Kolik kWh spotřebuje hala, linka, stroj?

Tento článek popisuje projektové řešení měření spotřeby elektrické energie na úrovni nadnárodní společnosti. 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, bylo požadováno: jednotný systém pro měření, sledování a archivaci základních hodnot elektrické energie, možnost analyzovat spotřebu dle zadaných výrobních či geografických kritérií s dobou obnovy 15 minut, výstup v podobě přehledných grafů a exportovatelných tabulek.

Obr. 1 Zobrazení spotřeby – zde porovnání výrobních hal, dole celková spotřeba jednotlivých dnů v měsíci

Příprava projektu podle místního šetření

Vše začalo nad plány a schématy. Pilotním projektem byla středně velká hala výrobního závodu v Česku a během dvou let se dle 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 první fáze se postupovalo ve všech dalších etapách a příprava se pak již vždy opírala o místní šetření. Mezi nejběžnější odlišnosti mezi realitou a plány patří jinak umístěné výrobní linky či úplně jiná vnitřní dispozice, chybějící či jinak vedená kabeláž a nedostatek místa v rozvaděčích. Inteligentní elektroměr společnosti Panasonic – Eco Power Meter – je vhodný k vestavbě nebo lze umístit na DIN lištu, a to s ohledem na připojení proudových měřicích transformátorů, napájení a způsob komunikace.

Měření proudu až d o 65535 A

Komunikačním srdcem je FP Web Server, který průběžně od inteligentních elektroměrů získává, ukládá a on-line dále naměřené hodnoty poskytuje. Eco Power Meter komunikuje s nadřízeným systémem po RS485. Tímto způsobem lze připojit až 1200 m vzdálený měřicí uzel.

Inteligentní elektroměry jsou k dispozici v několika typových řadách a každá z nich má své specifické parametry. KW2M má možnost rozšiřovat základní jednotku o měřicí moduly. Více měřicích bodů sdílí displej i komunikační obvody, a tím se šetří pořizovací náklady i místo v rozvaděči. Další řadou je KW9M, která má přesnost 0,5 %, umožňuje měřit elektrickou energii nejen spotřebovanou, ale i vyrobenou až do hodnoty 65 kA a k měření lze použít libovolné měřicí transformátory typu x/5 nebo x/1. Mezi dalšími řadami je vhodné zmínit ještě KW1M s možností ukládat naměřená data na SD kartu, což je ideální pro odloučená pracoviště, která není možné mít stále on-line (např. odběr není zásadní pro výpočet čtvrthodinového maxima).

Všechny řady Eco Power Meter mají společné programovatelné pulzní vstupy a výstupy, které lze použít pro měření a evidenci spotřeby dalších režijních energií (stlačený vzduch, voda, pára, plyn atd.). Počítání výrobků lze zajistit několika způsoby. Jedním z nich je připojení senzoru na pulsní vstup a přímo Eco Power Meter nám může počítat spotřebovanou energii (nebo přepočítanou na náklady v libovolné měně) na jeden konkrétní výrobek.

Obr. 2 Eco Power Meter přes Web Server napojen na uživatelské PC. Prostředí KW Watcher s možností širokého spektra výstupů

Centrální dohled

Po zprovoznění první fáze projektu a úspěšném ukončení testovacího období byly započaty další kroky v jednotlivých regionech. Bylo třeba nastavit regionální cenu energie a její přepočet na jednotnou měnu – euro – do centrální evidence. Dále byla zavedena jednotná terminologie. U systémů, které mohou mít až tisíce měřicích bodů, je nutné tomuto 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 elektrické energie pro výrobu konkrétního typu automobilu v různých státech nebo zjistit celkovou spotřebu všech vzduchových kompresorů v celé Evropě (u kompresorů lze přímo porovnávat spotřebovanou energii na jeden metr krychlový stlačeného vzduchu). Data mohou být obnovována v nastaveném čase od 1 sekundy. Takto krátký časový údaj je vhodný při krátkodobém sledování nebo při analýze nestandardního chování stroje, ale pro dlouhodobé sledování je vhodné, i s ohledem na množství naměřených dat, používat obnovování po 15, 30 nebo 60 minutách.

Obr. 3 KW9M – Eco Power Meter měří energii vyrobenou i spotřebovanou s přesností 0,5 %

Celý systém (obr. 2) je zastřešen monitorovacím softwarem KW Watcher, který dokáže naměřené údaje přehledně zobrazovat, porovnávat či exportovat (obr. 1). K datům lze přistupovat lokálně nebo vzdáleně prostřednictvím FTP. Operátor tak může naměřené hodnoty sledovat z libovolného místa nebo samozřejmě z několika míst a výsledky obratem používat pro další zpracování naměřených údajů.

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.