Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Energetická efektivita se softwarovou platformou zenon

Pivovar ve městě Čelarevo byl založen roku 1892 Lazarem Dunđerskim. V roce 2003 se stal součástí obchodní skupiny Carlsberg Group. Po celou dobu své historie držel krok s nejnovějšími technologiemi, které mu pomáhaly zlepšovat výrobní procesy, aniž by klesla kvalita produktů nebo služeb. Tato tradice přetrvává dodnes. Snaha optimalizovat spotřebu energie a dalších zdrojů měla za následek zavedení propracovaného systému správy provozních médií pro účely analýzy spotřeby energií a řízení nákladů.

 

Zakladatel pivovaru Čelarevo v Srbsku Lazar Dunđerski věnoval zvláštní pozornost jeho vybavení. Přál si zde vyzkoušet nové postupy a technologie, se kterými se setkal v pivovarech ve velkých evropských městech. Počáteční výstav pivovaru byl 10 000 hl za rok. Dnes činí výrobní kapacita více než 126 000 hl piva (obr. 1).

Jednou z priorit společnosti Carlsberg Srbija – a také širší obchodní skupiny Carlsberg Group – je trvalé snižování negativního dopadu výroby na životní prostředí. To zahrnuje ochranu přírodních zdrojů, jako jsou voda, elektrická energie, zemní plyn a další. Vzhledem k současné kapacitě se potřeba zlepšovat systém energetického řízení pivovaru stala prioritou.

 

Historie

První řídicí systémy, které společnost Carlsberg Srbija zavedla, pocházejí z roku 1970, kdy byla dokončena a uvedena do provozu automatická varna a nová jednotka na plnění lahví. Ve snaze uspokojit zvýšenou poptávku byla v roce 1978 zkonstruována nová jednotka na plnění lahví za použití zařízení objednaných z Německa. Následovaly nový stroj na vymývání lahví a laboratoř. Na konci 80. a na počátku 90. let minulého století byla výroba rozšířena znovu o další novou linku na plnění lahví, zcela novou linku varny a o osm velkých tanků a fermentorů. Během následujících více než dvaceti let byl pivovar plně modernizován, byly zavedeny nejnovější standardy a pivovar získal certifikáty, které dokládají kvalitu piva z pivovaru Čelarevo.

 

Kroky k energetickému managementu

Ještě před několika lety se údaje o spotřebě energie získávaly ručně. Místa, kde byla instalována měřicí zařízení, pracovník navštěvoval pěšky. Měření některých údajů nebylo možné nebo byla měřicí místa obtížně přístupná, takže přehled o spotřebě nikdy nebyl úplný. Data se pro možnost použít je k sestavování zpráv zadávala ručně do různých tabulek. Zprávy, které se rovněž vytvářely ručně, byly nevyhnutelně nepřesné a neúplné.

Získání všech údajů trvalo hodinu a půl. Tento postup se opakoval každý den od 6 h ráno, kdy byly zaznamenány hodnoty naměřené během předchozích 24 h. Proces ne­umožňoval monitorovat spotřebu podle směny nebo pomocí jiné podrobnější analýzy. Bez průběžného monitorování bylo navíc zcela nemožné včas reagovat na problémy. Konkrétní kroky bylo možné provést teprve poté, co manuální systém zaznamenal odchylky ve spotřebě nebo když došlo k přetížení zařízení či celé infrastruktury.

 

Cesta k optimalizaci a efektivitě

Vzhledem k tomu, že pivovar neměl k dispozici žádné systematické monitorování spotřeby energie ani analýzu dat, která by umožňovala rychle reagovat na problémy, rozhodl se implementovat systém energetického managementu. Společnost Carlsberg Srbija nalezla partnera ve společnosti URAM system z města Gložan. Její řešení USW 4 EnMS vychází z platformy zenon společnosti Copa-Data.

Tým společnosti Carlsberg Srbija určil tyto hlavní úlohy:

  • definování měřicích bodů,
  • doplnění veškerých chybějících měřicích zařízení nebo snímačů k získávání dat v různých výrobních jednotkách,
  • vytvoření sítě zahrnující různá monitorovací zařízení,
  • vytvoření systému softwarového řízení a monitorování v souladu s uživatelskými požadavky,
  • ověření získaných dat,
  • spuštění systému.

Jedním z hlavních cílů pivovaru je ochrana životního prostředí zavedením globální strategie Together Towards Zero. Ta obsahuje jasně formulované ambice, včetně iniciativ Zero Carbon Footprint (nulová uhlíková stopa) a Zero Water Waste (žádné plýtvání vodou). Tyto cíle v oblasti trvalé udržitelnosti jsou v perfektním souladu s dlouhodobými finančními cíli společnosti. Zavedení systému mělo společnosti pomoci na její cestě tím, že umožnilo monitorovat spotřebu obnovitelných zdrojů energie, včetně bioplynu a dřevěné štěpky.

 

Cesta k implementaci normy ISO 50001

Nové, automatizované řešení nyní ze sta datových bodů získává, zpracovává a prezentuje data týkající se elektrické energie, vody, páry, plynu, vzduchu a CO2 (obr. 3). Pracovní stanice systému se nachází ve velínu, kde může operátor data kdykoliv sledovat a analyzovat. Právě analýza dat prostřednictvím diagramů zachycujících trendy, seznamy alarmů a událostí, podrobné grafické výkazy a klíčové výkonnostní indikátory (KPI) nyní umožňuje přímo ovlivnit a konkrétními kroky optimalizovat spotřebu energetických zdrojů a tak optimalizovat i celkové provozní náklady.

Monitorování spotřeby energetických zdrojů v reálném čase za definované období zajišťuje lepší detekci špiček a nepravidelností během výroby. Obzvlášť důležitá je v tomto ohledu flexibilita softwarové platformy zenon, protože toto řešení splňuje všechny specifické požadavky uživatelů. Je také v plném souladu s požadavky normy ISO 50001 Systémy managementu hospodaření s energií. Systém dále nabízí možnost výměny dat s ostatními databázemi, včetně SAP nebo jiných systémů ERP. Společnost Carlsberg Srbija plánuje využít tuto funkci při implementaci nového systému ERP.

 

Uživatelská přívětivost jako priorita

Jednou z hlavních výhod nového systému energetického managementu je lepší uživatelská přívětivost. Obrazovky lze vizuálně přizpůsobit každému operátorovi, který monitoruje procesy. To zajišťuje rychlou a bezpečnou reakci na nežádoucí změny identifikované systémem, jako jsou např. zvýšená spotřeba či jiné anomálie. Uživatel velmi jednoduše přechází mezi různými přehledy spotřeby. Data může podle potřeby libovolně filtrovat: např. podle relativních nebo absolutních časových intervalů, podle standardních denních, týdenních nebo měsíčních přehledů nebo podle výrobní aktivity, takže lze sledovat spotřebu energetických zdrojů pro konkrétní výrobní šarži (obr. 4).

 

Příprava vody pro lepší kvalitu piva

Po úspěšném zavedení systému energetického managementu (EMS) chtěla společnost Carlsberg Srbija rozšířit systém monitorování a řízení i na další možnosti analýzy. Následujícím krokem bylo zahrnout do systému i proces monitorování chemické přípravy vody. Proces byl dříve řízen a monitorován pomocí regulace tří různých prvků: čerpací stanice, uhlíkových filtrů a reverzní osmózy. Zavedení systému vycházejícího ze stejného softwaru zenon, jaký byl použit v rámci EMS, umožnilo integrovat vše do jednoho projektu se třemi ovládacími prvky. Systém nyní centralizovaně monitoruje a řídí chemickou úpravu vody pro celý výrobní závod. Kapacita produkce vody činí 165 mł/h a operátor může tento údaj porovnávat se spotřebou celého výrobního závodu prostřednictvím in­tuitivního grafického rozhraní.

 

Chladicí zařízení zajišťuje stabilitu všech procesů

Platforma zenon byla následně použita i v jiném projektu. Pivovar se rozhodl nahradit a vylepšit dosavadní zastaralý systém chladicího zařízení. Ten se skládal ze šesti čpavkových kompresorů, pěti odpařovacích kondenzátorů a primárních a sekundárních čerpadel glykolu. Chladicí zařízení ochlazuje jednak vodu používanou varnou linkou, jednak rmutovací a fermentační tanky. Nový systém je mnohem intuitivnější. Rozhraní je graficky příjemnější, a tak uživatelsky přívětivější. Systém umožňuje sledování a řízení celého chladicího systému s výrazně lepším monitorováním alarmů. Nyní je možné rychle získat podrobné statistiky potenciálních rizik v důsledku změn provozních parametrů chladicího systému (obr. 5). Patří mezi ně třeba zvýšení tlaku nebo teploty či změny hladiny čpavku v přijímačích (sběrných nádržích). Teď lze např. mnohem rychleji reagovat na zatížení čpavkových kompresorů chladicího systému. Reakce může být okamžitá.

 

Efektivnější systém znamená větší úspory

Nedlouho po zavedení systému začala společnost Carlsberg Srbija pozorovat snížení spotřeby některých energetických zdrojů, a to i tehdy, když výroba rostla. Systém hlásil zejména úspory ve spotřebě páry a vody. Úspory páry zaznamenané během prvního roku činily 4 % neboli 0,45 kW·h/hl piva. Úspory vody dosáhly 3 % neboli 0,15 hl vody na 1 hl piva. Tato čísla se mohou zdát malá, jde však o významné úspory, které znamenají velký krok směrem k cíli v podobě nulového plýtvání vodou, jejž si obchodní skupina předsevzala. Přechod na automatické získávání dat, vykazování a analýzy zároveň významně zvýšil efektivitu. Ušetřený čas, který by jinak bylo nutné strávit přecházením po výrobním závodě a zpracováváním čísel, lze nyní využít produktivněji na činnosti, které přispívají k dalšímu zlepšení.

 

(COPA-DATA GmbH)

 

Energetický management se systémem zenon:

–   jednoduchá, rychlá a flexibilní technická implementace,

–   řešení připravené k okamžitému použití,

–   flexibilní návrh uživatelského rozhraní a splnění uživatelských požadavků,

–   systém odpovídající požadavkům normy ISO 50001,

–   nezávislý výběr hardwarového vybavení,

–   krátká doba testování a zavádění systému,

–   dostupnost a efektivita technické podpory Copa-Data.

Odborný certifikovaný integrátor systému: Uram System Gložan.

 

Obr. 1. Pohled na pivovar Carlsberg Srbija v Čelarevu

Obr. 2. Trvale udržitelný pracovní proces v lince na plnění plechovek

Obr. 3. Přehled spotřeby vody, páry a plynu zahrnující více než 100 datových bodů

Obr. 4. Diagramy spotřeby lze jednoduše filtrovat

Obr. 5. Energetický management a chladicí systémy