Wybrane przedsięwzięcia zwiększające efektywność energetyczną przedsiębiorstw

Audyt

Na mocy ustawy z 20 maja 2016 r. wprowadzony został w Polsce obowiązek przeprowadzania przez duże przedsiębiorstwa audytu efektywności energetycznej, z częstotliwością co 4 lata. Jego celem jest dostarczenie przedsiębiorcy rzetelnej wiedzy na temat zużycia energii w odniesieniu do budynków, urządzeń technicznych lub instalacji, a także – po przeprowadzeniu szczegółowych badań – uzyskanie odpowiedzi dotyczących przewidywanej efektywności proponowanych przedsięwzięć mających przynieść zmniejszenie strat energii. Literalnie audyt powinien zawierać nie tylko obliczenia dotyczące oszczędności energii jako efektu planowanego przedsięwzięcia, ale także ocenę opłacalności jego realizacji i uzasadnienie wyboru jego najkorzystniejszego wariantu.

Obowiązkiem sporządzenia audytu objęci zostali najwięksi przedsiębiorcy, którzy zatrudniają rocznie co najmniej 250 pracowników lub osiągnęli roczny obrót netto ze sprzedaży towarów, wyrobów i usług oraz operacji finansowych przekraczający równowartość 50 milionów euro albo sumy aktywów jego bilansu sporządzonego na koniec jednego z tych lat przekroczyły równowartość 43 milionów euro. Spełnienie już jednej z tych przesłanek kwalifikuje przedsiębiorcę do obligatoryjnego wykonania audytu efektywności energetycznej.

Z obowiązku tego zwolnieni zostali przedsiębiorcy, którzy wdrożyli certyfikowany system zarządzania energią, zgodny z normą PN-EN ISO 50001, lub system zarządzania środowiskowego, zgodny z wymaganiami EMAS lub normą PN-EN ISO 14001, oczywiście jeżeli w ramach tych systemów przeprowadzony już został audyt energetyczny przedsiębiorstwa.

Jakie korzyści z przeprowadzenia audytu może uzyskać sam przedsiębiorca? Bez wątpienia jest to ważny krok w stronę oszacowania potencjalnych zysków, jakie mogą wynikać z zastosowania środków efektywności energetycznej. Obowiązuje przy tym pewna zasada, o której nie należy zapominać: w ocenie ekonomicznych skutków poprawy efektywności wykorzystania energii należy kierować się analizą kosztów w cyklu życia (LCCA), a nie w okresie zwrotu nakładów (SPP), ponieważ jest to działanie o charakterze długoterminowym.

Co więcej, trzeba również pamiętać, że efekty zaplanowanych założeń powinny być łatwe do zmierzenia i zweryfikowania. Dlatego w audycie muszą zostać ustalone parametry finansowe, które umożliwiają ocenę opłacalności danego przedsięwzięcia, a następnie obliczone powinny zostać odpowiednie wskaźniki.

Przykładowe obszary strat

Aby wskazać przykładowe obszary strat energii w przemyśle, warto zacząć od odpowiedzi na pytanie, które gałęzie przemysłu stały się przedmiotem szczególnego zainteresowania Unii Europejskiej, wyznaczającej kierunki działań zmierzających do zmniejszenia strat energii oraz stojącej na straży realizacji dyrektyw związanych z tym obszarem działań. Bez wątpienia duży nacisk stawiany jest na budownictwo, które pochłania niemal 40% energii całej UE. Jest to również ta gałąź gospodarki, w której zmiany najłatwiej wdrożyć, zwłaszcza że zyskują dużą aprobatę społeczną. Dlatego do tego sektora skierowane jest wiele programów zapewniających źródła finansowania.

Na drugim krańcu skali zainteresowań Unii Europejskiej związanych ze zmniejszaniem strat energii stoi przemysł wytwórczy, którego udział w całkowitym zużyciu energii w UE oscyluje wokół 20%. Zdaniem ekspertów przemysł ten, pozostający najczęściej w rękach prywatnych, sam szuka sposobów na zmniejszenie strat energii, która stanowi przecież dla niego istotne koszty.

W każdym przedsiębiorstwie jest wiele obszarów, w których występują możliwe do zmniejszenia straty energii. Także w mniejszych przedsiębiorstwach, na których nie ciąży obowiązek sporządzania audytów, jest spory potencjał oszczędności energii i tym samym obniżenia kosztów działalności. Przyjrzyjmy się kilku wybranym strefom, w których możliwe jest przeprowadzenie działań poprawiających efektywność energetyczną.

Straty energii w instalacjach

Na wydajność i jednocześnie oszczędność energetyczną pracy systemów grzewczych, ciepłej wody, a także klimatyzacyjnych i solarnych, duży wpływ ma izolacja termiczna rur oraz ich właściwy i staranny montaż, czyli m.in. taki, w którym nie dochodzi do uszkodzenia warstwy izolującej. Izolację powinno się stosować do zabezpieczenia wszystkich rurociągów instalacji grzewczych, klimatyzacyjnych i wentylacyjnych w budynkach oraz rurociągów przemysłowych, którymi przepływa czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze lub grzewczy o temperaturze wysokiej (dotyczy to m.in. instalacji wykorzystujących gorącą parę). Wybierając materiał izolacyjny, należy wziąć pod uwagę m.in. współczynnik przewodzenia ciepła, zakres temperaturowy pracy, nasiąkliwość, a także odporność na działanie substancji chemicznych, promieniowania UV i ognia.

Izolując istniejącą instalację, należy pamiętać, by nie robić tego w trakcie jej pracy. Nie należy także stosować otulin o zbyt dużej różnicy pomiędzy ich średnicą wewnętrzną a średnicą zewnętrzną rurociągu. Montując izolację, szew wzdłużny otuliny powinno się umieścić na spodzie rurociągu, dzięki temu w przypadku rozszczelnienia się instalacji czynnik będzie miał możliwość wypłynięcia spod izolacji.

Aby uniknąć uszkodzeń i błędów w montażu, zwłaszcza w przewodach o dużych średnicach, dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie rur preizolowanych, które już na etapie produkcji zostały wyposażone w zewnętrzną warstwę izolacji cieplnej. U źródeł wprowadzenia na rynek tej technologii stoją obserwacje strat energii występujących podczas przesyłu mediów, a także podatność instalacji na wszelkie awarie. Zastosowanie rur preizolacyjnych pozwala uzyskać doskonałe warunki termoizolacyjności rurociągów i zmniejszyć straty ciepła nawet o 50%, a dodatkowo minimalizuje emisję CO₂.

Do fabrycznego zaizolowania rur wykorzystywany jest materiał o dobrych właściwościach paroprzepuszczalnych i dźwiękoszczelnych. Warstwa izolacyjna musi się również charakteryzować odpornością na uszkodzenia mechaniczne, które – jak wspomniano – mogą wystąpić podczas montażu albo za sprawą szkód wyrządzonych przez gryzonie. Na rurę preizolowaną składają się trzy warstwy: rura przesyłowa, rura osłonowa oraz warstwa izolacji, którą najczęściej stanowi otulina piankowa. Systemy te występują także w wersji z dodatkowym płaszczem zatrzymującym promieniowanie UV (np. wykonanym z folii poliolefinowo-kopolimerowej). Istotnym walorem rur preizolowanych jest również to, że systemy te są gotowymi i kompletnym rozwiązaniami, a ich instalacja jest łatwa i nieczasochłonna.

Klimatyzacja

Klimatyzacja jest systemem, którego zastosowanie wiąże się z wnikliwą analizą opłacalności pod względem potencjalnych zysków i strat. Dotyczy to przede wszystkim biur, w których należy rozważyć zasadność montażu klimatyzacji, uwzględniając takie czynniki, jak wiek i stan techniczny budynku, a także warunki związane z położeniem geograficznym, takie jak średnia wilgotność i temperatura otoczenia.

W tych przedsiębiorstwach, w których instalacje produkujące chłód są niezbędne ze względu np. na profil działalności, szczególną wagę należy przywiązać do doboru właściwej mocy urządzenia chłodniczego. Specjaliści zakładają, że zapotrzebowanie na chłód wynosi od 80 do 150 W/m2. Łatwo zatem obliczyć, że w przypadku pomieszczenia o wielkości 100m2 oczekiwany efekt osiągniemy, stosując klimatyzator o mocy chłodniczej ok. 10 kW.

Decydując się na zakup klimatyzatora, mamy do wyboru urządzenia sprężarkowe, absorpcyjne i adsorpcyjne. Najtańsze i tym samym najbardziej popularne są klimatyzatory sprężarkowe, osiągające wysoki współczynnik efektywności. Swoje walory mają także urządzenia ad- i absorpcyjne, które wykorzystują wysokotemperaturowe źródła ciepła (np. ciepło odpadowe czy pochodzące z gorącej wody z ciepłowni). Ich cena jest jednak wysoka, co powoduje, że nie są stosowane na szeroką skalę, choć ten segment urządzeń chłodzących będzie rozwijany, m.in. z uwagi na wzrost cen energii elektrycznej.

Do określenia efektywności energetycznej urządzeń grzewczych i chłodniczych bierzemy pod uwagę współczynnik wydajności grzewczej (COP), sezonowy współczynnik wydajności grzewczej (SCOP), współczynnik wydajności chłodniczej (EER) i sezonowy współczynnik wydajności chłodniczej (SEER). Wybierając urządzenie chłodnicze, należy oczywiście zwracać uwagę na EER i SEER, a kupując klimatyzator z obiema funkcjami – grzania i chłodzenia, trzeba ocenić wartości wszystkich czterech wskaźników. Informacje te znajdziemy np. na etykietach energetycznych klimatyzatorów.

Oceniając efektywność energetyczną klimatyzatorów, należy wziąć pod uwagę temperaturę, w jakiej urządzenie będzie pracować. Im jest ona wyższa, tym większe będzie zużycie energii, co może nie mieć przełożenia na opisane wskaźniki. Kolejnym aspektem, o którym nie należy zapominać, jest wartość temperatury, jakiej osiągnięcie zadamy urządzeniu. Im bardziej będzie ona odbiegała od temperatury wyjściowej w pomieszczeniu, tym bardziej nieefektywnie pracować będzie klimatyzator, co również przyniesie w efekcie straty energii.

Wracając do wspomnianych wcześniej klimatyzatorów sorpcyjnych – wymagają one źródła napędowego o temperaturze większej od 60°C (w przypadku klimatyzatorów adsorpcyjnych) i 85°C (w przypadku absorpcyjnych). Oczywiście im ta temperatura jest wyższa, tym większy współczynnik wydajności chłodniczej jest potrzebny. Choć klimatyzatory adsorpcyjne mogą wykorzystywać do pracy ciepło sieciowe, w określonych parametrach to urządzenia absorpcyjne będą miały lepszy współczynnik wydajności chłodniczej.

Dość jasnym (bo czytelnie opisanym na wielu urządzeniach) parametrem określającym efektywność energetyczną jest klasa energetyczna. Zakłada się, że efektywność klimatyzatorów w klasie B jest o ok. 10% niższa niż klimatyzatorów o takiej samej mocy chłodniczej z klasy A. Z kolei klasa A jest o 10% mniej efektywna niż klasa A++, a klasa A+++ jest o ok. 20% bardziej efektywna od klasy A++.

Wpływ na efektywność energetyczną klimatyzatorów może mieć również sposób jego regulacji. W tym zakresie wskaźniki lepsze nawet o 30% w porównaniu do regulacji stosowanej w klasycznym klimatyzatorze ma regulacja inwerterowa. Zapobiega ona stratom wynikającym np. z nagłej zmiany temperatury otoczenia, którą urządzenie próbuje wyrównać do tej mu zadanej.

Sposób, w jaki należy postępować, aby zmniejszyć straty energii wynikające z pracy klimatyzatora, jest w dzisiejszych czasach dość oczywisty, ponieważ dobrze już poznaliśmy zasady użytkowania tego typu urządzeń. Przypomnijmy dla porządku, że nie należy jednocześnie grzać i chłodzić pomieszczeń, okna i drzwi powinny być zamknięte, a różnica temperatur pomiędzy klimatyzowanym pomieszczeniem a powietrzem zewnętrznym nie powinna przekraczać 8°C. Warto również w słoneczne dni zasłaniać okna, promienie słońca mogą bowiem nagrzewać pomieszczenia. Zalecane są również regularne przeglądy klimatyzatora, ponieważ brudne filtry mogą zmniejszać efektywność jego działania, a ewentualny wyciek płynu chłodniczego może mieć bardzo szkodliwy wpływ na środowisko.

Ważną kwestią wpływającą na decyzje w zakresie klimatyzacji i chłodzenia obiektów kubaturowych jest rosnące zainteresowanie technologiami alternatywnymi wobec systemów sprężarkowych. Zwiększa się zainteresowanie inwestorów i projektantów systemami chłodzenia wyparnego (ewaporacyjnego), czyli opartego na zjawiskach związanych z odparowaniem wody. Po rozwiązania te sięga się przy chłodzeniu centrów danych, także w budynkach komercyjnych, a zwłaszcza przemysłowych – produkcyjnych i magazynowo-logistycznych. Działanie urządzeń ewaporacyjnych opiera się na zjawisku konwersji ciepła jawnego na utajone w procesie parowania wody. Energia jest pobierana z powietrza w procesie obniżania jego temperatury i przekazywana wodzie w procesie przechodzenia w stan gazowy. Do odparowania każdego kilograma wody z powietrza pobierane jest ok. 0,6 kWh energii. Zastosowanie wody do obniżania temperatury powietrza, skuteczność procesu, prostota układu i niskie zużycie energii sprawiają, że metoda chłodzenia wyparnego uważana jest za funkcjonalną, ekonomiczną i przyjazną środowisku – zapotrzebowanie na energię elektryczną jest mniejsze o 80–90% w porównaniu do systemów sprężarkowych. Ale rozwiązanie to, jak każde inne, ma też swoje ograniczenia – jest to m.in., zwłaszcza przy niekorzystnych warunkach zewnętrznych (wysoka wilgotność powietrza zewnętrznego), zwiększanie wilgotności względnej powietrza do poziomu nieakceptowalnego z punktu widzenia procesów przemysłowych czy magazynowych.

Pompy obiegowe i cyrkulacyjne

Podczas wytwarzania się ciśnienia w pompach, a następnie transportowania cieczy w instalacjach, które są przez nie obsługiwane, powstają straty, które dzielimy na nieuniknione i niepotrzebne. Pierwsze z nich związane są z naturalnym prawem fizyki, zgodnie z którym sprawność każdego procesu fizycznego jest mniejsza niż 100%. Większy wpływ mamy zatem na straty niepotrzebne, które wynikają z wadliwych rozwiązań technicznych.

Straty nieuniknione mogą powstać w układach hydraulicznych, w silnikach elektrycznych oraz w elektronicznych układach regulacji prędkości obrotowej. Pojawić się mogą także podczas tarcia, jakie zachodzi w trakcie przepływu cieczy przez instalację. Szacuje się, że łącznie straty nieuniknione w procesach transportu cieczy w naszym kraju kształtują się na poziomie ok. 8,5 mld kWh/rok.

W instalacjach cyrkulacyjnych codziennie tracimy energię cieplną. Jej ilość znacznie rośnie w przypadku źle zaizolowanych instalacji c.w.u. Dlatego jednym z pierwszych elementów niezbędnych do poprawienia efektywności energetycznej całej instalacji jest izolacja rur. Straty można również zmniejszyć, montując zegar sterujący pompą cyrkulacyjną, który będzie ją uruchamiał tylko w zaplanowanym czasie korzystania z ciepłej wody, lub termostat, który utrzyma w rurach niższą temperaturę od tej w zasobniku.

W przypadku punktów poboru ciepłej wody znacznie oddalonych od zasobników c.w.u. często stosowanym rozwiązaniem jest montaż małego przepływowego podgrzewacza wody, który umieszcza się bezpośrednio przy kranie.

Na rynku pojawiły się także podgrzewacze zintegrowane z baterią. Podgrzewacz taki pracuje krótko, podgrzewając wodę tylko w momencie jej poboru.

Ze względu na konieczność zachowania energooszczędności szczególne znaczenie zyskuje sposób regulacji pomp obiegowych i cyrkulacyjnych, dopasowany do konkretnej instalacji (np. przełączanie na pracę charakterystyki maksymalnej w przypadku instalacji z priorytetem c.w.u.). Rzecz jasna musi on być prosty i przyjazny zarówno dla instalatora, jak i użytkownika. Do najczęściej stosowanych trybów regulacji pompy należą regulacja ciśnieniowa proporcjonalna (Dp-v) oraz regulacja ciśnieniowa stała (Dp-c) ze stałą prędkością obrotową i stałą różnicą temperatury.

Pompy ciepła

Sprężarkowe pompy ciepła są technologią przyjazną dla środowiska, gdyż mogą wykorzystywać energię elektryczną wyprodukowaną ze źródeł odnawialnych – słońca i wiatru. Można je stosować zarówno do ogrzewania, jak i schładzania pomieszczeń. Sprężarkowa pompa ciepła może również dostarczać – w zależności od potrzeb – ciepłą bądź zimną wodę użytkową. Obecnie jest to jeden z najtańszych sposobów ogrzewania, nie tylko ze względu na efektywność energetyczną, ale i powiązanie jej z produkcją własną energii elektrycznej w instalacjach fotowoltaicznych.

Odzysk ciepła ze sprężarek

Aż 85% energii pobieranej przez sprężarki z sieci zamieniane jest na ciepło, a jedynie 15% urządzenia te wykorzystują do produkcji sprężonego powietrza. Ta różnica wartości jest doskonałym argumentem na rzecz stosowania instalacji z wymiennikiem ciepła, dzięki której odzyskać można nawet 70–80% energii, którą pobrała sprężarka. Odzyskane ciepło wykorzystywane jest najczęściej do podgrzewania wody (można dzięki niemu uzyskać temperaturę pomiędzy 55 a 75°C) lub do podgrzewania powietrza (w zakresie od 25 do 40°C). Podgrzana woda może zostać użyta np. do celów technologicznych, z kolei powietrze może być spożytkowane do ogrzewania pomieszczeń czy też suszenia przemysłowego.

Już na pierwszy rzut oka widać oszczędności, jakie niesie ze sobą instalacja odzysku ciepła – o ilość ciepła, którą odzyskujemy, możemy zmniejszyć ilość ciepła wytworzonego w tradycyjny sposób, np. za pomocą kotła. Podobnie oczywisty jest rachunek zysków w przypadku wykorzystania odzyskanego ciepła do podgrzewania wody.

Instalacja sprężonego powietrza

Na efektywność energetyczną instalacji sprężonego powietrza w sposób bez wątpienia istotny wpływa jej szczelność. Brak szczelności w każdym układzie powoduje straty, a w tym przypadku wycieki doprowadzają do spadku ciśnienia i – co za tym idzie – wydajności sprężarki, a czasem także awarii współpracujących z nią urządzeń pneumatycznych, co może negatywnie wpływać na ciągłość produkcji. Jak obliczono, straty energii związane z nieszczelnościami w układzie mogą stanowić nawet 1/3 całkowitego zużycia energii przez ten system. Zakłada się zatem, że układ sprężonego powietrza jest efektywny energetycznie pod względem nieszczelności, jeśli straty te są mniejsze niż 10% całkowitego zużycia energii w układzie.

Aby zachować oczekiwane parametry szczelności sprężarki, należy pamiętać o konieczności przeprowadzania okresowych badań, które wskażą miejsca ewentualnych wycieków. Badanie szczelności przeprowadza się np. za pomocą ultradźwiękowych czujników akustycznych – ten sposób uznawany jest za najbardziej efektywny. Wycieki najczęściej pojawiają się na złączkach, wężach, rurach i osprzęcie, a także na regulatorach ciśnienia, zaworach odcinających, połączeniach rur, rozłączeniach czy uszczelnieniach. Żeby je wyeliminować, należy albo mechanicznie docisnąć złączenie, albo wymienić wadliwą część. Doraźnie można także obniżyć ciśnienie robocze w układzie, co zmniejszy natężenie przepływu, a tym samym ograniczy wyciek.

Podsumowanie

W polskich przedsiębiorstwach ciągle istnieje potencjał uzyskania oszczędności w zakresie zużycia energii. Aby zwiększyć zainteresowanie przedsiębiorców problemem poprawy efektywności energetycznej, warto promować dobre praktyki, takie jak skuteczna eliminacja strat energetycznych w każdym zdefiniowanym obszarze. W artykule przedstawione zostały przykładowe działania, które można podjąć. Warto jednak zainwestować również w systemy doradztwa i szkoleń, które przygotują podwaliny pod efektywne i zrównoważone gospodarowanie energią.

W artykule wykorzystano materiały poradnikowe opracowane w ramach rządowego programu „Energia w małych i średnich przedsiębiorstwach”, w 100% finansowanego przez Komisję Europejską w ramach programu wspierania reform strukturalnych. Więcej na: https://www.gov.pl/web/audytywmsp

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!