Aktuální vydání

celé číslo

08

2020

Mozaika novinek a informací

Restart ekonomiky

celé číslo

Globální měření spotřeby energie s detailním pohledem na každý stroj

Tento článek popisuje projekt měření spotřeby elektrické energie v nadnárodní společ­nosti. Měření akumulované spotřeby jednotlivých výrobních závodů a jejich následný součet jsou jednoduché, lze je realizovat s dosavadní infrastrukturou, ale ve výsledku tento způsob nepřináší žádnou přidanou hodnotu. V popisovaném projektu jsou měře­ny odběry v desítkách výrobních závodů v různých zemích a záznamy je možné sledo­vat on-line či je zpětně analyzovat v libovolném časovém období, podle zemí, druhu vý­roby, jednotlivých výrobních linek a mnoha dalších faktorů.

 
Shrneme-li rozsáhlou zadávací dokumen­taci popisovaného projektu, zákazník poža­doval:
  • jednotný systém pro měření, sledování a archivaci základních hodnot spotřeby elektřiny,
  • možnost analyzovat spotřebu podle zada­ných výrobních či geografických kritérií s dobou obnovy 15 min,
  • výstup v podobě přehledných grafů a ex­portovatelných tabulek.

Příprava projektu podle místního šetření

Příprava začala nad plány a schématy. Pi­lotním projektem byla jedna hala výrobního závodu a během dvou let se podle harmono­gramu postupně připojovaly další továrny po celé Evropě. Na předrealizační schůzce přímo v tovární hale se postupně objevova­ly nové a nové skutečnosti, které v plánech nebyly a bylo nutné je vyřešit. Právě na zá­kladě zkušeností z první fáze se postupova­lo ve všech dalších etapách a příprava se po­tom již vždy opírala o místní šetření. Mezi nejběžnější odlišnosti patří jinak umístěné výrobní linky či úplně jiná vnitřní dispozi­ce, než je v plánech, chybějící či jinak ve­dená kabeláž a nedostatek místa v rozvádě­čích. Inteligentní elektroměr od společnosti Panasonic – Eco Power Meter – je vhodný k vestavbě nebo jej lze umístit na lištu DIN. Je však třeba vždy již předem stanovit jeho správné umístění s ohledem na připojení měřicích transformátorů, napájení a způsob komunikace. Měřicí transformátory jsou k dispozici od 5 do 1 000 A. U nich je třeba dbát nejen na správný nominální proud, ale i na rozměry a tvar vedení. To platí zejmé­na u velkých odběrů.
 

Komunikace všemi způsoby

Základní jednotkou pro komunikaci je FP Web Server (alternativně jednotka DLU – Data Logger Unit), který průběžně získává naměřené hodnoty z elektroměrů, ukládá je a poskytuje dále. Eco Power Meter komuni­kuje s nadřízeným systémem prostřednictvím RS-485. Takto lze připojit měřicí uzel vzdá­lený až 1 200 m. Alternativou je připojení po síti Ethernet. V případě, že chybí jakákoliv kabeláž, je možné použít bezdrátové připoje­ní: na vzdálenost 250 m samostatným párem vysílač-přijímač a na delší vzdálenost za po­užití opakovačů (obr. 1). Přijímací jednotka s bezdrátovou komunikací umožňuje přijímat data z až 99 vysílačů.
 

Elektroměry Eco Power Meter

Inteligentní elektroměry Eco Power Meter jsou k dispozici v několika typových řadách.
 
Elektroměr KW2M umožňuje rozšiřovat základní jednotku o měřicí moduly. Něko­lik měřicích bodů sdílí displej i komunikač­ní obvody, a tím se šetří pořizovací náklady i místo v rozváděči.
 
Elektroměr KW9M (obr. 2) má přesnost 0,5 %, lze jím měřit elektrickou energii ne­jen spotřebovanou, ale i vyrobenou, a k mě­ření lze použít libovolné měřicí transformá­tory typu x/5 nebo x/1 A.
 
Dále je vhodné zmínit ještě elektroměr KW1M s možností ukládat naměřené úda­je na paměťovou kartu SD. To je užitečné tam, kde není možnost komunikace. Jestliže odběrné místo není nutné mít on-line (např. odběr není zásadní pro výpočet čtvrthodino­vého maxima), není třeba Eco Power Meter připojovat bezdrátově. Data z karty SD je možné do systému přidat podle potřeby či personálně-technických možností, např. jed­nou za měsíc.
 
Všechny elektromě­ry Eco Power Meter mají společné progra­movatelné pulzní vstu­py a výstupy, které lze použít k měření a evi­denci spotřeby dalších druhů energie (stlače­ný vzduch, voda, pára, plyn atd.; obr. 3).
Pulzní vstup je mož­né využít také k počítá­ní výrobků a elektroměr potom může spotřebo­vanou energii přepočí­távat na jeden výrobek.
 

Centrální dohled

Po zprovoznění první fáze projektu a úspěšném ukončení testovacího období byly započaty další kroky v jednotlivých regio­nech. V centrální evidenci bylo třeba nastavit místní cenu energie a její přepočet na jednot­nou měnu – euro. Dále byla zavedena jednot­ná terminologie. U systémů, které mohou mít až tisíce měřicích bodů, je tomu nutné věno­vat odpovídající přípravu.
 
Měřené hodnoty mohou být sledovány podle mnoha kritérií. Těmi základními může být např. hala A a hala B v továrně XY, ale je možné vyhledat a analyzovat spotřebu elek­třiny pro výrobu konkrétního typu automo­bilu, přestože jsou jednotlivé díly vyrábě­ny v 50 továrnách v osmnácti zemích, nebo zjistit celkovou spotřebu všech vzduchových kompresorů v závodech firmy v celé Evro­pě (u kompresorů lze přímo porovnávat spo­třebovanou energii na jeden metr krychlový stlačeného vzduchu). Data mohou být obno­vována s periodou od jedné sekundy. Takto krátká perioda je vhodná při krátkodobém sledování nebo při analýze nestandardního chování stroje, ale pro dlouhodobé sledová­ní je vhodné, i s ohledem na množství na­měřených hodnot, používat obnovování po 15, 30 nebo 60 min.
 
Celý systém (obr. 4) je zastřešen monito­rovacím softwarem KW Watcher pro Win­dows, který dokáže naměřené údaje pře­hledně zobrazovat, porovnávat či exporto­vat (obr. 5). K datům lze přistupovat lokálně nebo na dálku prostřednictvím FTP. Operátor tak může naměřené hodnoty sledovat z libo­volného místa. Operátorů může být i něko­lik, s různými přístupovými právy. Zákazník má možnost určit si množiny filtrů pro pravi­delná hlášení a ty obratem používat pro další zpracování naměřených údajů.
 

Shrnutí

Neustálý dohled je základem pro optima­lizaci spotřeby a moderní a efektivní hospo­daření s energií. Přestože spotřeba elektrické energie tvoří v tomto případě jen jednotky procent výrobních nákladů, jde o obrovské peníze. Použitím tohoto globálního řešení se nejen dostává pod kontrolu spotřeba elek­trické energie, ale systém je možné využít i k evidenci optimálního využití strojové­ho parku včetně sledování odstávek výroby z důvodu údržby.
 
Obr. 1. Bezdrátový přenos dat na vzdálenost 250 m (delší vzdálenost lze překlenout opakova­čem) šetří náklady na kabeláž
Obr. 2. Elektroměr Eco Power Meter KW9M měří vyrobenou i spotřebovanou energii s přesností 0,5 %
Obr. 3. K elektroměrům lze prostřednictvím pulzních vstupů připojit i průtokoměry a měřit spotřebu vody, páry, stlačeného vzduchu apod.
Obr. 4. Schéma centralizovaného systému KW Watcher pro dohled nad výrobou a spotřebou energie
Obr. 5. Zobrazení spotřeby – nahoře porovnání výrobních hal, dole celková spotřeba v jednotlivých dnech v měsíci