svietenie je tým pádom

nevýhnutnou každodennou súčasťou výrobného procesu.

V rámci šetrenia elektrickej energie sa zameriam na osvetlovaciu techniku tam kde

je to najefektívnejšie. Konkrétne sa jedná o halu pre vstrekovanie plastov, halu montáže

a skladovacie haly.

Presný popis, ako sa môže realizovať možnosť tejto konkrétnej úspory podrobne

rozoberiem a takisto stým spojené výhody použitím zariadení pre úsporu elektrickej

energie.

4.3.1 Regulátory napätia LEC – riešenie pre úspory energie

v osvetleníAko prvý rozoberiem návrh úspory elektrickej energie využitím regulátora

napätia.

LEC (Lighting Energy Controller) je rada produktov vyvinutých firmou Power

Electronics System, pre použitie v aplikáciach na úsporu energie v osvetlovacích

systémoch a svetelných sústavách. Princíp úspory energie spočíva v jednoduchej

myšlienke, ktorá bola prakticky realizovaná vývojom a výrobou týchto zariadení.

Podstata úspory energie spočíva v rozdiele napájacieho napätia distribuovaného v

elektrickej sieti a požadovaným napätím nutným pre správnu funkciu svetelného

zdroja, resp. svetelnej sústavy. Bežné napätie v elektrickej sieti európskych krajín,

ktoré zabezpečuje bezpečnú prevádzku napájaných elektrických zariadení a spĺňa tak

všetky normy, sa pohybuje v rozmedzí hodnôt 230V +/-10%, t.j. (207 - 253V).

Výrobcovia svetiel, tak aby bola dodržaná táto skutočnosť, navrhujú

osvetlenie tak, aby efektívne pracovalo už pri 207V. Prevádzka osvetlenia pri vyššom

napätí vedie k výrazne vyššej spotrebe elektrickej energie. Pri projektovaní

svetelných sústav je rátané s kapacitnou rezervou tak, aby bola splnená technická i

hygienická norma. Naddimenzovanú časť (spotrebu) musí užívateľ platiť, pokiaľ nemá

možnosť túto sústavu regulovať. Reguláciou a stabilizáciou napájacieho napätia v

svetelných sústavách zariadeniami LEC dochádza k úspore elektrickej energie v

28

rozmedzí 15% - 35% odoberanej energie a takisto k sekundárnej úspore na nákladoch

spojených s výmenou svetelných zdrojov, ktorých životnosť sa predlžuje o jednu

tretinu.

Produktová rada zariadení LEC:

Obr. 4.2 LEC typ A - jednofázový Obr. 4.3 LEC typ A - trojfázový

Obr. 4.4 LEC typ B - jednofázový Obr. 4.5 LEC typ B - trojfázový

Obr. 4.6 LEC typ B Super -trojfázový Obr. 4.7 Ecolite

Zariadenia LEC (Lighting Energy Controller) sú produktom vyrábaným firmou Power

Electronics Ltd. Regulátor napätia LEC je riešením pre zníženie nadbytočného

napätia v elektrických svetelných obvodoch, ktoré „samo-transformovaním"

elektrickej energie ovláda výstupné napätie. Je to jednoduchý, malý a lacný

produkt. Z komerčného hľadiska je najväčšou prednosťou LEC to, že prvýkrát bolo

ponúknuté komplexné riešenie úspory energie v osvetlení v obvodoch s prúdovou

záťažou v intervale od 1A do 250A.

29

Princíp činnosti LEC:

• Prípustné napätie v sieti podľa normy sa pohybuje v intervale 207 - 253 V

(230 V ± 10%.)

• Dodávka napätia > ako 207 V je pre elektrické zariadenia bez väčšieho úžitku

Sieť 230V L

E -10%

C

207V Osvetlenie

Obr. 4.8 Schématické zobrazenie činnosti LEC

4.3.2 Inštalácia regulátorov napätia - návrh riešenia Do existujúceho osvetlenia, ktoré sa nachádza v týchto výrobných halách: hala

vstrekovania, hala montáže, hala skladu č.1, hala skladu č.2, vonkajšie osvetlenie, som

použil tento typ regulátora napätia:

LEC typ B Super je trojfázové (LEC typ B Sp - jednofázové) inteligentné zaradenie,

ktoré zabezpečuje reguláciu napätia (zníženie napätia) v svetelnej sústave. Pomocou

tohto zariadenia môže byť napätie dodávané do svetelného okruhu znížené až o 25V

(35V). Regulátor vychádza z typu LEC B, je však doplnený o možnosti ovládania,

programovania a zobrazovania parametrov.

Osvetlenie haly vstrekovňa je tvorené svietidlami Alexandra 400, ktoré sú osadené

halogenidovými výbojkami 400W. Osvetlenie ostatných výrobných hál a skladov je

tvorené halogenidovými výbojkami 250W (svietidlá Alexandra 250). Pri vonkajšom

osvetlení sa používajú sodíkové výbojky 100W. Priemerné napätie vo svetelných

sústavách sa pohybuje nad hornou hranicou referenčného napätia, t.j. vintervale 238-

240V na každej fáze trojfázového rozvádzača pre svetelnú sústavu.

30

Pri súčasnom nafázovaní a vyťažení rozvádzačov hala vstrekovňa, hala montáže a hala

sklad navrhujem inštaláciu po 1 ks regulátora LEC typ B super 3x50A do každého

svetelného rozvádzača.

Pre svetelné rozvádzače - hala skladu č.2 a vonkajšie osvetlenie navrhujem inštaláciu po

1 ks regulátora LEC typ B super 3x20A do každého svetelného rozvádzača.

Regulátory budú spínané do režimu šetrenia spoločne so zapínaním osvetlenia.

Keďže napätie na jednotlivých fázach, namerané na všetkých rozvádzačoch je

priemerne 235V, navrhujem skokové zníženie napätia o -25V t.j. na hranicu cca 210V

na fázu. Takto regulované napätie spĺňa technickú normu, a má iba minimálny vplyv na

svietivosť svetelných zdrojov a prináša značnú úsporu nákladov vynaložených na nákup

elektrickej energie.

Výhody zariadenia:

úspora energie

plná ochrana proti tepelnému a prúdovému preťaženiu

vstavaný display a klávesnica pre jednoduché programovanie

integrácia s EMS (Energy Mnagement System)

kompaktné a vysoko účinné zariadenie

žiadne harmonické skreslenie.

Dôležité prvky systému:

• automatický obtok systému (Automatic Bypass) - automatické a kompletné

odstavenie resp. obtok zariadenia nastáva pri poruche systému, pri tepelnom a prúdovom

preťažení bez prerušenia činnosti svetelnej sústavy resp. systému, v ktorom je

zariadenie LEC B Super zapojené

• manuálny obtok systému (Manual Bypass) - vstavaná možnosť manuálneho

Bypassu (obtoku). Manuálny Bypass slúži zároveň ako bezpečné odstavenie systému

pri údržbe

• zapaľovacia fáza (Ignition Sequence) - LEC B Super po spustení nabieha do tzv.

zapaľovacej fázy. Na konci zapaľovania znižuje LEC výstupné napätie o 15V. Ak sa

31

však skutočné výstupné napätie líši od požadovaného, výstupné napätie sa zníži

podľa konfigurácie. DÍžku zapaľovacej periódy je možné nastaviť v intervale 0-99

min.

• prevádzkové režimy (Operations Modes)

Manual - prevádzkový režim manuálny

Remote - prevádzkový režim ovládania na diaľku

Automatic - prevádzkový režim automatický je defaultný režim

Astro Clock - spínač astro-časovacieho zariadenia

• prevádzka v reálnom čase (Real Time Clock) - LEC B Super je možné

prevádzkovať v reálnom čase v automatickom režime podľa zabudovaných

astronomických hodín, ktoré sú závislé od reálneho kalendára a času

• astronomické hodiny (Astronomic Clock) - zabudované astronomické hodiny, resp.

tabuľka pre riadenie vonkajšieho osvetlenia podľa ročného obdobia, času, východu a

západu slnka...

• časové okná (Time Windows) - LEC B Super má možnosť zadefinovať štyri časové

okná s požadovaným výstupným napätím

• percentuálna úspora (Percentage Saved) - zobrazuje na displeji vypočítanú

percentuálnu úsporu a aktuálnu úsporu v kWh

• Podpäťová ochrana (Under Voltage Protection) - LEC B sa automaticky prepína do

módu obtoku (Bypass mode) ak vstupné napätie klesne pod 205V.

Komunikácia, kontrola a monitoring :

32

RS 232/485 Integrovaný protokol pre obojsmernú dátovú komunikáciu.

Input – Vstup Tlačítka na ovládanie LEC – Start, Stop alebo Bypass.

Možnosť pripojenia fotoelektronického časovača pre ovládanie

zariadenia.

Auxiliary Input Prídavné vstupy.

Output – Výstup Tlačítka na ovládania stavu alarmu. Možnosť pripojenia

pomocného zariadenia, napr. alarm-bzučiak.

Tab.4.1 Technické parametre regulátora napätia

Vstupné napätie3x230V AC ±10% (L-0)3x400V AC ±10% (L-L) Krytie IP

IP21 / IP31 (s

krytom)

Výstupné napätie Znížené o 25VKlimatická

trieda4K4H

Frekvencia 50Hz/60Hz Vlhkosť okolia 0% - 90%

Harmon.skreslenie < 1%Špičkové

napätie2000V

Okolitá teplota -20oC - +50oC Špičkový prúd Podľa ističa

Trieda siete TN/TN-C-S Skratový prúd Podľa ističa

Toto zariadenie smozrejme ponúka aj systémy ochrany, ktoré su nižšie popísané.

Patria sem:

Tepelná ochrana:

pri dosiahnutí 60°C aktivuje termostat transformátoru LEC, ventilátor

pri dosiahnutí 140°C sa zariadenie automaticky prepína do Bypass módu

hlásenie alarmu je indikované na hlavnej obrazovke.

Ochrana proti preťaženiu

Zariadenie LEC má dva typy ochrán proti preťaženiu:

33

ochranu istením

bypass mód (režim obtoku).

Alarmy a varovania

Zariadenie LEC B Super poskytuje doplnkové alarmy a varovania o stave siete

a prevádzke LEC.

podpäťová ochrana

prepäťová ochrana

varovania – nadprúd

upozornenie – žiadne šetrenie

Regulátory napätia v osvetlení – prepočet úspory energie a návratnosti

investíciePrepočet sa týka výrobných, skladovacích priestorov a vonkajšieho osvetlenia

v podniku Bourbon Fabi s.r.o.

V prepočte úspory energie a návratnosti investície vychádzam z konštánt uvedených

v nasledujúcej tabuľlke.

Tab. 4.2 Konštanty výpočtu

Súčiniteľvýkonu – účinník [-] 0,95

Úspora 25%

Cena za 1kWh [EUR] 0,1044

Počet mesiacov v roku 12

Tab. 4.3 Hodnoty napätí a prúdov v jednotlivých obvodoch osvetlenia

34

Názov rozvodnePopis

obvoduL1 L2 L3 R S T

[V] [V] [V] [A] [A] [A]

Hala -

Vstrekovaniaosvetlenie 239 237,2 237,8 45 26,5 36,2

Hala - Montáže osvetlenie 237,8 239,5 238,1 29,3 22,5 17,5

Hala – Sklad

č.1osvetlenie 238,5 238,7 239,5 22,9 26,8 22,8

Hala – Sklad

č.2osvetlenie 240,1 241,4 238,2 7,9 8,1 8,1

Vonkajšie

osvetlenieosvetlenie 237,5 237,4 237,8 6 6,5 4,8

Tab. 4.4 Hodnoty napätí, prúdov a výkonov

Názov rozvodne

Priem. hodnota

napájacieho

napätia

Súčet prúdov Výkon jalový Výkon činný

[V] [A] [kWA] [kW]

Hala -

Vstrekovania238 107,7 25,6 24,35

Hala - Montáže 238,5 69,3 16,5 15,7

Hala – Sklad č.1 238,9 72,5 17,3 16,5

Hala – Sklad č.2 239,9 24,1 5,8 5,5

Vonkajšie

osvetlenie237,6 17,3 4,1 3,9

Tab. 4.4 Spotreby a úspory v jednotlivých halách

Názov rozvodne

Počet

prac.

hodín v

roku

Min. cena

energie

Ročná

spotreba

energie

Ročná

úspora

energie

Ročná

úspora

Mesačná

úspora

[h] [EUR] [kWh] [kWh] [EUR] [EUR]

35

Hala -

Vstrekovania5400 0,1044 131 495 32 874 3 432 286

Hala - Montáže 5400 0,1044 84 777 21 194 2 213 184

Hala – Sklad

č.15400 0,1044 88 853 22 213 2 319 193

Hala – Sklad

č.28760 0,1044 48 114 12 029 1 256 105

Vonkajšie

osvetlenie4250 0,1044 16 594 4 148 433 36

Σ 369 833 92 458 9 653 804

Tab. 4.5 Cena zariadení a návratnosť investície

Názov rozvodneTyp zariadenia

LEC

Cena

zariadenia

Návratnosť

investície

Návratnosť

investície

[EUR] [v meisacoch] [v meisacoch]

Hala -Vstrekovania LEC B 3x50A 4350 15,2 1,3

Hala - Montáže LEC B 3x50A 4350 23,6 2,0

Hala – Sklad č.1 LEC B 3x50A 4350 22,5 1,9

Hala – Sklad č.2 LEC B 3x50A 3300 31,5 2,6

Vonkajšie

osvetlenieLEC B 3x50A 3300 91,4 7,6

Σ 19 650 36,9 3,1

Použitím redulátora napátia LEC B je možné dosiahnuť reálnu úsporu elektrickej

energie. Jednotlivé úspory vo výrobných a nevýrobných halách sú uvedené v tabuľkách.

Návratnosť investície po nainštalovaní týchto regulátorov je 3,1 roka.

36

4.3.3 Úspora energie výmenou halogenidových za indukčné

výbojky

Indukčne výbojky pracujú na princípe bezelektródového výboja, ktorý je zabezpečený

pomocou elektronického predradníka, zapaľovacieho plynu a amalgámu obsiahnutého v

tele výbojky. Pracovný kmitočet indukčnej výbojky je okolo 230kHz s minimálnym

výkyvom, čo zaručuje nekonfliktné chovanie sa týchto svetelných zdrojov voči

ostatným elektrospotrebičom.

Technológia indukčných výbojok zaručuje vynikajúce osvetlenie svetelnými zdrojmi

novej generácie. Svetelné žiarenie vzniká vďaka zapojeniu vysokofrekvenčného

magnetického poľa. Tento svetelný zdroj má veľmi dlhú životnosť (60 až 100 tisíc

hodín, tj. viac ako 22 rokov pri 12 hodinovom svietení denne).

Spotreba elektrickej energie je o (30 – 50)% nižšia ako u vysokotlakovej sodikovej

ortuťovej alebo halogenidovej vybojky.

Pre porovnanie 210W indukčná výbojka má jas 510 luxov oproti 460W halogenidovej

výbojke s jasom 373 luxov.

Európske normy na ochranu zraku doporučujú pre umelé zdroje svetla kmitočet vyšší

ako 40KHz. Koeficient amplitúdy pritom musí byť menší ako 1,7 a CRI vyššie ako 80.

Indukčné výbojky majú kmitočet 230kHz s minimálnym výkivom. To zaručuje stabilnú

svietivosť bez blikania.

Obr.4.9 Indukčná výbojka LVD Saturn Series TX 120W

LVD indukčné výbojky – porovnanie s konvenčnými svetelnými

zdrojmiV nižšie uvedených tabuľkách je porovnanie technických parametrov

indukčných výbojok a energetická úspora týchto svetelných zdrojov oproti

metalhalogenidovým výbojkám, ktoré sa používajú na osvetľovanie výrobných

priestorov firmy.

37

Porovnanie indukčných výbojok s halogenidovými a vysokotlakovými sodíkovými

výbojkami:

Z tabuľky porovnania parametrov indukčnej výbojky voči konvenčným druhom

výbojových svietidiel chcem vyzdvihnúť najmä tieto skutočnosti :

životnosť indukčnej výbojky je až 100 tisíc hodín, čo je v porovnaní s

konvenčnými výbojovými zdrojmi 5 – 10 krát viac

na indukčné výbojky LVD je poskytovaná záruka 5 rokov.

Tab.4.6 Porovnanie parametrov indukčnej výbojky s konvenčnými výbojkami

Predmet porovnanieIndukčná výbojka

LVD

Halogenidová

výbojka

Vysokotlaková

sodíková výbojka

Záruka 5 rokov žiadna žiadna

Životnosť (hod.)kompaktná: 60 000

jednotlivá: 100 0006000 – 20 000 24 000

Merný výkon

fotooptická účinnosť:

150 plm/W (plm =

pupilárny lumen)

tradičná účinnosť: 80

lm/W


110 plm/W (plm =

pupilárny lumen)


lm/W


90plm/W (plm =

pupilárny lumen)


lm/W

Slabnutie svitu v [%] 5% po 2 000 hod. 40% po 2 000 hod. 30% po 2 000 hod.

Prevádzková teplota < 60°C > 150°C > 180°C

Index podania farieb

(CRI)>80 (Ra) 65 – 80 (Ra) 60 (Ra)

Opätovné zapálenie okamžité Po 10 - 15 minútach Po 10 - 15 minútach

Blikanie žiadne veľlké veľlké

Oslnenie žiadne veľlké veľlké

Vplyv na životné

prostredie

neobsahuje ortuť,

minimálny

elektroodpad v období

5 – 10 rokov

obsahuje ortuť, veľké

množstvo

elektroodpadu po 2

rokoch

obsahuje ortuť, veľké

množstvo

elektroodpadu po 2

rokoch

38

Modelový prepočet - energetická úspora halogenidová výbojka HQI vs.

indukčná výbojka LVD : Uvedená tabuľka 4.7 uvádza modelový prepočet ročnej energetickej úspory ( v

kWh a EUR). Do výpočtu návratnosti investície je však potrebné zahrnúť servisné

náklady pri výmene súčasného typu používaných výbojok.

Indukčná výbojka LVD – garantované prakticky bez údržbové osvetlenie po

dobu 5 rokov.

Halogenidová výbojka – veľmi vysoká pravdepodobnosť výmeny všetkých

žiariviek v priebehu 1-2 rokov.

Tab.4.7 Energetická úspora - halogenidová výbojka a indukčná výbojka

Svetelný zdroj Halogenidové výbojky Indukčné výbojky

Skutočná spotreba enrgie 460W(výbojka+preradník) 210W(výbojka +preradník)

Osvetlenosť 373 lx 510 lx

Účinnosť svitu nízka, veľlké slabnutie svitu vysoká, malé slabnutie svitu

Životnosť

8 000 hodín, 1 rok svietenia

24hod./deň, výmena výbojky

každoročne

100 000 hodín, 10 rokov

svietenia, 24 hod./deň, bez

výmeny výbojky za 10 r.

Počet svietidiel 100 ks 100 ks

Spotreba energie (100 ks

svietidiel za 10 hod./deň)

460W(výbojka+predradník)

460W x 100 = 460kW

460kW x 10 hod.= 460kWh

210W(výbojka+predradník)

210W x 100 = 210kW

210kW x 10 hod.= 210kWh

Svietenie 100 svietidiel, 10

hod. denne, za cenu 0,15

EUR/kWh

460 kWh x 0,15 EUR =

69 EUR

210 kWh x 0,15 EUR = 31.5

EUR

Svietenie 100 svietidiel,10

hodín denne, 365 dní za rok,

za cenu 0.15EUR/kWh

69 EUR x 365 =

25 185 EUR

31,5 EUR x 365 =

11 497.5 EUR

Ročná úspora iba na

elektrickej energii25 185 EUR – 11 497.5 EUR = 13 687.5 EUR

Údržbaveľmi pravdepodobná výmena

100 ks výbojok každoročne

žiadna výmena , záruka 5 rokov,

životnosť až 100 tisíc hodín

39

Prepočet energetickej úspory – výmena halogenidových HQI výbojok

za indukčné výbojky

Jednoduchým prepočtom príkonu starých svietidiel voči energeticky úsporným

indukčným výbojkám môžeme konštatovať viac ako 50% úsporu na elektrickej energii.

Nižšie som uviedol presný príkon starej a novej svetelnej sústavy, zakomponovanej

priamo do riešenej úspory elektrickej energie vo firme Borubon Fabi.

Ďalej som popísal reálne úspory elektrickej energie po výmene halogenidových

výbojok za indukčné výbojky.

Príkon svetelnej sústavy – staré svetelné zdroje halogenidové výbojky HQI 400W a

HQI 250W:

Tab.4.8 Príkon pôvodnej svetelnej sústavy

Halogenidová výbojka HQI

400W + 50WPočet výbojok

[ks]Príkon svetelnej sústavy

[W]

Hala vstrekovania 64 28 800

Halogenidová výbojka HQI

250W + 25WPočet výbojok


[W]

Hala montáže 42 11 550

Hala skladu č.1 42 11 550


Príkon starej svetelnej sústavy 166 56 850

Príkon svetelnej sústavy – nové svetelné zdroje indukčné výbojky LVD typ TX

200W a 120W:

Tab.4.9 Príkon novej svetelnej sústavy

indukčná výbojka LVD typ Počet výbojok Príkon svetelnej sústavy

40

TX 200 + 10W [ks] [W]

Hala vstrekovania 64 13 440

Indukčná výbojka LVD typ

TX 120 + 10WPočet výbojok


[W]

Hala montáže 42 5 460



Príkon novej svetelnej sústavy 166 26 700

Výmena halogenidových výbojok HQI 400W za indukčné výbojky

LVD TX 200W – kalkulácia úspory a návratnosti

Výpočet nákladov – pôvodný stav

Halogenidová výbojka HQI 400W

Počet výbojok 1(ks) 400W výbojka stará

Ballast – preradník 1(ks) 50W

Spotreba elektrickej energie 0,45W

Cena energie EUR/kWh 0,1 Eur

Prevádzka – hodín/deň 24

Počet svietidiel 64

Vypočítané náklady:

Náklady na jedno svietidlo 0,045 Eur

Celkom za deň 1 svietdlo 1,08 Eur

Celkom za deň všetky svietidlá 69,12 Eur

Prevádzka za rok 365 dní – energetické náklady 25 228,8 Eur

Výpočet nákladov – nový stav

Indukčná výbojka TX 200W

Počet výbojok 1 (ks) 200W výbojka nová

Ballast – preradník 1 (ks) 10W


41









Zhodnotenie úspor porovnaním predchádzajúceho stavu a stavu s novými

výbojkami:

Náklady na starý systém 25 228,8 Eur

Náklady na LVD TX 200 -11 212,8 Eur

Ročná úspora 14 016 Eur

Mesačná úspora 1 168 Eur

Cena LVD TX 200W (kus/celkom) 300 eur / 19200 Eur

Návratnosť investície 16,4 mesiacov

Z výsledkov vidieť, že použitím nových svietidiel je úspora pozitívna.

Použitím nových svietidiel zároveň klesá aj zaťaženie životného prostredia.

Emisné zaťaženie

CO2 emisie 12,096 kg/kW starý systém

CO2 emisie -5,376 kg/kW nové svietidlá

6,720 kg/kW zníženie CO2

Základ pre tento výpočet je priemyselný štandart 0,42 kg CO2 emisií na 1kWh, 0,1 Eur

za 1kWh.

42

Výmena halogenidových výbojok HQI 250W za indukčné výbojky

LVD TX 120W – kalkulácia úspory a návratnosti

Výpočet nákladov – pôvodný stav

Halogenidová výbojka HQI 250W

Počet výbojok 1(ks) 250W výbojka stará

Ballast – preradník 1(ks) 25W










Výpočet nákladov – nový stav

Indukčná výbojka TX 120W

Počet výbojok 1 (ks) 120W výbojka nová

Ballast – preradník 1 (ks) 10W



43








Zhodnotenie úspor porovnaním predchádzajúceho stavu a stavu s novými

výbojkami:

Náklady na starý systém 24 571,8 Eur

Náklady na LVD TX 200 -10 722,24 Eur

Ročná úspora 13 849,56 Eur

Mesačná úspora 1 154,13 Eur

Cena LVD TX 120W (kus/celkom) 190 eur / 19 380 Eur

Návratnosť investície 16,79 mesiacov

Z výsledkov vidieť, že použitím nových svietidiel je úspora pozitívna.

Použitím týchto svietidiel zároveň klesá aj zaťaženie životného prostredia.

Emisné zaťaženie

CO2 emisie 11,781 kg/kW starý systém

CO2 emisie -5,1408 kg/kW nové svietidlá

6,6402 kg/kW zníženie CO2

Základ pre tento výpočet je priemyselný štandart 0,42 kg CO2 emisií na 1kWh, 0,1 Eur

za 1kWh.

44

4.3.3.1 Celkové úspory vzhľadom na náklady Celkové úspory vzniknú spočitaním nákladov oboch typov predchádzajúcich halogenidových výbojok HQI 400W a HQI 250W a následným odpočítaním nákladov na indukčné výbojky a to indukčnej výbojky TX 200W a výbojky TX 120W.

Halogenidová výbojka HQI 400WEnergetické náklady/rok 25 228,8 Eur Halogenidová výbojka HQI 250WEnergetické náklady/rok 24 571,8 Eur

Celkové náklady na starý systém 49 800,6 Eur

Indukčná výbojka TX 200WEnergetické náklady/rok 11 212,8 Eur

Indukčná výbojka TX 120WEnergetické náklady/rok 10 722,24 Eur

Celkové náklady na nový systém 21 935,04 Eur

Kompletná úspora celého sýstému za rok: 27 865,56 EurMesačná úspora: 2 322,13 Eur

Cena LVD TX 200W (kus/celkom) 300 eur / 19200 Eur

Cena LVD TX 120W (kus/celkom) 190 eur / 19 380 Eur

Investícia celkom 38 580 Eur

Návratnosť celkovej investície 16,6 mesiacov

45

5 DISKUSIA

V mojej diplomovej práci som sa snažil navrhnúť systém riadena spotreby

a úspory elektrickej energie v danom podniku.

Poukázal som na dôležitosť sledovania a monitorovania spotreby elektrickej

energie, ktorú vykonáva energetik v podniku.

Vytvoril som dva rôzne spôsoby ako sa dá efektivne vypracovať úspora energie

v oblasti osvetlovacej techniky vo výrobnom podniku.

Prvý spôsob je zakomponovaný už do existujúceho technického zariadenia, použítím

regulátorov napätia. Druhým spôsobom pre úsporu elektrickej energie je nenáročný

zásah do existujuceho zariadenia, teda nahradenie pôvodných halogenidových výbjok za

indukčné výbojky. Výmenou týchto svietidiel sa zároveň šetrí aj životné prostredie,

znížením emisného zaťaženia.

Obidva navrhované systémy sú úsporným riešením pre daný podnik.

Inštlovaním takýchto systémov v podnikoch sa dá dosiahnuť významná úspora energií,

pri pomerne veľmi krátkom čase návratnosti vložených investícií.

46

6 ZÁVER

V závere zhrniem výsledky práce, ktoré sa týkaju samotného návrhu na úsporu

elektrickej energie v podniku.

Teoreticky som zdôvodnil a charakterizoval význam optimalizácie elektrickej

energie a sňou spojenú úsporu. Vychádzal som pri tom z odbornej literatury. Jej

štúdiom som získal poznatky o význame zavedenia optimalizácie elektrickej energie.

Popri optimalizácií je doležitá kontrola spotreby, čiže monitorovanie pribežného stavu

odberu. Zavedenie monitorovacieho systému je jedným z predpokladov na efektívne

riešenie znižovania energetickej náročnosti technologických procesov. Samotný

monitorovací systém energiu nešetrí, ale v rukách skusených odborníkov sa získané

údaje stávajú silným nástrojom na efektívne využívanie energie.

Mnou vypracovaný model úspory elektrickej energie predstavuje prínos pre podnik

v zmysle reálne usporenej elektrickej energie. Vytvoril som dva modely pre úsporu

elektrickej energie. Prvý som realizoval použitím regulátora napätia do existujúceho

osvetlenia. Výsledok bol pozitívny. Reálne usporená elektrická energia s návratnosťou

do investovanej technológie tri roky.

Druhý model sa týkal výmeny pôvodných halogenidových výbojok za úsporné indukčné

výbojky, ktorých prednosťou nie je len ich úspornosť, ale aj dlhá životnosť. Takisto sa

dosiahol pozitívny výsledok, usporená elektrická energia a sňou spojené náklady.

Návratnosť investície je pomerne rýchla, necelých 17 mesiacov. Výmenou týchto

svietidiel sa takisto šetrí aj životné prostredie a to znížením emisného zaťaženia.

Z hľadiska doby návratnosti investície sa javí ako výhodnejší druhý model a to

indukčné výbojky, v porovnaní od regulátora napätia, s ktorým sa taktiež dosiahli

47

úspory. Doba návratnosti investície do indukčných výbojok s porovnaním regulátora

napätia je polovičná.

6 POUŽITÁ LITERATÚRA

ŠMEJKAL, L. 1999. Regulace spotreby elektrické energie, In: Automatizace, 1999,

177s.

BYSTRIANSKY, P. – 2008. Elektroenergetika. Slovenská poľnohospodárska univerzita

v Nitre, Vydavateľstvo SPU, 110 s., ISBN 978-80-552-0062-0

BALÁK, R. 1989. Nové zdroje energie. Praha: Polytechnické knižnice SNTL, 1989,

243 s.

FECKO, Š. 1991. Elektroenergetika. Bratislava: Alfa, 1991, 215 s.

MARKO, M. – SMOLA, A. – ŠIMUNEK, P. 1989. Energetické zdroje a premeny.

Bratislava: Alfa, 1989, 214 s.

ZSE. 2008. Elektroenergetická spoločnosť zaoberajúca sa distribúciou elektrickej

energie. Dostupné na internete:

<http://www.zse.sk>

VÚVT – Engineering. 2008. Optimalizácia odberu elektrickej energie. Dostupné na

internete:

<http://www.vuvt.sk/produkty4.htm>

48

PIECKA, V. 2008. Riadenie odberu elektrickej energie vo vybranom podniku. In: Diplomová práca, Nitra, 2008.

RAPŠÍK, M. – SMOLA, A. – BOHÁČ, M. – MUCHA, M. 2004. Základy energetiky 1.

– Bratislava : STU v Bratislave FEI, 2004. – 201 s., ISBN 80-227-2074-7

SCHNEIDER ELECTRIC SLOVAKIA, spol. s.r.o. Spoločnosť zaoberajúca sa

zariadeniami pre úsporu elektrickej energie. Dostupné na internete:

<http://www.schneider-electric.sk/>

PPA Power. 2009. Monitorovanie odberu elektrickej energie. Dostupné na internete:

<http://www.ppapower.sk/?subpage=poweriem>

LIGHTEC, spol. s.r.o. Spoločnosť zaoberajúca sa zariadeniami pre úsporu elektrickej

energie. Dostupné na internete:

<http://www.lightec.sk>

49

50

Documents

crzp.uniag.skcrzp.uniag.sk/.../K/DE813609782E4B4DA97055A6AD9187B5.docx · Web viewI proposed two concrete possibilities for saving electric energy. The first is regulator voltage,