Sprzęgając układy zasilania, ogrzewania i chłodzenia, giełda owocowa w Mittelbaden w Niemczech zdołała zredukować koszty energii związane z działaniem chłodni o 50%. Zasadniczym elementem sieci jest centralny sterownik oparty na panelu operatorski serii Power Panel firmy B&R, który zapewnia współdziałanie poszczególnych układów między sobą z optymalną skutecznością.
W ciągu jednego roku lokalnie uprawiane jabłka, które znajdujesz na półkach w swoim supermarkecie, tak naprawdę zostawiają większy ślad ekologiczny niż ich importowani kuzyni. Zostało to potwierdzone badaniami, które porównują emisje dwutlenku węgla związane z uprawą, transportem i przechowywaniem świeżych produktów. Co zaskakujące, koszty środowiskowe energochłonnego przechowywania na zimno znacząco przeważają koszty transportowania przez pół świata owoców świeżo zebranych z ogromnych plantacji.
Jednak efekt skali może wkrótce okazać się bardziej korzystny dla lokalnego sadu. Tworząc inteligentne powiązania pomiędzy rożnymi układami zasilania oraz wykorzystując energię odnawialną, producenci wyrobów farmaceutycznych, produktów spożywczych i napojów, a także zakłady przetwarzające tworzywa sztuczne, hotele i oczywiście chłodnie, mogą zminimalizować niekorzystny wpływ, jaki ich energochłonne przedsiębiorstwa wywierają zarówno na środowisko, jak i na wyniki końcowe tych zakładów.
Wysokie zużycie energii
Dobry przykład: giełda owocowa w Mittelbaden w Niemczech. W swojej centrali w Oberkirch, pomiędzy Rhine i Black Forest w jednym z największych rejonów sadowniczych w Niemczech, grupa producentów licząca 3 100 członków obsługuje ponad 50 zakładów chłodniczych, w których mieści się 550 chłodni, 45 zamrażarek i 12 100 pomieszczeń o atmosferze kontrolowanej, w których można przechowywać 11 000 ton metrycznych owoców ziarnkowych.
Do końca 2014 roku, na potrzeby zakładów, generowano 4 987 megawatogodzin chłodzenia rocznie, przy użyciu konwencjonalnych agregatów chłodniczych. Samo chłodzenie stanowiło szacunkowo 65% całkowitego poboru mocy giełdy, wynosząc 2 557 megawatogodzin, przy czym reszta przypadała na obsługę linii czyszczących, sortujących i pakujących. Aby zapewnić potrzebne zasilanie elektryczne – którego całkowity koszt wynosił 409 100 € rocznie – firma usługowa zużywała obliczeniowych 6 649 megawatogodzin energii pierwotnej. Wyliczenie to nie zawiera 58 000 € za gaz – kolejne 1 284 megawatogodziny energii pierwotnej – potrzebny do ogrzania budynków.
Stworzone pod klienta inteligentne zasilanie energią
– W przeszłości układy ogrzewania i chłodzenia pracowały zupełnie niezależnie od siebie – wyjaśnia Elmar Sporer, kierownik działu R&D w aeteba, który był odpowiedzialny za planowanie i wdrażanie nowych rozwiązań generujących i dystrybuujących energię w magazynie hurtowym. –Chociaż projekt tych układów był stosunkowo prosty, nie dawał on wydajnego zużycia dostępnej energii.
Rozwiązanie, które jest zoptymalizowane zarówno pod względem ekologicznym, jak i ekonomicznym, musi uwzględniać wszelkie procesy związane z generowaniem i dystrybuowaniem ogrzewania, chłodzenia i energii elektrycznej. Co najważniejsze, musi być ono zaprojektowane pod konkretnego klienta, w sposób, który pozwala na inteligentną interakcję pomiędzy tymi układami.
– Jako że okoliczności są różne w różnych lokalizacjach – wyjaśnia Sporer – sterownik nadzorujący, odpowiedzialny za łączenie w sieć wszystkich układów energetycznych, musi być łatwy w adaptacji. Gotowe sterowniki, jakie znaleźliśmy, spełniały tylko część naszych potrzeb, albo były po prostu zbyt mało elastyczne, postanowiliśmy więc opracować własne rozwiązane oparte na standardowych komponentach B&R.
Skalowalne i możliwe do adaptacji sterowanie
Dla firmy aeteba argumentem decydującym na korzyść technologii B&R była skalowalność i modułowość, które dawały wyjątkową oszczędność tego rozwiązania. W samym centrum sterowania znajduje się tutaj Power Panel, który pełni dwa zadania jako jednocześnie sterownik HMI i platforma sterowania. Dla giełdy w Mittelbaden aeteba wybrała chłodzony pasywnie Power Panel 520 z procesorem Intel Atom i 15" ekranem dotykowym. W razie potrzeby aplikacje HMI i sterowania stworzone w Automation Studio można z łatwością przenieść na Power Panel, zawierający mocniejszy procesor i większy ekran, albo nawet na przemysłowy komputer PC ze zdalnym panelem operatora. W przypadkach, w których pożądane jest pozyskiwanie danych, układ sterowania procesem APROL może także zostać zintegrowany z systemem. Do komunikacji z różnymi komponentami systemu aeteba wykorzystuje jednostki z systemów X20 i X67 B&R. Drugi z nich oferuje jednostki I/O ze stopniem ochrony IP67, które pozwalają projektantom sterować zdalnymi podsystemami lub integrować je bezpośrednio, np. przez protokół X2X.
80% energii elektrycznej wytwarzane jest w zakładzie
Giełda owocowa w Oberkirch zastosowała rozwiązanie sterujące nowym układem zasilania, wdrożone przez aeteba, które jest zbudowane wokół agregatu wytwarzającego ciepło i prąd, o mocy odpowiednio 200 i 256 kilowatów. Z przyczyn ekonomicznych układ ten został tak zaprojektowany, aby pokrywał 80% całkowitego zapotrzebowania zakładu na energię elektryczną. Energia elektryczna wytworzona w samym zakładzie jest wykorzystywana niemal wyłącznie do obsługi agregatu chłodniczego (1 389 megawatogodzin lub 162 700 € rocznie), pozostawiając jedynie 881 megawatogodzin, które muszą być kupione od dostawcy. Dodatkowa energia chłodzenia (820 megawatogodzin) jest dostarczana przez chłodnię, która wykorzystuje ciepło resztkowe z agregatu grzewczo-chłodzącego. Uzupełniająca moc dla układów ogrzewania i chłodzenia jest dostarczana przez panele solarne o powierzchni 409 metrów kwadratowych (219 megawatogodzin) oraz mały kocioł gazowy (219 megawatogodzin).
– Zaletą rozwiązania B&R jest jego skalowalność, modułowość i prostota użycia. Poza dostarczeniem nam możliwości konserwacji zdalnej, które gwarantują nam dostęp aż do poziomu systemów, technologia B&R pozwoliła nam przede wszystkim stworzyć rozwiązanie sterujące, które szybko i w łatwy sposób adaptuje się do układów zasilania energetycznego występujących w danym zakładzie, co gwarantuje wysoką jego dostępność. Elmar Sporer, Kierownik Działu R&D, aeteba GmbH
Koszty energii zredukowane o połowę
Połączenie tworzonych na potrzeby klienta układów zasilania ze sterowaniem stworzonym przez B&R umożliwiło ustalenie optymalnej interakcji pomiędzy tymi systemami oraz zmniejszenie o połowę kosztów zużycia energii w magazynie giełdy owocowej – z 467 000 € do zaledwie 234 000 € – pomimo włączenia wcześniej nie chłodzonej hali targowej do systemu klimatyzacji.
Tłumaczy to optymistyczne spojrzenie E.Sporera w przyszłość: – Okazało się, że połączenie chłodzenia, ogrzewania i zasilania zredukowało koszty i polepszyło ślad węglowy niemal wszystkich energochłonnych przedsiębiorstw o ciągłym zużyciu energii elektrycznej ponad 100 kilowatów, które jednocześnie potrzebowały energii cieplnej do chłodzenia i/lub ogrzewania. Koszty inwestycyjne zwróciły się w ciągu kilku lat, a rozwiązanie to przyniosło korzyści zarówno dla klimatu, jak i społeczeństwa.