-Curs-Audit

CRISTIAN RĂDUCANU ROXANA PĂTRAŞCUDRAGOŞ PARASCHIV AUREL GABA

AUDITUL ENERGETIC

THE ENERGY AUDIT

Referent:

Contribuţia autorilor la elaborarea lucrării:

Cristian Răducanu : 55 % .Roxana Pătraşcu : 17 % .Dragoş Paraschiv : 15 % .Aurel Gaba: 13 % .

CRISTIAN RĂDUCANU ROXANA PĂTRAŞCUDRAGOŞ PARASCHIV AUREL GABA

AUDITUL ENERGETIC

Alte informaţii editură

Prefaţă

Necesitatea realizării şi menţinerii unei eficienţe energetice cât mai ridicate în industrie, comerţ, servicii şi alte domenii de activitate constituie în prezent o cerinţă impusă de piaţă sau de bugetul disponibil. Nu trebuie neglijate nici implicaţiile eficienţei energetice asupra stării mediului înconjurător şi calităţii vieţii.

În managementul energiei, principalul instrument de lucru este auditul energetic. De aceea, lucrarea de faţă îşi propune să prezinte rolul şi locul auditului energetic în strategia prin care consumatorii finali din ţările dezvoltate au obţinut importante economii de energie. Autorii nu şi-au propus să realizeze un normativ sau un îndrumar pentru întocmirea auditurilor energetice, ci să transmită un mesaj coerent cu ajutorul unui număr mare de exemple şi studii de caz.

Marea Britanie se numără printre ţările unde procesul de conştientizare a importanţei şi consecintelor eficienţei energetice a demarat în mod natural, ca urmare a contextului economico-financiar şi nu impus de sus. Trebuie precizat faptul că alte ţări europene impun auditarea prin diverse reglementări, în mod direct sau indirect. Ordonanţa de urgenţă a Guvernului României privind energia electrică şi termică, publicată în Monitorul Oficial la data de 30 decembrie 1998, prevede printre alte obligaţii ale consumatorilor şi întocmirea periodică a auditului energetic

Experienţa practică acumulată în acest domeniu pe parcursul ultimilor 20 de ani, disponibilă pentru toţi cei interesaţi în publicaţiile de specialitate, este utilă oricărei organizaţii care consumă energie şi plăteşte în mod regulat factura. O bună parte din conţinutul acestei cărţi a fost preluat de către autori dintr-o sinteză a realizărilor în domeniul eficienţei energetice în Marea Britanie [5]. Având la bază în special publicaţiile Energy Efficiency Office, sinteza a fost realizată în anul 1994 la Universitatea Kingston cu sprijinul Consiliului Britanic şi cu scopul răspândirii cunoştiinţelor respective în mediile universitar şi tehnic din România.

Sinteza, care nu a fost publicată până în prezent, include o listă lungă de surse bibliografice nemijlocite, majoritatea lor fiind publicaţii specializate ale EEO, care tratează numai un singur caz. Întrucât autorul sintezei este unul dintre autorii lucrării de faţă, lista referinţelor bibliografice aflată la sfârşitul cărţii este din acest motiv mai scurtă iar în text se fac mai multe trimiteri la această sinteză.

Informaţiile respective constitue de altfel rezultatul eforturilor şi acţiunii unui număr mare de persoane şi organizaţii (EEO, firme de consultanţă, universităţi tehnice, furnizori de echipamente, companii beneficiare ale acţiunilor). Din acest motiv, paternitatea sau proprietatea intelectuală a metodelor şi mijloacelor prezentate în publicaţiile respective nu poate fi revendicată numai de către o singură persoană sau de către un anumit grup.

Cuprins

1. CONSERVAREA ENERGIEI ÎN ŢĂRILE DEZVOLTATE...................................132. MANAGEMENTUL ENERGIEI ÎNTR-UN CONTUR DAT..................................17

2.1 Etapele managementului energiei într-un contur dat.............................................182.2 Rolul responsabilului cu energia.............................................................................212.3 Motivarea şi pregătirea personalului pentru economisirea energiei......................23

3. ÎNTOCMIREA AUDITULUI ENERGETIC.............................................................313.1 Aparate de măsură...................................................................................................343.2 Bilanţul energetic.....................................................................................................363.3 Analiza internă.........................................................................................................383.4 mărimi de intrare şi indicatori de performanţă.......................................................41

3.4.1Date de intrare ale bilanţului material şi energetic.....................................413.4.2Indicatori de eficienţă energetică...............................................................44

3.5 valorificarea rezultatelor auditului energetic..........................................................473.5.1...Întocmirea planului de măsuri privind creşterea eficienţei energetice într-

un contur la un moment dat..........................................................................................483.5.2. .Implementarea unui sistem de evaluare continuă a eficienţei energetice a

unui contur dat..............................................................................................................554. LEGĂTURA DINTRE AUDITUL ENERGETIC ŞI AUDITUL DE MEDIU........665. CARACTERISTICILE CONSUMURILOR DE ENERGIE....................................72

5.1 Consumuri de energie aferente clădirilor................................................................745.1.1Consumul de căldură pentru încălzirea spaţiilor........................................755.1.2Consumul de căldură pentru ventilare........................................................775.1.3Consumul de căldură pentru prepararea apei calde....................................78

5.2 Consumul de căldură tehnologic.............................................................................795.3 Consumul de aer comprimat....................................................................................815.4 Consumul de energie electrică..................................................................................83

6. EXEMPLE ŞI STUDII DE CAZ..................................................................................866.1 Bilanţul energetic al unei incinte de uscare............................................................876.2 Bilanţul energetic al procedeului pneumatic de elaborare a oţelului.....................896.3 Bilanţul energetic al unei baterii de cocsificare......................................................946.4 Calculul consumului specific de energie primară...................................................966.5 Auditul energetic al unei întreprinderi..................................................................1016.6 Bilanţul energetic al unei instalaţii chimice de sinteză.........................................1086.7 Planul de acţiuni din componenţa unui audit energetic........................................114

ANEXA 1. FORMULARE TIP PENTRU ÎNTOCMIREA AUDITULUI ENERGETIC1191. Situaţia statistică a consumurilor energetice anuale pe ultimii 5 ani de activitate. .1192. Situaţia consumurilor energetice ale organizaţiei pentru ultimul an financiar încheiat

1203. Analiza fiecăruia dintre transformatorii interni de energie din interiorul conturului de bilanţ general............................................................................................................1214. Consumul energetic aferent activităţii direct productive (consumatori finali, eventual organizaţi pe centre de consum energetic)....................................................................1225. Consumul energetic aferent activităţilor indirect productive (consumatori finali, eventual organizaţi pe centre de consum energetic).....................................................123

Auditul Energetic

6. Consumul de energie pentru activitatea de transport intern şi extern......................1247. Situaţia resurselor energetice secundare disponibile la nivelul conturului de bilanţ dat 125

ANEXA 2. CĂLDURA SPECIFICĂ MEDIE LA PRESIUNE CONSTANTĂ (kJ/m3NoC).........................................................................................................................126 ANEXA 3. CĂLDURI SPECIFICE PENTRU METALE ŞI ALIAJE.......................127ANEXA 4. BILANŢUL ENERGETIC PENTRU DIVERSE TIPURI DE CUPTOARE

128BIBLIOGRAFIE...............................................................................................................129

7

Foreword

Since 1980, governments, industrialists and even general public became

aware of the vital requirement for efficient use of energy. In Western Europe, USA, Canada and Japan, the correct approach to energy use proved to be vital in ensuring the future profitability and competitive status of industry, commerce and other sectors. The effect of efficient energy usage on the environment should not be underestimated. An energy efficient organisation applies both the latest technology and harnesses human resource potential to maximum effect.

Energy management uses energy auditing as a main tool. The authors of this book decided to use many examples and case studies in order to send a message to actual and future Romanian energy managers. This message is about the place of an energy audit in energy management practice. Furthermore, the present book was not ment to be a guide, a norm or a standard in energy auditing.

UK was one of the first countries to start a proper and natural approach to energy efficiency on a step by step basis. There were no compulsory measures or reglementations to inforce energy management. That is why a significant part of this book was taken from a post-gradueted training course developed by one of the authors in 1994 at Kingstone University, UK, under British Council's Romanian Academic Link Programme [5]. Based mostly on publications released by Energy Efficiency Office, the training course was never published. This particular situation has its consequences on the references list and the way quotations were used.

This book was conceived as a training course whose main goal is to present the easy way, using many examples and case studies, concepts, means, practices and solutions used in UK, France and Holland for energy management and energy conservation.

The Romanian Government issued in 1998 a project for a new energy law, each energy consumer being forced by the law to conduct an energy audit.

Nobody alone (man or organisation) should claim the copyright or any reserved right for the concepts, measures and solutions. For the last twenty years, energy conservation was mostly a collective and co-ordinated approach to a global challange.

Auditul Energetic

Content

1. ENERGY CONSERVATION IN DEVELOPED COUNTRIES..............................132. SITE ENERGY MANAGEMENT ..............................................................................17

2.1 Stages of site energy management..........................................................................182.2 Energy manager.......................................................................................................212.3 Staff motivation and training ..................................................................................23

3. ENERGY AUDITING .................................................................................................313.1 Measurement devices...............................................................................................343.2 Energy balance........................................................................................................363.3 Internal control........................................................................................................383.4 Input data and performance indices.......................................................................41

3.4.1 Input data...................................................................................................413.4.2 Performance indices..................................................................................44

3.5 Energy audit's results .............................................................................................473.5.1 Action plan ...............................................................................................483.5.2 M&T system .............................................................................................55

4. ENERGY AUDIT AND ENVIRONMENT AUDIT ..................................................665. ENERGY CONSUMPTIONS .....................................................................................72

5.1 Building related consumtion....................................................................................745.1.1 Space heating ...........................................................................................755.1.2 Ventilation.................................................................................................775.1.3 Warm water...............................................................................................78

5.2 Process heat consumtion..........................................................................................795.3 Compressed air........................................................................................................815.4 Electricity.................................................................................................................83

6. EXEMPLES AND CASE STUDIES............................................................................866.1 Energy balance of a dryer........................................................................................876.2 Steel making energy balance...................................................................................896.3 Coke oven energy balance ......................................................................................946.4 Calculation of specific energy consumption............................................................966.5 Energy audit of an enterprise................................................................................1016.6 Energy balance of a chemical plant ......................................................................1086.7 Action plan ............................................................................................................114

ANNEX 1. READING FORMS ......................................................................................1191. Historical data...........................................................................................................1192. Annual consumtions for the last financial year ........................................................1203. Internal convertors ...................................................................................................1214. Production related consumptions..............................................................................1225. Conveniences related consumptions..........................................................................1236. Transportation related consumptions.......................................................................1247. Waste energy rejections.............................................................................................125

ANNEX 2. SPECIFIC HEAT FOR GASES ..................................................................126 ANNEX 3. SPECIFIC HEAT FOR METALS .............................................................127ANNEX 4. ENERGY BALANCES FOR OVENS.........................................................128

9

Titlul capitolului

REFERENCES..................................................................................................................129

10

Notă

Termenul “audit” provine din limba engleză, echivalentul său în limba română fiind “revizie contabilă” şi nu “bilanţ contabil”. În acelaşi mod, termenul “auditor” are în limba română înţelesul de “revizor contabil”. Dacă întocmirea unui bilanţ contabil nu presupune şi analiza critică a valorilor obţinute, revizia contabilă are ca obiect verificarea înregistrărilor la capitolele intrări şi ieşiri, a calculelor efectuate şi analiza critică a termenilor bilanţului, finalizată cu o evaluare.

O situaţie asemănătoare se regăseşte şi în domeniul energetic. Din acest motiv, termenul “energy audit” din limba engleză este corect echivalat în limba română cu expresia “analiză energetică pe bază de bilanţ” sau, în ultima vreme, “audit energetic”.

Un alt termen preluat din limba engleză şi mult întrebuinţat în ultimii zece ani este "management". Împreună cu termenul "manager", el derivă din verbul "to manage", care are în limba engleză mai multe înţelesuri. În limba română nu există un echivalent calificat al acestora.

Termenul manager are în limba română mai multe înţelesuri, cele mai importante fiind următoarele :

- administrator;- organizator;- responsabil;- conducător numit al unei organizaţii (director).Managementul constă în esenţă în identificarea, alocarea şi valorificarea

optimă a resurselor materiale, umane şi financiare ale unei organizaţii. Scopul său constă fie în maximizarea profitului, fie în minimizarea cheltuielilor, în funcţie de natura activităţii organizaţiei.

Trebuie amintit şi termenul mai puţin răspândit de "gestiune a energiei", preluat cam în acelaşi timp din limba franceză, termen care are în esenţă acelaşi înţeles ca şi termenul anglo-saxon de "management al energiei".

În aceste condiţii, preluarea din limba engleză în limba română a noţiunilor de audit energetic şi management energetic, deşi în limba română există sintagme echivalente, este justificată prin tendinţa modernă de a reduce volumul scris sau vorbit necesar exprimării unei idei. Ea este determinată şi de presiunea exercitată în prezent de limba engleză asupra limbii române, toate materialele care vin dinspre organismele UE sau ale ţărilor membre şi acoperă domeniul energeticii fiind redactate aproape numai în limba engleză.

Atunci când traducerea acestor documente este efectuată de persoane mai puţin avizate în domeniu, versiunile lor în limba română ajung să includă termeni preluaţi direct din limba engleză (de exemplu suport în loc de sprijin, oportunitate în loc de prilej şi trend în loc de tendinţă) şi utilizaţi excesiv şi în mod eronat sau cel puţin discutabil în limba română. Termenii audit energetic şi management energetic nu se încadrează în această categorie.

1. CONSERVAREA ENERGIEI ÎN ŢĂRILE DEZVOLTATE

În majoritatea ţărilor dezvoltate, preocuparea pentru creşterea eficienţei utilizării energiei în toate domeniile de activitate, nu numai în cel industrial, a devenit justificată şi din punct de vedere economic după ce s-a constatat că preţul combustibililor superiori pe piaţa internaţională va rămâne ridicat pentru o lungă perioadă de timp.

Acest lucru a devenit evident la sfârşitul deceniului al şaptelea iar primele măsuri în vederea contracarării efectelor creşterii preţului purtătorilor de energie au fost luate la sfârşitul anilor ’70 şi începutul anilor ‘80. Concomitent cu creşterea preţurilor începe să se facă simţite efectele conştientizării necesităţii prezervării mediului înconjurător şi epuizării previzibile a rezervelor de combustibili fosili, pentru care nu s-a găsit de altfel nici în prezent o soluţie alternativă convenabilă şi la scară industrială. La toate acestea se mai adaugă şi caracterul de resursă strategică a energiei în cazul ţărilor care nu dispun de rezerve proprii.

Utilizarea eficientă a energiei constituie, deci, în prezent, un aspect al preocupării generale de utilizare eficientă a resurselor materiale de orice fel, determinată de conştientizarea caracterului epuizabil al acestora. Efectul practic generat de aceasta situaţie a constituit un răspuns al ţărilor industrializate şi dezvoltate la creşterea preţurilor resurselor materiale neregenerabile.

Ca urmare, eficienţa energetică a devenit o necesitate economică, exprimată concentrat prin condiţia de reducere a ponderii cheltuielilor cu energia în cadrul costurilor totale de producţie.

Un efect asemănător l-a avut în ultimul timp şi preocuparea pentru reducerea poluării mediului înconjurător. Necesitatea reducerii fluxului de noxe evacuat în mediul înconjurător este o consecinţă a legislaţiei şi reglementărilor apărute în ţările dezvoltate, care obligă pe cei care mai poluează încă mediul, la plata unor daune importante.

Întrucât daunele şi amenzile plătite pentru depăşirea nivelului admisibil de poluare a mediului se regăsesc în costurile de producţie, rentabilitatea companiei care poluează mediul este astfel afectată. Având în vedere că poluarea este, în multe cazuri, o consecinţă a utilizării combustibililor naturali sau sintetici, există în prezent o legătură directă între eficienţa energetică şi calitatea mediului ambiant.

Începând din anul 1980, după a doua "criză petrolieră", în ţările industrializate au apărut primele măsuri cu caracter strategic de conservare a energiei, menite să protejeze economiile lor, dependente de importul de materii prime şi purtători de energie, de "şantajul" ţărilor care deţineau aceste resurse. Importanţa economică a grupului ţărilor dezvoltate a determinat generalizarea acestor măsuri, care au devenit o condiţie imperativă pentru orice activitate economică profitabilă care implică participarea pe piaţa mondială. Experienţa

Conservarea energiei în ţările dezvoltate

acumulată de atunci şi până în prezent a permis închegarea unei concepţii privind valorificarea avansată a resurselor energetice, având la bază o serie de soluţii tehnice şi economice validate cu certitudine pe criterii economico-financiare.

De la început trebuie evidenţiat faptul că atingerea şi mai ales menţinerea unei eficienţe energetice ridicate în industria naţională nu poate fi lăsată numai pe seama companiilor, indiferent de mărimea şi importanţa lor, fie că acestea sunt private sau că ele aparţin statului. Exemplul ţărilor dezvoltate europene este relevant în acest sens. Faptul este, deci, cu atât mai evident atunci când este vorba despre o economie în tranziţie, aşa cum este şi economia românească.

Mijloacele prin care statul stimulează întreprinderile în direcţia eficientizării trebuie însă să fie compatibile cu legile economiei concurenţiale. Experienţa aceloraşi ţări capitaliste avansate demonstrează că schimbarea nu poate fi realizată dintr-o dată, printr-o injecţie masivă de capital. Asemenea fonduri nu au fost disponibile în nici una din aceste ţări. Introducerea soluţiilor eficiente s-a făcut treptat, începând cu cele mai puţin costisitoare. Economiile astfel obţinute au fost reinvestite tot în măsuri de eficientizare, care au adus beneficii mai importante. La rândul lor, acestea au fost reinvestite în acelaşi fel, rezultatul final obţinându-se astfel pe parcursul a cel puţin unei decade.

Un exemplu în acest sens îl constituie Marea Britanie, unde la începutul deceniului al nouălea a fost înfiinţată o agenţie guvernamentală (Energy Efficiency Office - EEO) al cărei obiect de activitate îl constituie promovarea acţiunilor pentru conservarea energiei. Deşi Marea Britanie dispune de petrolul din Marea Nordului si are din acest motiv o balanţă energetică excedentară, preocuparea pentru economisirea energiei în toate domeniile de activitate (industrial, comercial, public, transporturi, casnic) a constituit o prioritate naţională promovată cu succes.

Agenţia pune în prezent la dispoziţia organizaţiilor interesate (întreprinderi, companii, societăţi, regii, administraţii locale) informaţii tehnice, servicii de consultanţă şi fonduri pentru efectuarea de studii teoretice şi/sau implementarea experimentală (cu caracter de acţiune pilot) a unor soluţii noi. Participarea EEO la efortul investiţional nu depăşeşte 20 - 25 % din total, fiind în general condiţionată şi de potenţialul extinderii soluţiei şi la alte companii cu acelaşi obiect de activitate sau care utilizează aceleaşi procedee tehnologice.

EEO dispune de numeroase mijloace de informare cu grad mare de penetrare în toate mediile, precum şi de capacitate de consultanţă şi chiar de sprijin financiar prin care poate veni în ajutorul consumatorilor de energie.

Finanţat pe baza unor contracte cu guvernul, EEO poate finanţa la rândul său proiecte pilot considerate reprezentative pentru o anumită ramură sau subramură industrială, sau pentru oricare altă sferă de activitate.

Rezultatele tehnice şi în special cele economice, obţinute în urma monitorizării funcţionării instalaţiilor modificate pe parcursul unei perioade suficient de lungi, sunt apoi publicate, facilitând sau chiar stimulând astfel generalizarea unor soluţii eficiente într-un număr cât mai mare de companii cu profil similar. Publicaţiile specializate ale EEO sunt disponibile pe baza de

14

Auditul Energetic

comandă pentru oricine este interesat, în interiorul sau chiar în exteriorul Marii Britanii.

EEO urmăreşte îndeaproape realizarea proiectului, monitorizând desfăşurarea întregii acţiuni. Trebuie precizat faptul că monitorizarea este asigurată de o companie neutra specializată, fiind astfel garantată obiectivitatea datelor colectate. În acest fel, o soluţie tehnică eficientă, un echipament sau o concepţie nouă de proiectare sau de exploatare pot fi preluate în termen scurt şi de alte companii având acelaşi profil de activitate sau care utilizează acelaşi procedeu, amplificând în acest fel efectul pozitiv al proiectului [5].

Generalizarea soluţiilor eficiente aduce beneficii directe companiilor respective, care prospera şi vor contribui în final cu sume mai mari (sub formă de impozit pe profit) la bugetul statului. Astfel fondurile investite prin intermediul EEO aduc în final beneficii indirecte bugetului statului, deci sursei din care ele provin, contribuind în acelaşi timp şi la menţinerea competitivităţii şi prosperităţii economiei britanice. Comparaţia între rezultatele obţinute în două dintre ţările cele mai dezvoltate şi rezultatele obţinute în România este concludentă:

raportul între consumul intern de energie şi PIB este în România de 1057 tep/MECU, în comparaţie cu 299 în Marea Britanie şi 308 în SUA;

consumul de energie pe locuitor este de circa 2tep/loc în România faţă de 3,8 tep/loc în Marea Britanie şi 7,8 tep/loc în SUA.

Soluţiile tehnice pentru creşterea eficienţei energetice derivă în prezent din schimbarea concepţiei de ansamblu asupra modului de valorificare a energiei într-un contur dat (întreprindere, linie tehnologică, instalaţie, aparat sau clădire). În urma analizei rezultă fie necesitatea recurgerii la măsuri prin care se reduc pierderile de energie pentru instalaţia existentă, fie necesitatea modificării acesteia (schimbarea naturii fluxului de energie preluat din exterior, schimbarea modului de conversie şi/sau distribuţie a energiei, înlocuirea sau adăugarea unor subansamble din/în instalaţia existentă).

Una dintre soluţiile promovate de către EEO, aplicabilă în orice domeniu al consumului final de energie, este sistemul de gestiune energetică informatizată a unui ansamblu de instalaţii consumatoare (M&T).

Primele încercări datează din anul 1982. Rezultatele foarte bune obţinute prin implementarea sistemului în diverse cazuri, popularizate prin publicaţiile EEO, au condus la generalizarea acestui sistem în industrie, comerţ şi alte sectoare. Acumularea experienţei astfel câştigate a permis structurarea unei concepţii privind monitorizarea eficienţei utilizării energiei în orice domeniu de activitate, bazată pe legile economiei de piaţă, pe nivelul tehnologic existent în prezent în Marea Britanie.

Finalizarea unui astfel de proiect presupune, pe lângă eforturile de ordin material, o anumită stare de spirit. Fără motivarea întregului personal, eforturile materiale, care sunt de altfel şi cele mai costisitoare, nu au consecinţele dorite. Motivarea este o problemă de natură socio-psihologică şi presupune mai întâi educarea personalului pe întreaga scară ierarhică, începând cu nivelul superior

15

Conservarea energiei în ţările dezvoltate

(conducerea executivă a companiei) şi terminând cu operatorii care exploatează instalaţiile de producţie.

Constituind o realizare în care Marea Britanie deţine primul loc în lume, experienţa acumulată în acest domeniu, disponibilă sub forma publicaţiilor EEO şi a unor reviste de specialitate, poate constitui un exemplu de urmat şi pentru consumatorii de energie din ţara noastră.

Promovarea şi stimularea creativităţii tehnice interne şi a schimburilor de informaţii şi experienţă cu alte ţări pot contribui în mod hotărâtor la găsirea unor soluţii tehnice compatibile cu situaţia actuală din economie, care să permită reducerea costurilor de producţie şi atingerea unui nivel minim de competitivitate.

Implementarea unor asemenea măsuri în România este limitată de capacitatea investiţională redusă, de mentalităţile învechite şi de rezistenţa la nou manifestată încă la multe niveluri de competenţă. Nu trebuie minimizat nici faptul că România importă în prezent mai mult de o treime din necesarul de energie primară (petrol, gaz natural şi cărbune).

16

2. MANAGEMENTUL ENERGIEI ÎNTR-UN CONTUR DAT

Managementul energiei presupune cunoaşterea în profunzime a activităţii desfăşurate într-un contur dat, monitorizarea (supravegherea, înregistrarea, controlul) fiecăruia dintre consumurile de purtători de energie, analiza modului de valorificare a conţinutului lor de energie şi în final îmbunătăţirea eficienţei utilizării energiei în conturul respectiv. Având un indiscutabil caracter multidisciplinar, metoda însumează proceduri cu caracter tehnic, organizatoric, economic, de concepţie, de exploatare şi de transmitere şi prelucrare a informaţiei.

Multă lume consideră că acţiunile întreprinse în scopul economisirii energiei au un caracter discontinuu, de campanie. Din momentul în care s-au implementat măsurile generale şi tehnice care ţin de cele mai multe ori de bunul simţ, se consideră acţiunea încheiată şi scopul ei atins. Aceasta este o greşeală care poate să afecteze competitivitatea activităţii desfăşurate în interiorul conturului analizat. Este situaţia pe care acţiunile şi tehnicile de management al energiei trebuie să o combată încă de la început.

Managementul este organic legate de capitalism şi economia de piaţă, context în care a apărut, s-a dezvoltat şi a devenit o ştiinţă studiată în prezent în toate universităţile din lume. Managementul energiei necesită şi el aceleaşi condiţii.

Gestionarea resurselor energetice se bazează pe aceleaşi concepte şi utilizează de multe ori aceleaşi metode ca şi gestionarea resurselor materiale, umane sau financiare. Metodele respective sunt bine fiind cunoscute şi aplicate la nivelul conducerii executive a multor organizaţii. În plus, managementul energiei implică o largă participare a factorului uman şi nu presupune în mod obligatoriu şi din primul moment investiţii importante. Aplicarea sistematică a tehnicilor de management în ţările avansate a condus la obţinerea unor rezultate notabile şi a impus aceste tehnici pe plan internaţional.

Managementul energiei trebuie să fie parte integrantă a strategiei generale a organizaţiei. Creşterea eficienţei energetice duce la reducerea costurilor şi, deci, la creşterea eficienţei economice şi financiare a organizaţiei.

Modul de abordare, măsurile aplicate şi rezultatele obţinute depind de natura şi marimea consumurilor de energie, de felul şi scopul activităţii desfăşurate în interiorul conturului analizat, de mărimea organizaţiei şi de contextul general.

Managementul energiei

2.1 ETAPELE MANAGEMENTULUI ENERGIEI ÎNTR-UN CONTUR DAT

Decizia de recurgere la acţiunea de evaluare şi îmbunătăţire a eficienţei energetice a unei organizaţii poate veni din interiorul sau din exteriorul acesteia. În cazul în care iniţiativa vine din exteriorul organizaţiei, ea poate fi privită cu indiferenţă sau chiar cu ostilitate. Atunci când acţiunea are de la început partizani şi în interiorul organizaţiei, ea va avea mult mai multe şanse de reuşită.

Analiza începe prin definirea stării iniţiale a organizaţiei care include:a) stabilirea naturii purtătorilor de energie care intră în conturul de bilanţ şi

a ordinului de mărime al consumului fiecăruia din aceştia;b) stabilirea concepţiei, a bazei materiale aferente şi a eficienţei sistemului

de urmărire a consumurilor de energie la nivelul organizaţiei.Experienţa britanică în domeniu a arătat că, la nivelul conducerii executive a

unei organizaţii, atitudinea în raport cu factura energetică se poate încadra într-una dintre următoarele categorii:

a) facturile energetice sunt plătite la timp fără nici un fel de control intern;b) facturile energetice lunare sunt comparate cu citirile (înregistrările)

lunare ale aparatelor de măsură montate la intrarea în conturul de bilanţ;c) citirile (înregistrările) lunare sunt raportate la volumul activităţii din luna

respectivă, calculându-se un consum specific global de energie;d) exista un sistem de achiziţie (nu neapărat automat) a datelor, care

realizează cel puţin săptămânal monitorizarea consumurilor energetice ale principalilor consumatori interni şi raportarea acestora la partea care le revine din volumul activităţii;

e) este implementat şi funcţionează un sistem automatizat/informatizat de supraveghere şi evaluare continuă a eficienţei utilizării energiei, eventual şi a altor resurse materiale, sistem cunoscut în Marea Britanie sub denumirea de Monitoring & Targeting.

Concepţia şi modul de funcţionare a circuitului informaţional în interiorul conturului general de bilanţ sunt definite de următoarele aspecte:

modul şi frecvenţa de citire a aparatele de măsură; modul de transmitere a datelor citite sau înregistrărilor (pe formulare tip,

prin semnale electrice, printr-o reţea informatică etc.); modul de prelucrare a informaţiilor (model, algoritm, mărimi calculate

etc.); conţinutul, frecvenţa întocmirii raportului (zilnic, săptămânal sau lunar) şi

adresa (destinaţia) sa; modul în care se iau deciziile privind îmbunătăţirea eficienţei energetice;

Atitudinea conducerii şi a restului personalului organizaţiei faţă de modul de utilizare a energiei este reflectată de gradul de conştientizare, gradul de preocupare, calitatea şi eficacitatea sistemului de monitorizare, modul de valorificare a rezultatelor astfel obţinute şi reacţia aşteptată din partea fiecăruia dintre nivelurile de autoritate la mărimea şi evoluţia în timp a cheltuielilor cu energia.

18

Auditul Energetic

Din mai multe motive, este recomandabil ca această evaluare să fie făcută de către specialişti aparţinând altei organizaţii, profilate pe servicii de consultanţa în acest domeniu de activitate.

După precizarea situaţiei iniţiale existente în interiorul organizaţiei, se trece la întocmirea unui audit energetic preliminar. Acesta are de obicei la bază datele existente în evidenţele contabile sau de altă natură ale organizaţiei. În cazul în care acestea nu sunt suficiente, ele pot fi complectate cu rezultatele unor măsurători de scurtă durată (cel mult o săptămână), cu unele estimări sau cu date de proiect.

Pe baza datelor disponibile pentru cel puţin ultimii 5 ani de activitate se stabilesc tendinţele evoluţiei consumurilor şi se calculează unul sau mai mulţi indicatori sintetici de eficienţă (de exemplu, consumul specific global anual de energie primară). Valorile obţinute sunt comparate cu datele de proiect, cu realizările şi performanţele altor organizaţii având un profil similar de activitate, cu valorile teoretice sau cu standardele în vigoare.

Auditul preliminar permite deci:- stabilirea ordinului de mărime al consumului, defalcat pe tipuri de

purtători de energie;- obţinerea unor indicatori sintetici globali pe baza cărora organizaţia

primeşte un calificativ referitor la eficienţa cu care utilizează energia.Valoarea indicatorilor realizaţi permite o primă evaluare globală a eficienţei

energetice a organizaţiei analizate. O astfel de evaluare nu permite însă stabilirea unor măsuri sau soluţii concrete prin care se poate îmbunătăţi situaţia existentă.

Tot cu ocazia întocmirii auditului energetic preliminar se pot detecta unele deficienţe legate de funcţionarea sistemului de măsură, transmitere şi prelucrare a informaţiilor, cum ar fi lipsa unor aparate de măsură, lipsa unor informaţii privind anumite consumuri de energie, etc.

După corectarea şi complectarea sistemului informativ al organizaţiei se trece la colectarea datelor şi întocmirea auditului energetic propriu-zis. În comparaţie cu auditul preliminar, acesta include rezultatele prelucrării datelor masurate, o evaluare a situaţiei pe baza indicatorilor de eficienţă şi un set de propuneri de măsuri pentru îmbunătăţirea acestei situaţii.

Rezultatele obţinute în urma întocmirii auditului energetic propriu-zis permit identificarea subsistemelor unde se consumă cea mai mare parte din energia intrată în conturul de bilanţ general şi deci a zonelor care ar trebui monitorizate separat, denumite centre de consum energetic (energy account center).

Definirea limitelor conturului centrelor de consum energetic se poate face atât pe criterii tehnologice cât şi pe criterii administrative sau de altă natură. Pentru fiecare astfel de centru de consum se măsoară şi se consemnează separat atât consumurile pe tipuri de purtători de energie (vezi anexa 1) cât şi volumul activităţii. După definirea limitelor trebuie să urmeze atribuirea responsabilităţilor pentru realizarea şi menţinerea eficienţei utilizării energiei în conturul respectiv.

Calculul indicatorilor de performanţă realizaţi atât la nivel global cât şi la nivelul centrelor de consum energetic permite evaluarea eficienţei energetice prin compararea lor cu câte o valoare de referinţă. Evaluarea vizează de această dată

19


atât ansamblul cât şi părţile lui componente, deoarece gradul de detaliere al auditului energetic propriu-zis permite analiza fiecărui centru de consum în parte. O astfel de analiză se finalizează cu un program care cuprinde acţiuni şi măsuri menite să contribuie la creşterea eficienţei energetice.

După implementarea sistemului de tip Monitoring and Target Setting (M&T), identificarea factorilor care influenţează semnificativ consumul de energie în raport cu conturul dat se face pas cu pas. Aceşti factori pot fi volumul activităţii (exprimat printr-o cantitate măsurată fie la intrarea fie la ieşirea din contur, prin timpul de lucru, etc.), parametrii fizici sau funcţionali care exprimă calitatea activităţii, temperatura exterioară, etc. Numărul de variabile independente care influenţează semnificativ consumul absolut sau specific de energie este diferit în funcţie de tipul consumatorului şi de natura activităţii desfăşurate în interiorul conturului său de bilanţ.

Sistemul de urmărire şi evaluare continuă sau periodică a eficienţei energetice (M&T) este conceput în aşa fel încât să se autoperfecţioneze pas cu pas, cu condiţia menţinerii constante a interesului şi angajamentului factorului uman la toate nivelurile de autoritate.

Este sarcina responsabilului cu energia să menţină trează preocuparea conducerii şi a angajaţilor pentru utilizarea eficientă a fiecăreia dintre formele de energie consumate. Caracterul continuu al preocupării este esenţial în obţinerea de rezultate pozitive. Dacă eficienţa energetică face doar obiectul unor campanii, eforturile făcute vor avea drept consecinţă rezultate nesemnificative sau chiar vor rămâne fără rezultate.

În cazul particular al clădirilor în care nu se desfăşoară activităţi productive (birouri, şcoli, spitale, magazine, locuinţe) şi nu este implementat un sistem de monitorizare şi evaluare continuă a consumurilor tip M&T, întocmirea auditului energetic prezintă câteva aspecte specifice:

- durata perioadei între două audituri energetice succesive este mai mare (cel puţin trei luni, un sezon sau chiar un an);

- principalul factor de influenţă al consumului total de energie este temperatura exterioară, urmat de natura şi durata activităţii interioare;

- întocmirea auditului energetic este obligatoriu încredinţată unei companii specializate.

Rezultatele auditului energetic sunt prezentate sub forma unui raport. Acesta include în mod obligatoriu şi un plan de măsuri pentru îmbunătăţirea eficienţei energetice. Pentru fiecare poziţie din acest plan auditorul întocmeşte un studiu de oportunitate sau prefezabilitate, care permite stabilirea pe criterii economice a unui clasament sau a unor priorităţii de acţiune. Hotărârea finală aparţine însă conducerii executive a organizaţiei, care va ţine seama de strategia generală şi interesele de moment ale organizaţiei.

În cazul sistemelor tip M&T, auditul energetic este un instrument aplicat periodic, frecvenţa şi conţinutul raportului fiind specifice fiecărui caz în parte. În majoritatea cazurilor raportul este conceput în mai multe variante, fiecare fiind adresată unui alt nivel de competenţă (operator, şef de departament, ingineri şef,

20

Auditul Energetic

director). Raportul prezintă situaţia în perioada analizată, exprimată prin indicatori specifici activităţii şi nu include măsuri sau soluţii de îmbunătăţire a eficienţei.

2.2 ROLUL RESPONSABILULUI CU ENERGIA

Un responsabil cu energia (energy manager) poate avea iniţial aproape orice calificare, dar statistica arată că cei mai mulţi au o pregătire tehnică superioară (ingineri, subingineri). Pe lângă pregătirea de specialitate, persoana în cauză trebuie să fie energică, entuziastă, obiectivă, deschisă la nou, fără păreri preconcepute şi să nu fie partizan al unor soluţii rutinate. El trebuie să fie pregătit ca sfaturile şi părerile sale, oricât ar fi ele de potrivite şi de bune, să nu fie luate în seamă sau să fie chiar respinse de către colegii, şefii sau subalternii săi.

Pentru a reuşi într-un astfel de domeniu, responsabilul cu energia trebuie să fie diplomat şi bun psiholog, să ştie să găsească argumente potrivite pentru fiecare persoană cu care se află în dialog şi să nu dezarmeze dacă nu are succes de prima dată. El trebuie să fie conştient că oamenii renunţă greu la practici şi concepţii proprii şi nu acceptă uşor faptul că, prin acţiunile lor bine intenţionate, au irosit ani de-a rândul energia sau alte resurse primare.

Obiectivele importante aflate în faţa unui responsabil cu energia sunt:a) strângerea de informaţii şi date utile în domeniul eficienţei energetice;b) obţinerea de sprijin din partea a cât mai mulţi angajaţi şi membrii ai

conducerii executive pentru acţiunea continuă de promovare a eficienţei energetice;

c) furnizarea unor sfaturi, soluţii şi informaţii tehnice către toate celelalte sectoare ale organizaţiei în scopul eficientizării preluării, distribuţiei şi consumului energiei;

d) aprecierea efectelor măsurilor promovate de el în viitorul previzibil.El trebuie să aibă iniţiativa montării aparatelor de măsură necesare şi (acolo

unde se justifică) a unui sistem informatizat de achiziţie, înregistrare şi prelucrare a datelor măsurate. Scopul principal al unui astfel de sistem informaţional este acela de a arăta care sunt consumurile energetice reale ale fiecărui subansamblu (secţie, clădire, linie tehnologică etc.). Ori de câte ori este posibil, consumurile absolute de energie trebuie raportate la volumul activităţii de producţie sau la numărul de grade-zile, stabilindu-se astfel un consum specific sau un alt indicator de eficienţă energetică aferent fiecărui subansamblu astfel definit.

Pornind de la valorile astfel obţinute, responsabilul energetic împreună cu echipa lui întocmeşte un raport care conţine o serie de propuneri şi care trebuie să răspundă la întrebări precum:

Cum şi cât poate fi redus consumul specific realizat? Este oare energia irosită în conturul analizat? Pot fi modificate concepţia sau specificaţiile proiectantului? Este oare propunerea practică şi eficientă economic în acelaşi timp?

21


Rezultatele analizei şi propunerile de îmbunătăţire trebuie aduse în cel mai scurt timp la cunoştiinţa tuturor celor care pot contribui efectiv la eficientizarea utilizării energiei.

Odată acceptate, propunerile responsabilului cu energia implică coordonarea eforturilor şi cooperarea între nivelurile de competenţă şi autoritate (ierarhice) din organizaţia respectivă. Puterea de decizie este absolut necesară în această acţiune, dar nu este însă şi suficientă.

De cele mai multe ori este recomandabilă înfiinţarea unei echipe, a unui "grup de acţiune" sau a unui "comitet director" pentru domeniul eficienţei energetice, din care să facă parte un număr minim de persoane, alese pe diverse criterii (competenţă, putere de decizie, autoritate şi nu în ultimul rând popularitate în rândul salariaţilor), care să-l secondeze pe responsabilul cu energia în acţiunile sale. Acesta nu trebuie să fie în mod obligatoriu conducătorul grupului, el fiind autorul celor mai numeroase propuneri care se dezbat în cadrul grupului.

Grupul se întruneşte lunar pentru a analiza situaţia eficienţei energetice, situaţia unor investiţii în desfăşurare sau rezultatele obţinute în urma unor măsuri de eficientizare. Grupul coordonează toate acţiunile privind creşterea eficienţei energetice la nivelul organizaţiei. De asemenea, grupul poate hotărî modalitatea în care salariaţii sunt informaţi de scopul, stadiul îndeplinirii, rezultatele şi stimulentele pentru succesul acţiunilor de eficientizare. Modificarea sau adaptarea frecvenţei, a modului de redactare, a conţinutului şi a beneficiarilor rapoartelor periodice pot fi de asemenea hotărâte de către acest organism.

Dacă organizaţia este mare, este recomandabilă soluţia constând în mai multe astfel de echipe, grupuri sau comitete, fiecare având atribuţii într-un anumit domeniu sau într-un anumit sector. În acest caz, întâlnirile periodice vor avea loc la nivelul fiecărui departament sau domeniu.

Responsabilul cu energia şi echipa sa trebuie să fie în permanenţă la curent cu noutăţile tehnice în domeniu (practici, tehnologii, echipamente, concepţii, realizări, furnizori). El va avea deci la dispoziţie mica sa biblioteca care trebuie să conţină date privind produsul sau produsele realizate de către organizaţia sa, fişe bibliografice sau manuale privind caracteristicile acestora şi variantele existente ale tehnologiilor de fabricaţie, fişe şi prospecte primite din partea producătorilor de echipamente din domeniul respectiv, publicaţii de specialitate în domeniul managementului energiei (pentru Marea Britanie revista se numeşte Energy Management şi este editată de către EEO), rapoartele unor conferinţe ştiinţifice şi tehnice, cursuri universitare etc.

Tot în scopul informării sale permanente, responsabilul cu energia trebuie să participe la adunările asociaţiilor de ramură ale industriaşilor şi comercianţilor, ale celorlalţi responsabili cu energia din sectorul său de activitate şi la alte asemenea acţiuni promovate de către Guvern prin Departamentul Energiei sau Departamentul Mediului.

În ciuda previziunilor disponibile pe termen scurt sau mediu, viitorul poate aduce creşteri ale preţurilor, penuria sau chiar dispariţia temporară de pe piaţă a unui anumit purtător de energie care nu au fost prevăzute. Efectele unor asemenea

22

Auditul Energetic

fenomene asupra competitivităţii oricărei organizaţii industriale pot fi dezastruoase. De aceea, responsabilul cu energia trebuie să aibă pregătite din timp pentru astfel de situaţii soluţii (scenarii) alternative privind alimentarea cu energie a conturului avut în grijă. Orice proiect de investiţii al organizaţiei trebuie, din acelaşi motiv, să aibă şi acordul responsabilului cu energia [5].

Succesul sau eşecul unui asemenea demers depind în primul rând de angajamentul real al conducerii executive, dar şi de modul în care angajaţii şi chiar sindicatele resimt necesitatea şi caracterul său permanent. Existenţa unui plan de măsuri de conservare a energiei, indiferent cât este el de bine conceput, nu constituie sfârşitul ci doar începutul acţiunii. Angajaţii nu vor înţelege dintr-o dată care este rolul lor în acest demers. Toţi vor trebui să fie determinaţi şi motivaţi pentru îndeplinirea planului, ajungând să conştientizeze faptul că economisirea energiei contribuie la profitabilitatea activităţii organizaţiei, deci la siguranţa locului de muncă, la creşterea salariilor dar şi la prezervarea mediului înconjurător.

Rolul responsabilului cu energia nu este să economisească energia el însuşi, ci să-i încurajeze, să-i stimuleze şi să-i convingă pe ceilalţi să o facă.

2.3 MOTIVAREA ŞI PREGĂTIREA PERSONALULUI PENTRU ECONOMISIREA ENERGIEI

Pentru o perioadă lungă de timp, personalul angajat în întreprinderile industriale a neglijat eficienţa cu care era utilizată energia. Unul dintre motive a fost preţul redus al resurselor energetice. Creşterea preţului petrolului pe piaţa mondială a condus de fiecare dată la introducerea unor tehnologii noi, din ce în ce mai eficiente. În ultimul timp, experienţa a dovedit că se pot obţine rezultate semnificative în direcţia creşterii eficienţei energetice la nivelul organizaţiilor şi printr-o implicare activă a personalului.

Oricât de sofisticat ar fi echipamentul utilizat sau oricât de exactă ar fi informaţia utilizată, dacă operatorii nu îşi schimbă atitudinea şi modul în care privesc importanţa energiei, cantităţi importante de energie vor fi risipite în continuare. Maşinile vor fi funcţiona în gol, citirile contoarelor nu vor fi luate în considerare, luminile vor fi lăsate aprinse, robinetele, uşile şi ferestrele vor fi uitate deschise. Din aceste motive, un management eficient al energiei necesită o implicare activă a întregului personal al organizaţiei.

Pentru a putea obţine sprijinul celor angajaţi în diverse activităţi în care se utilizează energie, responsabilul cu energia trebuie să-i încurajeze pe aceştia, să-i facă să se simtă utili şi importanţi în acţiunea de implementare a măsurilor de creştere a eficienţei energetice, mândri de rezultatele muncii lor. Tot responsabilului cu energia îi revine şi sarcina de a crea condiţiile pentru ca personalul să se poată perfecţiona. Trebuie spus că economisirea energiei nu este o activitate interesantă sau entuziasmantă pentru cei mai mulţi dintre angajaţi, dar poate fi transformată într-un scop comun. Mulţi oameni nu sunt preocupaţi de economisirea energiei, dar sunt interesaţi ca realizările personale sa le fie

23


recunoscute. Responsabilul cu energia trebuie să fie şi un bun psiholog, capabil să găsească posibile motivaţii pentru fiecare persoană angrenată în planul său de creştere a eficienţei energetice.

Prin intermediul responsabilului cu energia, conducerea organizaţiei trebuie să asigure două aspecte importante care conduc la creşterea interesului angajaţilor:

- sensibilizarea acestora în legătură cu caracterul de resursă epuizabilă al energiei, simultan cu costul tot mai mare al acesteia;

- sublinierea posibilei degradări a mediului înconjurător ca urmare a generării şi utilizării energiei.

Motivarea personalului şi dorinţa de participare tinde să crească dacă sunt considerate următoarele aspecte:

- oferirea posibilităţii de a participa la luarea deciziilor care îi afectează direct;

- informarea corectă asupra realităţilor, problemelor şi motivelor ce au generat anumite decizii;

- delegarea responsabilităţii asupra modului în care angajaţii îşi duc la îndeplinire sarcinile de serviciu;

- acordarea recunoaşterii pentru contribuţia personală a fiecăruia;- acordarea unor recompense sau altor stimulente pentru efortul deosebit al

angajaţilor;- asigurarea că personalul înţelege corect care sunt urmările unor eşecuri în

îndeplinirea obiectivelor stabilite.Pe lângă planificarea şi administrarea activităţii, managementul implică şi o

relaţie între oameni. Aceasta trebuie să se bazeze pe stabilirea clară a responsabilităţilor la toate nivelurile de autoritate. Toată lumea trebuie să înţeleagă dreptul şi îndatorirea managerului de a lua în final decizia. Nu toate propunerile angajaţilor pot fi puse în aplicare automat, dar fiecare sugestie trebuie să fie luată în discuţie, iar cel care a propus-o trebuie să primească un răspuns. Prin adoptarea acestui mod corect, transparent şi eficient de abordare, angajaţii se vor simţi încurajaţi să se implice şi să-şi prezinte ideile lor. După ce decizia finală a fost luată, trebuie să se aducă la cunoştiinţă numele celor care au contribuit prin ideile şi sugestiile lor la acesta. În unele cazuri, angajaţii pot fi lăsaţi să hotărască cum vor proceda pentru punerea în aplicare a acelei decizii [5].

Personalul de conducere trebuie să asigure comunicarea continuă cu angajaţii din subordine, să stimuleze ideile, sugestiile sau criticele acestora. Acest lucru nu trebuie să includă obligatoriu recompense materiale. Se poate obţine o bună stimulare a angajaţilor şi prin:

- solicitarea părerilor angajaţilor privind modul cum ar putea ei contribui la reducerea risipei de energie;

- stabilirea de către angajaţi a unor stimulente şi recompense pentru rezultate bune;

- evidenţierea, recunoaşterea meritelor şi mulţumiri publice.

24

Auditul Energetic

Adoptând o astfel de atitudine, conducerea organizaţiei şi responsabilul cu energia transferă sarcinile pur inginereşti şi administrative pe un plan superior de management al resurselor materiale şi umane.

Creativitatea este un alt element important ce în activitatea de conştientizare privind valoarea şi necesitatea economisirii energiei. Deoarece ideile şi soluţiile sunt specifice unei anumite organizaţii, unei anumite situaţii sau unui anumit context, este necesar un flux constant de noi iniţiative. Programele de motivare a personalului sunt eficiente pe termen lung doar dacă recompensele sunt înlocuite periodic cu unele noi şi la fel de stimulative.

Spre exemplu, mecanicii de la British Rail au fost îndemnaţi să folosească o tehnică denumită frânare regenerativă, care permite reducerea consumului de energie, respectiv a cheltuielilor cu energia. Economia pentru un tren a fost estimată până la 7500 GBP.

Aplicarea eficientă a acestei tehnici implică concentrare şi aptitudini deosebite din partea mecanicului. Angajamentul acestuia poate fi obţinut doar dacă el este convins de beneficiile reale, cum ar fi mândria pentru îndemânarea lui şi satisfacţia contribuţiei la realizarea unu mediu mai curat. Dar toate acestea nu au fost de ajuns. Pentru obţinerea unor rezultate deosebite, a fost nevoie de adăugarea unor beneficii personale tangibile. BR a oferit excursii plătite din economiile rezultate în urma aplicării acestei tehnici pentru copii cu handicap ai mecanicilor, iar acest lucru a condus la un interes şi o cooperare fără precedent a mecanicilor pentru economisirea energiei [5].

In 1991, grupul Rover a iniţiat la una din întreprinderile sale, un programe de reducere a cheltuielilor cu energia, care avea ca obiectiv economisirea a 1 milion GBP în doar şase luni, fără investiţii de capital [5]. Programul a constat din:

- formarea unei echipe energetice în întreprindere;- o campanie de publicitate;- o competiţie;- publicarea unor rapoarte privind realizările şi obiectivele propuse;- utilizarea mijloacelor existente de comunicare.Partea cea mai importantă a costului programului a reprezentat-o pregătirea şi

editarea unui buletin informativ de 6 pagini care a fost distribuit la cei 16000 de angajaţi. Această activitate a costat 7200 GBP, ceea ce a condus la o durată de recuperare practic neglijabilă.

Primul pas a fost crearea echipei energetice, condusă de directorul de producţie şi formată din 15 membrii. Încă de la începutul programului s-a observat că succesul depinde de implicarea a cât mai multor angajaţi. Numărul sugestiilor primite în prima lună a programului a depăşit pe cel reprezentând numărul sugestiilor primite pe parcursul anului anterior.

Un element cheie l-a reprezentat obţinerea unor economii cât mai repede posibil, lucru care a condus la atingerea obiectivului iniţial înainte de termenul de şase luni [5].

Programele de motivare a angajaţilor s-au dovedit opţiuni cu risc redus în managementul energiei şi au condus la rezultate semnificative.

25


Sensibilizarea angajaţilor în legătură cu utilizarea raţională a energiei se poate face prin buletine, afişe, scrisori şi alte mijloace publicitare. Spre deosebire de acestea, instruirea poate fi potrivită pentru grupuri de angajaţi care au o influenţă mai mare în utilizarea energiei.

În general, instruirea personalului implică eforturi şi costuri mai mari decât programele de motivare. De aceea, de cele mai multe ori, întreprinderile recurg la programe de pregătire a angajaţilor numai după ce au obţinut toate efectele pozitive posibile ca urmare a motivării angajaţilor.

În unele cazuri, întreprinderea a investit masiv în tehnologii noi, eficiente şi acum se concentrează pe obţinerea de economii de energie prin angajaţii săi. În alte cazuri, organizaţia nu dispune de fonduri pentru investiţii în echipamente noi şi, prin urmare, singura opţiune o reprezintă angajaţii săi. În ambele cazuri, aceştia necesită cunoştiinţe care să le permită obţinerea rezultatelor dorite.

Programul de pregătire a angajaţilor trebuie să fie inclus în strategia de management energetic a întreprinderii. În plus, aspectele legate de cultura internă a întreprinderii trebuie luate în considerare. Cultura unei întreprinderi cuprinde misiunea acesteia, practicile de muncă, etica, stilul de conducere şi va modela felul în care funcţionează întreprinderea. De exemplu, într-o întreprindere în care se utilizează un sistem informativ de management este uşor să fie introdus un sistem de M&T. Într-o situaţie opusă, într-o întreprindere unde nu se pune preţ pe instruire în general, va fi foarte greu să convingi conducerea de necesitatea pregătirii personalului pentru economisirea energiei. În acest context, este vital ca în fiecare caz în parte să fie identificate oportunităţile şi obstacolele legate de eficienţa energetică. Se va putea astfel identifica cel mai potrivit tip de instruire, conţinutul acesteia şi metodele de pregătire.

Procesul de instruire poate fi separat în două faze. Iniţial se desfăşoară un program de pregătire pe mai multe luni cu un număr redus de angajaţi, urmat de aplicarea unei strategii de integrare a instruirii energetice în sistemele existente ale întreprinderii, prin includerea unor aspecte specifice în fişele posturilor, aprecierile periodice etc. Se va asigura astfel acoperirea continuă a pregătirii în domeniul energetic. Pentru a realiza un program de pregătire eficient şi din punct de vedere economic, sfera de acoperire a acestuia va fi analizată în corelaţie cu costurile implicate.

Pentru întreprinderi mari poate fi justificată organizarea unui departament intern de instruire. Tendinţa este însă de a solicita serviciile unor consultanţi externi întreprinderii. Motivul principal ar fi lipsa resurselor de personal şi a cunoştinţelor necesare. Manageri energetici capabili pot să nu fie la fel de buni instructori. În plus, venind din afara culturii întreprinderii, instructorii pot induce mai uşor schimbarea decât ar putea să o facă personalul propriu al întreprinderii.

Selectarea instructorilor trebuie făcută pe baza evaluării a două aptitudini foarte importante pentru prezentarea eficientă a pregătirii energetice:

cunoştinţele tehnice, dobândite prin experienţă proprie, pentru a evita lipsa de credibilitate a instructorului;

26

Auditul Energetic

calităţile de comunicare, care pot depăşi bariera conservatorismului funciar, care în multe cazuri vizează aspecte umane şi nu tehnice.

Realizarea unei instruiri în domeniul energetic se poate descrie prin următoarele etape [1]:

a) analizarea cerinţelor pentru instruire, care oferă informaţii referitoare la cine necesită pregătirea şi care sunt domeniile vizate;

b) stabilirea obiectivelor, care vor ghida instructorul pe parcursul pregătirii şi vor arăta cursanţilor ce se cere de la ei la încheierea cursurilor;

c) trasarea conţinutului pregătirii;d) selectarea metodelor de instruire adecvate;e) desfăşurarea instruirii, etapă care trebuie corelată cu pregătirea anterioară a

cursanţilor, scopul cursului, materialele şi metodele utilizate la prezentare;f) evaluarea instruirii.

a) Analiza cerinţelor pentru instruire este o etapă importantă pentru că le influenţează pe toate celelalte. Fiecare membru al organizaţiei este un utilizator de energie, într-o măsură mai mică sau mai mare. În consecinţă, un aspect important se referă la selectarea pentru instruire a acelor angajaţi care ar putea obţine cele mai mari efecte economice.

Este necesar uneori să se realizeze un număr de cursuri cu obiective, conţinut şi metode diferite, care să vizeze funcţii specifice. În acest caz este utilă construirea unei matrice ‘cine necesită ce’. Această matrice permite identificarea numărului de angajaţi şi ce funcţii prezintă cel mai mare potenţial de economisire a energiei.

b) Pentru a desfăşura o pregătire eficientă trebuie identificate sarcinile specifice ale personalului instruit. Obiectivele de instruire trebuie exprimate din punctul de vedere al cursanţilor, pentru că ele reprezintă ce trebuie să fie capabili aceştia să facă după terminarea pregătirii.

Spre exemplu, obiectivele unui curs de operare a cazanelor pot fi:- menţionarea motivelor pentru menţinerea unei arderi eficiente;- enunţarea tipurilor şi compoziţiei combustibililor;- prezentarea modului de ardere a combustibililor şi necesitatea excesului

de aer;- enunţarea produşilor de ardere şi a pierderilor de căldură la cazan;- enunţarea metodelor de calcul a randamentului brut şi net şi ce reprezintă

acestea;- manevrarea unor instrumente portabile de analiză a gazelor de ardere.c) Conţinutul programului de instruire va rezulta ca urmare a stabilirii unor

obiective clare şi concise pentru program. Acesta trebuie să include tot ce este necesar cursanţilor pentru a putea atinge obiectivele stabilite. În acest scop, instructorii trebuie să privească conţinutul din perspectiva cursanţilor, pentru a se asigura că nu este nici prea simplu nici prea avansat. Programa cursului va preciza, de asemenea, timpul necesar pentru atingerea obiectivelor, pentru a se evita tendinţa unor instructori de a prezenta cât mai multe aspecte, lucru ce poate conduce la o prezentare grăbită sau sumară.

27


d) Specialiştii sunt de acord că oamenii învaţă mai repede dacă sunt implicaţi direct într-un fel în procesul de pregătire, prin discuţii în grupe mici, interpretări a diverse roluri de angajaţi, proiecte de grup sau individuale, sesiuni de întrebări şi răspunsuri etc.

Utilizarea unei varietăţi de metode şi mijloace asigură un grad ridicat de interes al cursanţilor şi permite instructorului să aprecieze modul în care aceştia reacţionează în diverse situaţii.

e) Desfăşurarea instruirii depinde de o serie de factori ce includ nivelul de pregătire a cursanţilor, scopul cursului, materialele şi metodele prevăzute de curs. Numărul cursanţilor nu trebuie să fie prea mare pentru a permite interacţiunea, dar nici prea mic pentru a permite utilizarea unor metode, cum ar fi discuţiile de grup. Un număr de 8-14 cursanţi asigură desfăşurarea optimă a cursului.

Cercetări recentă arată că oamenii reţin mai repede informaţiile pe care le asociază atât cu imagini cât şi cu sunet. De aceea, instrumentele vizuale, precum graficele, pot clarifica mult mai uşor o informaţie decât simpla prezentare verbală.

f) Deşi evaluarea în cadrul cursului implică efort şi timp consumat, este importantă pentru a stabili dacă cursul a fost util. Aceasta arată utilizatorului de energie dacă pregătirea este o componentă utilă a strategiei energetice, dacă a atins obiectivele stabilite şi dacă nu sunt alte mijloace de a obţine rezultatele cerute. În plus, evaluarea oferă instructorului o măsură a nivelului său în pregătirea şi desfăşurarea programului de instruire. Există o mare diversitate de instrumente de evaluare a eficienţei instruirii, printre care sunt chestionare de evaluare, planuri de acţiune, teste şi examene, observaţii ale managerilor, monitorizarea şi evaluarea continuă a eficienţei energetice.

HIP Ltd. este o întreprindere mică care realizează produse specifice pentru industriile de autovehicule şi aerospaţială. O analiză a cheltuielilor cu energia a condus la concluzia că sunt posibile economii printr-un management mai bun al energiei.

Directorul de producţie a urmat un curs cu durata de o săptămână de pregătire în managementul energiei electrice. Cursul a fost prezentat de către 12 consultanţi cu experienţă şi a vizat:

- creşterea sensibilizării privind energia;- oferirea informaţiilor necesare pentru evaluarea situaţiei existente;- îmbunătăţirea eficienţei energetice;Aspectele prezentate au fost:- monitorizarea şi evaluarea continuă a eficienţei energetice;- tarifarea energiei electrice;- managementul sarcinii;- iluminatul eficient;- colectarea si transmisia datelor;- transferul de căldură în procese;- recuperarea căldurii.O concluzie importantă a acestui curs a fost necesitatea înţelegerii corecte a

facturilor de energie electrică şi consecinţele nivelului factorului de putere.

28

Auditul Energetic

Economia anuală de energie a condus la reducerea costului cu energia cu 5300 GBP fără investiţii suplimentare, astfel încât cheltuiala de 400 GBP pentru curs a fost recuperată în mai puţin de 4 săptămâni. Economiile obţinute au fost investite în echipamente de corectare a factorului de putere (cost de investiţie 9400 GBP) care a produs economii de 9400 GBP/an. În etapa următoare s-a decis utilizarea mai eficientă a luminii naturale, care a implicat o investiţie de 6000 GBP şi a condus la economii de 1500 GBP/an [5].

Tehnicile mai bune de management al energiei şi negocierea unui tarif mai favorabil a condus la o reducere a preţului mediu pentru energia electrică de la 80 GBP/MWh la 50 GBP/MWh.

Managementul energiei a stimulat şi examinarea costului cu apa pentru întreprindere, fapt ce a dus la reducerea la jumătate al acestuia.

Combinaţia realizată prin utilizarea unui echipament nou mai performant şi printr-un management mai bun al energiei a condus la reducerea consumului specific de energie cu 25 %. HIP a putut reduce astfel preţul pentru produsele sale şi şi-a crescut productivitatea şi cota de piaţă.

29

3. ÎNTOCMIREA AUDITULUI ENERGETIC

Auditul energetic este o componentă fundamentală şi în acelaşi timp un instrument de lucru al oricărui program de acţiune având ca obiectiv economisirea energiei. Procedură complicată, uneori chiar meticuloasă, dar absolut necesară, întocmirea unui audit energetic permite în final obţinerea unei imagini accesibile a modului în care fluxurile de purtători de energie intră, se distribuie, se transformă şi se consumă în interiorul conturului de bilanţ.

Auditul energetic pune în evidenţă schimburile cu exteriorul, schimburile între părţile care alcătuiesc subiectul analizei şi modul în care sunt în final valorificate resursele preluate din exterior. Sunt astfel identificate punctele unde se manifestă ineficienţa, precum şi mărimea pierderilor cauzate de aceasta. Se constituie astfel baza viitoarelor decizii având drept scop eficientizarea energetică a întregului sistem, care pot consta în reorganizări, raţionalizări, îmbunătăţiri, modernizări, retehnologizări etc.

Este evident faptul că atât eforturile de identificare a punctelor de ineficienţă cât şi baza de stabilire a unei strategii pe termen mediu prin intermediul planului de măsuri de conservare a energiei vor avea o eficacitate cu atât mai mare cu cât analiza eficienţei energetice pe bază de bilanţ este mai detaliată.

Auditul energetic preliminar este întocmit de regulă pornind de la ipoteza că întreg sistemul analizat este o "cutie neagră". Nu se iau deci în considerare nici componenţa şi structura sistemului, nici relaţiile şi interdependenţele între subsistemele care îl compun. Intrările, ieşirile şi indicatorii de eficienţă se definesc numai în raport cu conturul general al obiectivului în ansamblul său.

Atunci când, pentru obiectivitate, auditului preliminar urmează să fie întocmit de cineva din afara organizaţiei respective, datele cerute pentru întocmirea sa sunt următoarele:

1. Numele şi adresa organizaţiei (firmei, companiei, întreprinderii);2. Natura activităţii sau activităţilor organizaţiei (aspecte calitative);3. Statutul juridic şi comercial (forma de organizare, forma de proprietate,

sectorul de activitate, tipul afacerii etc.);4. Numele, funcţia şi adresa persoanei de legatură (telefon, fax, e-mail);5. Numărul angajaţilor;6. Programul de lucru (zilnic, săptămânal, lunar, anual, număr de schimburi

etc.);7. Istoricul consumurilor de energie pe o anumită perioadă (cel puţin pentru

ultimii 5 ani de activitate);8. Factura energetică anuală detaliată pentru ultimul an financiar;

Întocmirea auditului energetic

9. Oricare alte date disponibile, brute sau prelucrate, privind consumurile absolute şi specifice de energie ale organizaţiei pentru ultimul an financiar (provenind din sistemul propriu de monitorizare);

10. Date privind volumul activităţii organizaţiei pentru aceeaşi perioadă de timp.

Formularele tip recomandate de către autori pentru transferul şi prelucrarea datelor numerice necesare întocmirii auditului energetic preliminar sunt prezentate în anexa 1.

Un istoric al consumurilor energetice din ultimii 5 sau chiar 10 ani de activitate este necesar pentru estimarea (extrapolarea) tendinţelor pentru momentul actual sau chiar pentru viitorul apropiat. Aceste date provin din evidenţele contabile ale organizaţiei, care înregistrează facturile energetice la capitolul cheltuieli. Ele permit calcularea unor indicatori globali (de obicei consumuri specifice de energie, cumulate sau separate) pe baza cărora se pot compara rezultatele obţinute de către organizaţia analizată cu valorile de proiect, cu rezultatele altor organizaţii aparţinând aceluiaşi segment de activitate, cu standardele în vigoare, cu valorile minime teoretice ale consumurilor specifice de energie. Aceşti indicatori au de asemenea şi avantajul că nu sunt influenţaţi de modificări ale valorilor absolute ale consumurilor de energie care nu sunt legate de eficienţa energetică (modificări în structura producţiei, extinderea activităţii).

Auditul energetic propriu-zis conţine cu atât mai multe detalii cu cât sistemul analizat este mai complex. Spre deosebire de auditul energetic preliminar, acesta include, acolo unde este cazul, toate informaţiile legate de componentele sistemului analizat. El poate rezulta ca o sumă a efectelor fiecăreia dintre aceste componentele şi permite evaluarea eficienţei fiecăreia dintre ele în parte, precum şi oportunitatea eventualelor schimburi între aceste componente.

Trebuie precizat faptul că auditul energetic nu este un bilanţ sau o sumă de bilanţuri energetice. În cadrul auditului se poate recurge la bilanţ ori de câte ori este necesară verificarea indicaţiei unui aparat de măsură sau în cazurile în care, din diverse motive, anumite mărimi de intrare sau de ieşire nu se măsoară. În celelalte situaţii, întocmirea auditului se face pornind de la indicaţiile aparatelor de măsură, în special ale celor care constitue şi baza de facturare.

Evaluarea eficienţei energetice a unui contur dat nu necesită în mod normal întocmirea unui bilanţ energetic complect, ci doar o sumă a termenilor care intră în mod organizat şi contra cost în conturul dat. Ieşirile prezintă interes doar în măsura în care ele intră în categoria res iar potenţialul lor energetic, corect determinat sau estimat, poate fi valorificat în interiorul sau în exteriorul acestui contur în condiţii de eficienţă economică.

Întocmirea auditului energetic propriu-zis implică un inventar al surselor de alimentare cu purtători de energie exterioare sistemului, care trebuie să conţină cel puţin următoarele informaţii:

a) tipul şi caracteristicile purtătorului de energie;b) caracteristicile cererii de energie acoperite de către sursa externă;

32

Auditul Energetic

c) tariful actual stabilit prin contractul de livrare şi tarifele alternativele disponibile;

d) alte aspecte legate de statutul, amplasarea şi capacitatea sursei externe, de condiţiile de livrare stabilite prin contract.

În interiorul conturului analizat se întocmeşte un inventar al consumatorilor finali de energie, organizaţi sau nu pe centre de consum energetic, precum şi un inventar al transformatorilor interni de energie. Inventarul consumatorilor finali trebuie să pună în evidenţă următoarele aspecte:

a) natura activităţii sau procesului tehnologic care primeşte fluxul de energie;

b) tipul, parametrii şi sursa din care provine fiecare flux purtător de energie;c) legăturile tehnologice cu alţi consumatori finali şi consecinţele acestora

asupra cererii de energie;d) caracteristicile cererii de energie, pentru fiecare tip de purtător de

energie;e) natura şi potenţialul resurselor energetice secundare disponibilizate din

motive tehnologice.Transformatorii interni de energie (centrale termice, centrale electrice de

termoficare, staţii de aer comprimat, staţii de pompare etc.) alimentează de obicei mai mulţi astfel de consumatori finali. Pentru fiecare transformator intern de energie se recomandă a fi specificate următoarele aspecte:

a) natura, sursa şi caracteristicile fluxurilor de energie care intră;b) tipul transformării suferite, randamentul realizat, alte caracteristici

tehnice;c) natura, capacitatea şi parametrii fluxului de energie direct utilizabilă;d) consumatorii sau centrele de consum alimentate;e) modalitatea de alimentare a consumatorilor şi consecinţele ei (direct, prin

intermediul unei reţele de distribuţie etc.);f) natura, potenţialul energetic şi impactul asupra mediului al fluxurilor de

energie evacuate în atmosfera.Modul de întocmire, gradul de detaliere şi modul de exprimare a mărimilor

prezentate şi calculate depind de scopul auditului şi trebuie să fie pe înţelesul celui căruia îi este destinat.

Auditul energetic, întocmit pe baza datelor conţinute în facturile de plată a energiei, poate conţine mărimi exprimate fie în unităţi fizice de energie (GJ, MWh) fie în unităţi monetare (lei, dolari). Trebuie subliniat faptul că exprimarea valorică a termenilor auditului are mai multă relevanţă şi este accesibilă şi unor persoane fără pregătire tehnică. Prin exprimarea valorică se urmăreşte de obicei evidenţierea unor indicatori sintetici de eficienţă de natură economico-financiară cum ar fi:

- cheltuielile specifice cu energia pe unitatea de volum al activităţii;- ponderea cheltuielilor cu energia în costurile totale de producţie;- costul pierderilor de energie (costul ineficienţei sau/şi al nerecuperării

res).

33


Aprecierea eficienţei energetice se face prin compararea indicatorilor calculaţi pe baza datelor astfel obţinute cu câte o valoare de referinţă. După evaluarea conturului analizat, auditorul trebuie să prezinte în mod obligatoriu un plan sau un program de măsuri pentru îmbunătăţirea situaţiei, care să includă costurile aferente şi economiile estimate.

3.1 APARATE DE MĂSURĂ

Aparatele de măsură constituie componentele cele mai importante ale sistemului informaţional intern. Mărimile fluxurilor de energie au dimensiunea de putere (W, kW, MW, GW) sau de energie (J, kJ, MJ, GJ, Gcal etc.), conţinutul lor de energie fiind în general legat de debitul sau cantitatea de material purtător de energie. De aceea, cele mai multe mărimi măsurate sunt debite sau cantităţi de substanţă. Dacă măsurarea cantităţilor sau debitelor de substanţe solide se face mai ales prin cântărire, pentru substanţele fluide există diverse alte metode care asigură precizia necesară.

Energia electrică intrată într-un contur de bilanţ este măsurată indirect cu voltmetre şi ampermetre sau direct cu wattmetre. Aparatele sunt montate fie direct pe circuitele de forţă fie indirect, prin intermediul transformatoarelor de măsură. Ele sunt simple, precise (cu condiţia dimensionării corespunzătoare a transformatoarelor de măsură), relativ ieftine şi uşor de întreţinut şi verificat. Pe piaţa mondială, un astfel de aparat costă între 200 şi 250 USD. Montarea lor se poate face rapid şi nu necesită întotdeauna oprirea alimentării cu energie în aval.

Debitmetrele pentru fluide prezintă o mare diversitate de modele, având la bază mai multe principii de funcţionare şi uneori mai multe soluţii derivând dintr-un singur astfel principiu. Cele mai cunoscute tipuri de debitmetre de fluide sunt următoarele:

- cu diafragme sau alte dispozitive de strangulare (ajutaj, tub Venturi);- cu turbină;- tip Vortex;- electromagnetice;- cu ultrasunete;- contoare volumetrice.Unele fluide necesită măsurarea simultană a altor parametrii (presiune,

temperatură etc.), pe baza cărora se determină corecţii ale debitului măsurat cu debitmetrul.

Fiecare dintre debitmetrele amintite mai sus prezintă avantaje şi dezavantaje, fiind mai potrivite decât altele în anumite situaţii pentru anumite fluide. Compoziţia chimică a fluidelor şi comportarea lor la contactul cu materialele din care sunt construite aparatele influenţează tipul şi amplasarea unui aparat de măsură.

34

Auditul Energetic

Pentru măsurarea debitelor de combustibil gazos se recomandă debitmetrele cu diafragmă, cu turbină şi contoarele volumetrice. Costul informativ al unui astfel de aparat de măsură depinde şi de diametrul conductei pe care se amplasează [6]:

Tabelul 3.1

Costul informativ al debitmetrelor pentru combustibil gazos

Tipul aparatului de măsură a debitului

Diametrul conductei (mm)25 50 80

Cu turbina 1200 USD 1800 USDCu diafragma 200 USD 800 USD

Pentru măsurarea debitelor de abur se recomandă debitmetrele cu diafragmă şi cele tip Vortex. Ele sunt scumpe deoarece necesită instalaţii anexe pentru evacuarea condensatului. Costul lor este cuprins între 2500 şi 10000 USD, în funcţie de mărime.

Pentru măsurarea debitelor de apă sunt recomandate aproape toate tipurile de debitmetre. Temperatura maximă acceptabilă la intrarea în aparat este de 40 oC. Costul unui astfel de aparat este cuprins între 200 şi 600 USD şi creşte cu peste 50% în cazul în care temperatura apei este mai mare. Costul unui debitmetru electromagnetic poate ajunge până la 2000 USD.

Pentru măsurarea debitelor de aer comprimat se recomandă debitmetrele cu diafragmă sau alt organ de strangulare, cu turbină şi tip Vortex.

Contoarele de căldură sunt agregate complexe care integrează indicaţiile unui debitmetru şi a doua termometre. Precizia lor depinde de precizia debitmetrului şi de mărimea diferenţei de temperatură între intrarea şi ieşirea agentului termic din conturul respectiv. Costul este relativ ridicat şi anume 2000 - 5000 USD, în funcţie de mărimea consumului şi natura agentului termic.

Instalarea corectă a aparatelor de măsură este importantă deoarece ea poate influenţa atât precizia măsurării cât şi fiabilitatea aparatului.

Legătura între aparatele de măsură şi centrul de colectare şi prelucrare a datelor măsurate se poate realiza în mai multe feluri:

- indicaţiile aparatului de măsură sunt citite de către un operator, înscrise pe o fişă tip şi transmise sub această formă la centrul/locul de prelucrare unde sunt descărcate manual;

- unul sau mai multe aparate de măsură sunt cuplate cu un sistem portabil de achiziţie a datelor, care după depăşirea capacităţii sale de înmagazinare este înlocuit cu alt aparat şi dus de către un operator la centrul de prelucrare pentru descărcare automată;

- în întregime automat.Numărul şi calitatea aparatelor de măsură aflate iniţial în dotarea unei

organizaţii este proporţional cu interesul manifestat pentru eficienţa energetică.Experienţa acumulată în Marea Britanie arată că, într-o primă etapă de

analiză a sistemului informaţional intern, prin suplimentarea raţională a numărului de aparate de măsură se obţin economii de circa 3 - 7 % din factura energetică

35


iniţială a organizaţiei. Aceste cifre sunt luate de obicei în calcul la stabilirea sumei totale pe care organizaţia este dispusă să o cheltuiască pentru îmbunătăţirea sistemului său de măsură şi transmitere a informaţiilor.

Monitorizarea consumurilor de purtători de energie (combustibili, energie electrică şi termică, apă industrială, aer comprimat) nu constă doar în simpla măsurare/înregistrare a cantităţilor şi eventual a parametrilor de livrare în scopul facturării. Frecvenţa citirilor, tipul înregistrărilor şi eventual concepţia sistemului automat de achiziţie şi transmitere a datelor trebuie adaptate atât necesităţilor controlului facturării cât şi analizei periodice (ciclice) a evoluţiei consumului de energie în raport cu principalii factori de influenţă.

Trebuie subliniat încă de la început faptul că numărul şi calitatea aparatelor de măsură, precum şi prezenţa şi complexitatea sistemului automat în care acestea sunt integrate nu pot înlocui lipsa de preocupare şi de organizare a factorului uman pentru urmărirea, analiza evoluţiei consumurilor energetice şi în final reacţia de autoreglare.

Nici cel mai evoluat sistem informatic off-line nu produce de la sine economii de energie. Un responsabil cu energia care dă dovadă de iniţiativă şi competenţă poate apela la metode aproximative (deductive sau estimative) acolo unde nu dispune de aparate de măsură. El poate obţine rezultate bune şi cu un sistem manual de citire, transmitere şi prelucrare a informaţiilor. Importantă este însă existenţa unui angajament la toate nivelurile de competenţă şi autoritate ale organizaţiei pentru utilizarea şi valorificarea acestor informaţii [5].

Instalarea unor noi aparate de măsură şi/sau conectarea lor la o reţea de achiziţie automată poate fi realizată fie cu forţe proprii, fie de către o companie specializată. Dezvoltarea întregului sistem informaţional al organizaţiei trebuie gândită în perspectivă şi trebuie să se integreze în strategia generală.

3.2 BILANŢUL ENERGETIC

Un bilanţ energetic, la fel ca şi un bilanţ contabil, are în raport cu un contur dat numai două capitole: intrări şi ieşiri. Trebuie precizat faptul că aceasta presupune ignorarea proceselor care au loc în interiorul conturului analizat şi a relaţiilor şi interdependenţelor între componentele sale. Conturul analizat este considerat deci o "cutie neagră". Dacă se doreşte o analiză mai detaliată a sistemului, se restrânge conturul de bilanţ la fiecare dintre componentele sale şi se întocmesc bilanţurile fiecăreia dintre aceste componente (subsisteme), considerate la rândul lor "cutii negre". Acestea se însumează apoi algebric, ţinându-se seama de relaţiile între ele, o anumită mărime putând constitui intrare pentru un subsistem şi ieşire pentru un altul.

36

Auditul Energetic

Este important ca încă de la început să se definească şi să se precizeze următoarele aspecte: conturul general de bilanţ, gradul de detaliere a sistemului analizat, precum şi categoriile de fluxuri energetice (natura conţinutului energetic al fluxurilor de masă) care sunt urmărite la întocmirea bilanţului: căldura fizică şi latentă, puterea calorifică, efectul termic al reacţiilor chimice, lucrul mecanic, energia potenţială, energia electrică etc.

Reprezentarea grafică a rezultatelor obţinute prin întocmirea bilanţului se face de obicei cu ajutorul diagramelor Sankey. Este o metodă simplă şi sugestivă, accesibilă atât specialiştilor cât şi nespecialiştilor.

Lucrarea de faţă nu îşi propune să fie un îndreptar pentru calculul sau determinarea pe alte căi a termenilor unui bilanţ energetic. Există deja lucrări publicate şi normative care prezintă în detaliu aceste aspecte. Ele conţin şi o serie de mărimi auxiliare necesare calculului (călduri specifice, entalpii, călduri latente, călduri de formare, metodologii de calcul al pierderilor de energie etc.).

Întocmirea bilanţului energetic necesită de cele mai multe ori întocmirea în prealabil a unui bilanţ material, ai cărui termeni pot servi drept bază de calcul pentru anumite fluxuri de energie intrate sau ieşite din conturul de bilanţ.

Trebuie avut în vedere faptul că unele categorii de fluxuri energetice care intră într-un contur dat trebuie luate în considerare la întocmirea bilanţului energetic deşi nu sunt incluse în factura energetică. Ele pot să apară în evidenţa contabilă a organizaţiei la alte capitole, deoarece conţinutul lor energetic este neglijat din punct de vedere comercial. Valoarea lor se regăseşte însă într-un fel sau altul în costurile totale de producţie.

37

3.3 ANALIZA INTERNĂ

Situaţia definită cu ajutorul indicatorilor de eficienţă energetică este apoi supusă unei analize interne. Analiza internă urmăreşte în paralel două aspecte diferite, dar la fel de importante:

a) modul de funcţionare a sistemului informaţional în ansamblul său, incluzând întreg lanţul de măsură, transmitere, înregistrare, prelucrare şi valorificare a datelor;

b) gradul de valorificare a fluxurilor de energie intrate în conturul general de bilanţ.

Analiza modului în care a fost conceput şi funcţionează sistemul informaţional intern poate conduce la recomandări ca:

suplimentarea numărului de traductoare si aparate de măsură; reorganizarea modului de citire, de înregistrare şi de transmitere a

datelor; elaborarea unor formulare tip pentru citirea, înregistrarea şi transmiterea

datelor; implementarea unui sistem automat sau semiautomat de achiziţie a

datelor măsurate; elaborarea unui algoritm unic de prelucrare a datelor; stabilirea unei noi formule de prezentare a raportului.Eficienţa sistemului informaţional se reflectă în eficienţa energetică realizată

în interiorul conturului de bilanţ analizat. Trebuie totuşi subliniat faptul că sistemul furnizează informaţii care nu pot fi valorificate decât prin voinţa şi acţiunile personalului de exploatare şi ale conducerii organizaţiei.

Evaluarea eficienţei energetice se poate face în mai multe moduri, în funcţie de natura activităţii desfăşurate în interiorul conturului de bilanţ. Cel mai rapid mod de evaluare se bazează pe indicatori de tipul consumului specific de energie. Orice altă metodă sau oricare alt indicator de performanţă, absolut sau specific, ale căror utilizare conduce la obţinerea de rezultate pozitive, sunt acceptabile.

Analiza internă complectează imaginea de ansamblu a conturului de bilanţ şi demarează printr-un chestionar care poate cuprinde întrebări ca:

1. Cine răspunde de managementul energiei în organizaţia respectivă (nume, funcţie, calificare, experienţă, numărul de persoane din care este format colectivul pe care îl conduce etc.)?

2. In faţa cui răspunde acesta, cât de dese sunt şi ce conţin rapoartele sale ?3. Cum este organizată măsurarea fluxurilor de energie care intră în

conturul general de bilanţ (număr de aparate de măsură, amplasare, frecvenţă de citire/înregistrare, clasă de precizie etc.)?

4. Sunt aceste aparate de măsura adecvate, precise şi fiabile?5. Un sistem central de achiziţie automata a datelor ar fi eficient economic?

Auditul Energetic

6. Rezultă în urma analizei o relaţie directă între consumul de energie şi volumul activităţii prestate (producţie, vânzări, timp de lucru)?

7. Cât de des este calculat şi cui este raportat consumul specific de energie?8. S-au stabilit limite ale consumului lunar sau anual de energie (detalii)?9. Există o prognoză a consumului de energie sau un buget limită pentru

energie?10. Urmărirea consumurilor energetice se practică la intervale regulate şi în

mod organizat?11. Există stabilit un program de măsuri de conservare a energiei la nivelul

organizaţiei?12. A stabilit conducerea executivă obiective în scopul reducerii facturii

energetice?13. Ce paşi au fost făcuţi în vederea recuperării şi reciclării resurselor

energetice secundare, în ipoteza că acestea sunt cunoscute şi inventariate?

14. Termenii contractelor de livrare a energiei (modalităţile de tarifare) sunt convenabili şi corespunzători specificului organizaţiei ?

Analiza gradului de valorificare a energiei intrate în conturul de bilanţ implică o analiză a eficienţei energetice a fiecăruia dintre subansamblele care alcătuiesc sistemul şi are trei planuri:

analiza oportunităţii şi eficienţei eventualelor etape de conversie internă a energiei intrate în interiorul conturului general de bilanţ (centrala termică, centrala electrică de termoficare, staţiile şi transformatoarele electrice, gospodăria de aer comprimat şi staţia centrală de pompare a apei alcătuind fiecare în parte câte un subsistem transformator de energie);

analiza oportunităţii, compatibilităţii şi eficacităţii schimburilor de energie între subsistemele identificate în interiorul conturului general de bilanţ (consumatori finali sau transformatori interni de energie);

analiza eficienţei fiecăruia dintre utilizatorii finali ai energiei provenite din surse exterioare sau interioare.

Analiza se bazează şi pe stabilirea în prealabil a existenţei, naturii şi potenţialului eventualelor resurse energetice secundare, pentru care trebuie găsite soluţii de valorificare în condiţii economice în interiorul sau în exteriorul conturului general. Inventarierea acestora este practic obligatorie pentru finalizarea analizei interne, deoarece constituie etapa premergătoare întocmirii programului de măsuri de conservare a energiei.

Un aspect important în acţiunea de evaluare a eficienţei energetice este analiza tehnologiilor utilizate în interiorul conturului de bilanţ. Acest aspect al analizei se bazează în special pe comparaţii cu alte organizaţii având acelaşi profil de activitate, pe informaţiile disponibile în literatura de specialitate şi alte asemenea informaţii, a căror procurare este de competenţa responsabilului cu energia.

Impactul organizării şi planificării activităţii în interiorul sistemului analizat (număr de personal pe fiecare schimb, număr de zile lucratoare pe săptămâna,

39


programarea reparaţiilor şi concediilor, modul şi gradul de încărcare a utilajelor şi agregatelor etc.) asupra mărimii şi modului de variaţie a consumurilor de energie, deci şi asupra cheltuielilor cu energia, constituie un alt element al analizei interne.

Colectivul în sarcina căruia intră analiza internă trebuie să includă unul sau mai mulţi reprezentanţi ai organizaţiei. Analiza internă nu poate fi făcută decât din interiorul organizaţiei.

40

3.4 MĂRIMI DE INTRARE ŞI INDICATORI DE PERFORMANŢĂ

Analiza eficienţei energetice cu ajutorul indicatorilor de performanţă se poate face la diferite niveluri. La nivelul economiei mondiale, continentale sau naţionale se pot calcula indicatori energetici globali pe baza datelor disponibile în statistici. Aceşti indicatori integrează informaţii privind un număr mare de procese diferite de consum de energie, situaţie în care se recurge în mod obişnuit la exprimarea valorică a volumului activităţii economice.

Pe măsură ce gradul de agregare scade către nivelul întreprinderii, secţiei sau chiar al unui anumit utilaj, apar condiţiile efectuării unor analize tehnice pe baza unor indicatori de consum al energiei exprimaţi în unităţi fizice.

Eficienţa energetică şi indicatorii care o exprimă trebuie totuşi considerate din perspectiva mai largă a eficienţei şi rentabilităţii economice. O măsură având ca scop reducerea consumului de energie va fi aplicată numai dacă s-a dovedit că ea va produce rezultate economice pozitive pentru organizaţie (scăderea costurilor de producţie, creşterea productivităţii etc).

Lucrarea de faţă pune accentul pe analiza eficienţei energetice la nivelul consumatorilor finali, în continuare fiind prezentate cu precădere aspectele caracteristice acestui nivel.

3.4.1 Date de intrare ale bilanţului material şi energetic

Întocmirea bilanţului material şi energetic al unei activităţi productive presupune mai întâi stabilirea precisă a conturului în interiorul căruia aceasta se desfăşoară, numit contur de bilanţ, suprafaţă sau volum de control. Conturul poate cuprinde o întreagă organizaţie (companie, grup, trust etc.) care are filiale în diverse locuri, o întreprindere, o secţie de producţie, un lanţ tehnologic, o clădire sau un agregat tehnologic. El poate cuprinde elemente care nu sunt neapărat situate pe acelaşi amplasament, dar între care există legături materiale (cabluri de forţă, conducte, instalaţii sau sisteme de transport etc.).

În raport cu conturul de bilanţ stabilit se definesc categoriile de intrări şi ieşiri din acest contur.

Tabelul 3.2

Categorii de mărimi de intrare şi de ieşire dintr-o activitate productivă

Intrări în contur Ieşiri din conturResurse primare RP(materiale şi energetice)

Resurse secundare RS(materiale şi energetice)

Energie direct utilizabilă EDU Pierderi directe de energie PDEProdusul principal PP


Odată definite, fluxurile sau cantităţile de masă sunt apoi cuantificate fie prin măsurare, fie prin calcule. Pe baza lor se determină o parte din termenii bilanţului energetic (căldurile sensibile, efectele termice ale reacţiilor chimice etc.).

Bilanţul energetic al procesului analizat poate fi exprimat matematic prin relaţia:

3.

unde WREP reprezintă conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de energie primară, WEDU reprezintă conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de energie direct utilizabilă, WPP reprezintă conţinutul de energie al produsului principal, WRES

reprezintă conţinutul de energie al fluxului sau fluxurilor de resurse energetice secundare, WPDE reprezintă fluxul de energie pierdută direct în mediul ambiant iar WACU reprezintă cantitatea de energie pierdută prin efect de acumulare. Ultimul termen apare doar în cazul proceselor discontinue, mărimea sa putând fi în anumite cazuri semnificativă iar în altele neglijabilă.

Termenii bilanţului energetic pot fi exprimaţi, după caz, în kW sau kJ.Resursele materiale pot fi în acelaşi timp şi resurse energetice, având valoare

energetică sau un anumit conţinut de energie, pot fi de diverse feluri şi se pot prezenta în diverse moduri. În general, prin resurse energetice primare sau energie primară se înţeleg substanţe combustibile convenţionale, în timp ce prin energie direct utilizabilă se înţelege o formă de energia rezultată de obicei prin conversia energiei primare, care poate fi consumată ca atare: energia electrică; energia mecanică (transmisă în general prin intermediul unui arbore motor); căldură (transmisă prin intermediul unui agent termic sau prin radiaţie).

Din conturul de bilanţ considerat iese în primul rând produsul principal, care este scopul activităţii productive analizate. În cele mai multe cazuri, pe lângă acesta mai ies şi unul sau mai multe produse secundare, denumite după caz deşeuri, reziduuri sau resurse secundare (materiale şi/sau energetice). Trebuie precizat că produsul principal poate avea şi el un anumit conţinut de energie.

Pierderile directe de energie ale conturului constau în căldura transmisă mediului înconjurător prin pereţii componentelor a căror temperatură este mai mare decât temperatura ambientului.

Resursele secundare materiale sunt importante numai pentru faptul că determină eficienţa materială a procesului (exprimată prin cantitatea de resurse materiale primare care se regăseşte în produsul principal). Analiza eficienţei energetice a unui proces, respectiv a conturului care îl defineşte, porneşte în primul rând de la cantitatea şi calitatea resurselor energetice secundare disponibilizate în raport cu conturul stabilit.

Resursele energetice secundare (res) reprezintă cantităţi/fluxuri de energie de orice fel, rezultate dintr-o activitate productivă şi care nu mai pot fi reciclate (reutilizate sau valorificate direct tot în activitatea respectivă) decât prin modificări

42

Auditul Energetic

aduse instalaţiilor aflate în conturul de bilanţ respectiv. Ele pot fi clasificate în funcţie de conţinutul de energie în patru categorii distincte:

Combustibile; Termice; De suprapresiune; Cinetice.Res combustibile pot fi întâlnite în stare gazoasă (gaz de cocs, gaz de furnal,

gaze eliminate ca purjă dintr-o instalaţie de sinteza), lichidă (leşie) sau solidă (deşeuri lemnoase, paie). Indiferent de starea de agregare, ele se caracterizează prin compoziţia şi puterea lor calorifică.

Res termice pot fi agenţi termici fluizi (apă, aer, gaze de ardere, gaze de proces, abur uzat) sau substanţe solide (laminate, piese şi materiale tratate termic, cocs fierbinte, zgură). Ele se caracterizează prin nivelul de temperatură cu care ies din conturul de bilanţ, dar şi prin capacitatea de a transfera această căldură sensibilă sau latentă unui alt mediu.

Res de suprapresiune sunt în general gaze care au o presiune mai mare decât presiunea atmosferică.

Res cinetice sunt cunoscute şi sub denumirea de mase inerţiale frânate.Res care ies dintr-un contur de bilanţ oarecare pot cumula mai multe astfel de

caracteristici. De exemplu, un flux de gaze evacuat dintr-un contur poate avea în compoziţia sa elemente combustibile (gaz metan, oxid de carbon, bioxid de sulf), poate avea o temperatura şi eventual o presiune mai mari decât acelea ale mediului ambiant (atmosferei).

Valorificarea res în interiorul conturului de bilanţ din care provin presupune modificarea procesului tehnologic sau a cel puţin unuia dintre echipamentele care compun instalaţia. Ea se numeşte recuperare internă sau interioară şi are ca efect reducerea consumului de energie primară sau direct utilizabilă la nivelul propriului contur de bilanţ. Acest mod de valorificare a res (cunoscut şi sub denumirea de reciclare) nu este întotdeauna tehnic posibil şi/sau avantajos din punct de vedere economic.

Valorificarea res în afara conturului de bilanţ din care provin se numeşte recuperare externă sau exterioară şi are ca efect economisirea unei cantităţi sau a unui flux de energie primară sau direct utilizabilă. Soluţia necesită un consumator (un debuşeu) aflat cât mai aproape de sursa res, deoarece transportul la distanţe mari este de obicei cu atât mai puţin avantajos din punct de vedere economic cu cât intensitatea (densitatea) energetică a res este mai mică. Consumatorul potenţial trebuie să prezinte o cerere de energie compatibilă cu caracteristicile res disponibile (natură, simultaneitate, mod de variaţie în timp, parametrii, etc.). Dacă compatibilitatea este parţială, res va constitui doar una dintre sursele de alimentare cu energie ale consumatorului respectiv, care pot fi utilizate simultan sau succesiv.

Oportunitatea şi gradul de recuperare al res sunt întotdeauna rezultatul unei analize tehnico-economice, care exprimă o anumită situaţie într-un anumit context. Modificarea contextului poate infirma o soluţie de recuperare în totalitate sau numai într-o anumită proporţie. Acest lucru trebuie subliniat, deoarece anumite

43


soluţii practicate cu succes în alte părţi nu sunt în mod obligatoriu la fel de eficiente şi în condiţiile actuale din România şi invers.

Existenţa unor res valorificate influenţează mărimea cheltuielilor absolute şi specifice cu energia aferente produsului sau activităţii respective, deoarece valoarea conţinutului util de energie al res se deduce din totalul facturii energetice. În cazul unei activităţi complexe (mai multe produse sau mai multe activităţi în interiorul aceluiaşi contur de bilanţ) lucrurile se complică, deoarece reducerea totală a cheltuielilor cu energia trebuie defalcată pe fiecare produs sau fiecare activitate.

3.4.2 Indicatori de eficienţă energetică

Eficienţa energetică a fost separată în mod artificial de rentabilitate în condiţiile economiei socialiste de comandă, în care deciziile economice majore aveau la bază argumente de altă natură (ideologice, politice etc.). Diferenţa între preţurile stabilite pentru diferitele produse prin planificare centralizată şi costurile lor reale de producţie sau de achiziţie nu permitea stabilirea prin calcul a rentabilităţii reale a unei activităţi sau a unei soluţii tehnice. În aceste condiţii, criteriile energetice de apreciere au permis compararea unor variante pe baze reale. Aceste criterii au avut la bază o serie de indicatori absoluţi sau specifici.

Analiza energetică pe bază de bilanţ a unei activităţi economice oferă posibilitatea punerii în evidenţă a potenţialului de economisire a energiei în cadrul respectivei activităţi. Acest lucru este posibil prin compararea consumului de energie realizat cu valorile alese ca referinţă. Nivelul de referinţă al consumului de energie poate fi, de exemplu, valoarea obţinută utilizând cele mai bune tehnologii dezvoltate pe plan mondial, sau cea obţinută utilizând doar acele tehnologii care s-au dovedit economic eficiente. Comparaţia se poate face, de asemenea, raportându-ne la rezultatele obţinute într-o perioadă anterioară.

Pentru a elimina influenţa variaţiei volumului de activitate şi a structurii producţiei asupra procesului analizat, este necesară calcularea unor indicatori specifici de eficienţă energetică. Aceştia măsoară cantitatea de energie necesară pentru realizarea unei singure unităţi în care se exprimă volumul activităţii analizate. În funcţie de modul de exprimare a volumului activităţii, indicatorii de eficienţă energetică pot fi :

- Valorici;- Fizici.

În prezent se constată o tendinţă de utilizare a indicatorilor valorici în defavoarea celor fizici. Faptul se explică prin caracterul sintetic al indicatorilor valorici, care concentrează şi exprimă influenţele mai multor factori.

Principalul indicator fizic care caracterizează eficienţa energetică a unei activităţi este consumul specific de energie pe unitatea de măsură a volumului acestei activităţi. În cazul unui singur flux de energie intrat în conturul de bilanţ, definiţia consumului specific de energie este simplă şi uşor de aplicat. Situaţia se complică în cazul mai multor intrări, reprezentând fluxuri de purtători de energie

44

Auditul Energetic

de mai multe feluri (energie primară şi energie direct utilizabilă). În aceasta situaţie, pentru a putea fi comparat, conţinutul de energie al fiecăruia dintre fluxurile intrate trebuie echivalat cu un singur fel de energie, care în majoritatea cazurilor este energie primară (echivalent combustibil convenţional). Raportul de echivalare este specific fiecărui caz în parte şi trebuie bine justificat. Din acest motiv, consumul specific de energie primară echivalent este proporţional doar în anumite limite (cu o anumită marjă de eroare) cu principalul indicator valoric de eficienţă energetică şi anume cheltuielile specifice cu energia pe unitatea de măsură a volumului activităţii.

Un alt indicator fizic de eficienţă energetică mult întrebuinţat este randamentul energetic, definit ca orice alt randament ca raportul între efectul util şi efectul consumat. Dacă efectul consumat este mai uşor de exprimat, efectul util este dificil de definit pentru procesele de consum final de energie. El este de aceea un indicator specific mai ales pentru procesele de transformare a energiei şi mai puţin pentru cele de consum final.

Alegerea unui anumit indicator de eficienţă energetică se face de la caz la caz, în funcţie de interesele, situaţia particulară sau contextul în care se desfăşoară activitatea analizată. Trebuie menţionat faptul că un singur indicator şi anume cheltuielile specifice cu energia, element component al costului de producţie, reflectă în mod sintetic şi în ansamblu situaţia eficienţei energetice într-un contur dat. Restul indicatorilor amintiţi mai sus evidenţiază numai anumite aspecte.

Toţi aceşti indicatori se determină în urma întocmirii auditului energetic al conturului analizat, alcătuit pe o perioada suficient de lungă, cel puţin egală cu un ciclu de fabricaţie, pentru ca valoarea astfel obţinută să aibă relevanţă.

Pentru stabilirea valorilor de referinţă ale indicatorilor de eficienţă, practica recomandă ca datele utilizate să acopere un întreg an calendaristic sau financiar, cu excepţia cazurilor în care ciclul de fabricaţie depăşeşte această perioadă.

Rezultatele obţinute prin întocmirea auditului energetic au caracter cantitativ, reflectând consecinţele primului principiu al termodinamicii. Pentru complectarea lor cu aspectele calitative absolut necesare unei analize tehnice este necesară recurgerea la bilanţul exergetic. Bilanţurile exergie-anergie pun în evidenţă limitele capacităţii de transformare a unui tip de energie în altul şi consecinţele celui de-al doilea principiu al termodinamicii asupra eficienţei energetice a conturului analizat. Din acest tip de bilanţ rezultă indicatorul numit randament exergetic.

Notând cu VA volumul activităţii şi considerând pentru simplificare că energia direct utilizabilă a fost în prealabil echivalată în energie primară, consumul specific total (global) de energie Cse se calculează cu relaţia:

3.2

Mărimea consumului specific total de energie exprimă intensitatea energetică a unei activităţi sau a unui produs. În cazul în care produsul este obţinut la capătul unui lanţ tehnologic, se poate recurge şi la consumul specific cumulat de energie

45


primară înglobată în unitatea de produs, indicator care caracterizează întregul lanţ tehnologic sau o anumită filieră de producţie.

Se pot determina consumuri specifice pentru obţinerea unităţii de produs final, defalcate pe forme de energie, pe tipuri de purtători, pe nivele de parametrii ai acestora, în funcţie de interesul sau aspectele urmărite. De exemplu, se pot determina consumuri specifice de:

combustibil gazos, lichid, solid, echivalent (convenţional); energie electrică, energie termică (sub formă de abur, apă fierbinte, apă caldă); apă; aer comprimat.Consumul cumulat de energie primară înglobată, absolut sau specific

(raportat la unitatea de măsură a volumului activităţii), cunoscut şi sub denumirea de conţinut absolut sau specific de energie al unui produs, caracterizează gradul de valorificare a resurselor energetice pentru întregul lanţ tehnologic sau pentru un ciclu complect de fabricaţie. Mărimea sa include consumurile de energie primară aferente următoarelor componente:

- obţinerii resurselor materiale consumate pe întreg lanţul tehnologic;- funcţionării în condiţii normale a tuturor instalaţiilor şi agregatelor

incluse în lanţul tehnologic;- transportului resurselor materiale şi produselor intermediare;- echivalentului în energie primară al uzurii mijloacelor fixe care

contribuie, direct sau indirect, la realizarea produsului respectiv.Calculul consumului cumulat de energie înglobată în unitatea de produs este

cu atât mai complicat cu cât procesul tehnologic este mai extins şi include mai multe etape. Importanţa determinării corecte a consumurilor specifice energetice este legată de mai multe considerente.

Criteriul consumurilor energetice minime, absolute sau specifice, poate constitui un element decisiv în procesul adoptării unei noi tehnologii sau în selectarea unei alternative dintr-o gamă de oferte.

Pentru un anumit contur dat, optimizarea consumurilor energetice, absolute sau specifice, se impune tot mai pregnant în cadrul strategiei de dezvoltare a unei organizaţii, deoarece constituie şi o măsură de modernizare şi creştere a eficienţei activităţii.

În luarea unei decizii privind implementarea unei tehnologii noi sau în compararea mai multor procese tehnologice care au acelaşi rezultat final, mărimea consumurilor energetice, absolute sau specifice, nu constitue un criteriu final şi deci nu are un caracter absolut, dar constituie parte integrantă a unei analize globale, care corelează o multitudine de factori de natură diferită.

Factorii de natură economico-financiară sunt preţurile materiilor prime şi ale purtătorilor de energie, influenţează situaţia financiară şi comercială a întreprinderii industriale. Factorii cu caracter politico-economic şi social influenţează la rândul lor mărimea şi structura producţiei. Politica întreprinderii industriale şi puterea economică a acesteia au un rol determinant în producţia realizată. Nu trebuie

46

Auditul Energetic

neglijat nici factorul social, structura producţiei putând fi dictată de impactul acesteia asupra populaţiei, de gradul de acceptabilitate al acesteia, în funcţie de structura socio-profesională a populaţiei la un moment dat.

Caracterizarea unei întreprinderi industriale din punct de vedere energetic se poate face şi prin următoarele tipuri de consumuri complexe absolute sau specifice de energie:

consumul complex pentru realizarea producţiei, absolut sau specific, care se referă la suma fluxurilor de energie primară şi direct utilizabilă intrate în procesele de consum final pentru realizarea producţiei;

consumul absolut sau specific pentru realizarea produsului x, care se referă la suma fluxurilor de energie primară şi direct utilizabilă intrate numai în conturul de bilanţ în care se realizează produsul x;

Valorile consumurilor energetice care caracterizează centrele de consum sau întreprinderea industrială în ansamblu pot fi:

valori standard, care reprezintă valorile consumurilor energetice, pentru un anumit centru de consum care operează în condiţii normale, estimate pe baza tuturor datelor disponibile la un moment dat;

valori obiective sau optime, prevăzute a fi realizate ulterior prin implementarea îmbunătăţirilor propuse.

3.5 VALORIFICAREA REZULTATELOR AUDITULUI ENERGETIC

Scopul întocmirii unui audit energetic poate fi unul dintre următoarele: evaluarea eficienţei energetice în interiorul unui contur la un moment dat şi

întocmirea unui plan de măsuri pe termen mediu, conţinând o serie de propuneri concrete justificate economic pentru îmbunătăţirea situatiei existente;

monitorizarea continuă a consumurilor de energie şi utilităţi în scopul evaluării şi ameliorării eficienţei energetice şi în final a minimizării cheltuielilor specifice cu energia;

evaluarea soluţiei tehnice şi a condiţiilor de alimentare cu energie (conţinutul contractelor de furnizare, mod de tarifare etc.) în vederea minimizării facturii energetice pe termen lung (cel puţin 10 ani).

În oricare din cele trei cazuri, consecinţele întocmirii auditului energetic se pot materializa în eventuale modificări ale soluţiei de alimentare sau a naturii purtătorilor de energie preluaţi din exterior, în schimbarea concepţiei de utilizare a energiei şi/sau a tehnologiilor care stau la baza activităţilor din interiorul conturului dat.

Scopul şi mai ales consecinţele întocmirii unui audit energetic depind de stadiul în care se găseşte conturul analizat sub aspectul managementului energiei şi de contextul economic şi financiar în care organizaţia îşi desfăşoară activitatea.

47


3.5.1 Întocmirea planului de măsuri privind creşterea eficienţei energetice într-un contur la un moment dat

Întocmirea unui plan de măsuri adaptat la specificul activităţii, corelat cu strategia de dezvoltare şi cu situaţia financiară a organizaţiei şi care să ţină seama şi de posibilităţile reale de înţelegere, asimilare şi aplicare în practică a măsurilor de către întregul personal necesită multă experienţă şi cunoştiinţe care depăşesc de multe ori capacitatea existentă în interiorul organizaţiei.

În aceste cazuri este recomandabilă recurgerea la serviciile unei companii de consultanţă specializate, ale cărei realizări sunt cunoscute şi apreciate. O astfel de abordare asigură şi obiectivitatea absolut necesară într-un asemenea demers şi poate prilejui începutul unei colaborări de lungă durată şi reciproc profitabile.

Măsurile de conservare a energiei sunt de obicei propuse grupat şi etapizat, datorită interdependenţelor de natură tehnologică, limitelor financiare şi chiar psihologice inerente.

În prima etapă sunt prevăzute măsuri care nu presupun cheltuieli mari, dar care pot avea efecte semnificative. Economiile la cheltuielile de producţie astfel obţinute sunt apoi reinvestite în etapa a doua. Procesul de eficientizare evoluează deci pas cu pas. Propunerile care presupun investiţii trebuie să fie fundamentate prin argumente economice, rezultate de exemplu dintr-un studiu de prefezabilitate. Stabilirea priorităţilor într-o astfel de situaţie este de competenţa conducerii executive a unităţii, care are în vedere strategia de dezvoltare pe termen lung şi situaţia financiară a organizaţiei la momentul analizei.

Propunerile de îmbunătăţire constau în operarea de raţionalizări, modificări şi chiar înlocuiri ale componentelor instalaţiilor consumatoare de energie de orice fel cu scopul creşterii eficienţei lor energetice.

Deşi instalaţiile industriale sunt diferite sub aspectul mărimii, scopului şi tehnologiei, soluţiile tehnice sau organizatorice la care se recurge ca urmare a concluziilor unui audit energetic pot fi grupate în următoarele direcţii:

a) modificarea soluţiei de alimentare şi/sau a concepţiei de utilizare a energiei în cadrul întreprinderii;

b) recuperarea avansată a energiei disponibilizate de către fluxul tehnologic (în special a căldurii), pentru care se apelează la tipuri noi de aparate schimbătoare de căldură;

c) înlocuirea parţială sau totală, pentru anumite procese de încălzire, a combustibililor fosili sau a agenţilor termici importaţi (proveniţi din exteriorul conturului de bilanţ al întreprinderii) cu energia electrică, în condiţiile realizării unei economii certe de cheltuieli cu energia pe unitatea de produs;

d) reducerea poluării mediului ambiant, mai ales în cazurile în care aceasta este legată de utilizarea combustibililor naturali sau sintetici;

e) implementarea unor procedee şi tehnici noi, care determină reducerea facturii energetice;

48

Auditul Energetic

f) organizarea producţiei în vederea încadrării într-un sistem avantajos de tarifare a energiei.

Trebuie precizat că aceste direcţii de acţiune nu sunt total independente una faţă de celelalte, modul în care ele se combină urmând a fi exemplificat în cele prezentate mai jos.

În prima categorie de măsuri se înscrie schimbarea soluţiei de alimentare cu energie electrică şi termică prin instalarea unor CET-uri proprii care să înlocuiască alimentarea cu energie electrică şi căldură din exterior, în conformitate cu prevederile legislaţiei naţionale în acest domeniu. Economiile provin în acest caz din diferenţa între facturile energetice în cele doua variante. În cazul dimensionării corecte a capacităţii instalate, economia realizată astfel poate fi semnificativă iar investiţia în CET se amortizează în circa 4 - 7 ani.

O altă direcţie de acţiune manifestată în ultimii ani constă în înlocuirea totală a sistemelor de alimentare centralizată cu căldură utilizând ca agent termic abur de medie sau joasă presiune cu alimentarea locală directă cu gaz natural sau chiar cu energie electrică. În acest fel se elimină pierderile de căldură şi de agent termic inerente reţelelor de distribuţie vechi, concepute în urmă cu 20 - 30 ani. Această tendinţă se manifestă şi la nivelul unor întreprinderi industriale dar şi la nivelul consumatorilor din sectorul terţiar sau a consumatorilor casnici, care nu acceptă o dependenţă totală în raport cu sursa centrală de energie termică.

Categoria a doua de măsuri este răspândită în toate sectoarele industriale şi are ca rezultat fie reciclarea căldurii disponibilizate din motive tehnologice (reintroducerea ei într-o altă etapă a aceluiaşi proces) fie recuperarea externă a acesteia (valorificarea ei în afara procesului din care provine, respectiv alimentarea unui alt consumator aflat în apropiere). Este un concept cunoscut şi aplicat în ţara noastră, dar a cărui eficienţă economică reală nu a putut fi stabilită cu certitudine în condiţiile economiei de comandă. Creşterea preţului energiei primare constituie un argument în favoarea recuperării energiei, în special a energiei disponibilizate din motive tehnologice.

Un prim exemplu în aceasta direcţie îl constituie şi acţiunea de îmbunătăţire a eficienţei valorificării energiei termice într-o uzină chimică, echipată cu o linie de sinteză a acidului azotic de tipul cu o singură presiune. Instalaţia iniţială, construită în deceniul al şaptelea, nu era prevăzută cu mijloace eficiente pentru conservarea energiei.

Un studiu prealabil, efectuat de o firmă de consultanţă specializată, a stabilit patru propuneri de îmbunătăţire a eficienţei energetice, constând în amplasarea a patru recuperatoare de căldură pe fluxul gazelor nitroase şi pe fluxurile de condensat returnat şi de apă de alimentare ale CET [22]. Dintre cele patru schimbătoare, două sunt schimbătoare cu placi, amplasate pe fluxurile de apă, iar al treilea este un schimbător spiral şi serveşte încălzirii apei de adaus (care circulă prin interiorul ţevii în spirală) de la 25 la 75 °C pe seama răcirii gazelor nitroase (care circulă prin exteriorul spiralei) de la 170 la 140 °C, deci în zona punctului de rouă acidă. Costul total al investiţiei şi instalării noilor aparate s-a ridicat la 550000

49


GBP, termenul brut de recuperare al investiţiei, calculat după un an de funcţionare în noile condiţii, fiind mai mic de trei ani.

Compania British Sugar plc a hotărât extinderea unei linii de concentrare prin vaporizare a soluţiei de zahăr în apă, prin adăugarea unei a şasea trepte de vaporizare [23]. Noul aparat are suprafaţa de schimb de căldură alcătuită din plăci tip Alfa Laval EC500. Acţiunea a avut ca scop şi testarea performanţelor noului tip de vaporizator, care a realizat un coeficient global mediu de schimb de căldură de

990W/m2K faţă de 450W/m2K cât realizează tipul clasic de vaporizator (Roberts). Economia de energie realizată prin instalarea noului aparat este estimată la cel puţin 65GJ/an, un al doilea efect benefic constând în creşterea capacităţii de producţie de la 6000t/zi la 7200t/zi. Efectele însumate conduc la un termen de recuperare a investiţiei în noul aparat de circa 3-4 ani.

Între rezultatele bune obţinute cu sprijinul financiar al EEO se află şi recircularea căldurii sensibile şi latente a aerului umed evacuat dintr-un uscător de hârtie al companiei britanice Tait Paper, concepută în două trepte. Schimbătoarele de căldură cu rol de recuperatoare sunt amplasate în hota de evacuare a aerului umed, a cărei etanşeitate este bine asigurată împotriva infiltrării aerului rece din exterior.

Primul aparat este destinat preîncălzirii aerului recirculat în interiorul uscătorului, economisindu-se astfel o parte din debitul de abur consumat în bateria principală de încălzire. Al doilea aparat este conceput să preîncălzească aerul proaspăt aspirat în uscător, prin intermediul unui fluid intermediar (amestec apa-glicol). Efectul lui energetic este acelaşi şi constă în reducerea consumului de abur la bateria principală de încălzire.

Întreg sistemul este comandat de un calculator electronic, care centralizează un număr mare de mărimi măsurate în instalaţie. Prelucrarea acestora pe baza unui algoritm de calcul adecvat permite calculul tuturor mărimilor importante pentru bilanţul material şi energetic, pe baza căruia se asigură comanda automată, reglarea şi menţinerea eficienţei energetice şi economice a procesului.

Modificarea instalaţiei s-a realizat în anul 1987 şi a costat în total 420000GBP. Deşi s-au dovedit mai mici decât s-a anticipat, economiile de cheltuieli cu energia au atins 240000 GBP/an, ceea ce conduce la un termen de recuperare a investiţiei de 1,75 ani.

A treia categorie de măsuri se poate regăsi în orice domeniu de activitate, fiind deci mult mai extinsă decât celelalte. Din aceasta cauza, în cadrul acestei categorii se poate stabili o subclasificare corespunzătoare unor domenii restrânse de activitate:

- obţinerea aburului de presiune ridicată din abur uzat prin comprimarea mecanică a acestuia din urmă în procese de încălzire şi concentrare prin vaporizare;

- înlocuirea totală sau parţială a încălzirii pe bază de abur sau combustibili fosili cu încălzirea dielectrică (în câmp electromagnetic de înaltă frecvenţă);

- idem pentru încălzirea prin radiaţie în domeniul infraroşu;

50

Auditul Energetic

- idem pentru încălzirea prin inducţie electromagnetică.Comprimarea mecanică a vaporilor secundari rezultaţi prin concentrarea unor

soluţii apoase se face în general pe seama energiei electrice, compresorul de abur fiind antrenat de un motor electric. Efectele pozitive ale acestei măsuri includ reducerea practic totală a alimentării cu abur a instalaţiei şi reducerea poluării mediului de către cazanul de abur a cărei producţie a fost astfel redusă sau chiar total eliminată.

Eficienţa soluţiei depinde de raportul între presiunea aburului necesar şi presiunea disponibilă a vaporilor secundari. Ea a fost aplicată cu succes în fabrici de zahăr, de bere, abatoare şi alte instalaţii aparţinând sectorului industriei alimentare franceze. Economia de cheltuieli cu energia este estimată la 10 - 12 FRF pentru o tonă de apă evaporată, ceea ce asigură o durată redusă de recuperare a investiţiei într-o asemenea soluţie.

Utilizarea compresorului cu jet (ejector cu abur) în acelaşi scop are un efect similar, reducând debitul de abur primar necesar operaţiei de vaporizare şi cantitatea de căldură evacuată în atmosferă. Diferenţa constă doar în natura energiei care asigură comprimarea.

Compania Cargill UK Ltd., specializată în produse alimentare şi farmaceutice, a aplicat o soluţie similară pentru alimentarea cu abur a instalaţiei de concentrare prin vaporizare a sucului de glucoza. Confruntată cu lipsa unor potenţiali consumatori ai aburului secundar rezultat din proces, care impunea evacuarea căldurii conţinute de acesta în atmosferă prin intermediul unui turn de răcire, compania a hotărât instalarea unui compresor mecanic de abur cu puterea de 500 kW. Investiţia s-a amortizat în circa doi ani de funcţionare.

Utilizarea încălzirii dielectrice, fie în combinaţie cu încălzirea clasică (pe bază de combustibili fosili) fie ca alternativă la aceasta, este legată în special de evacuarea umidităţii din materiale sau produse. Principalul avantaj al procedeului este eficienţa mult superioară, datorată generării căldurii exact în zonele unde este nevoie de ea (în zonele umede), fapt care limitează drastic pierderile de energie şi asigură şi o calitate superioară a produsului uscat, determinată de uniformitatea şi omogenitatea obţinute.

Acestor avantaje li se adaugă facilităţile privind automatizarea proceselor, reducerea personalului de exploatare, reducerea duratelor şi costului întreţinerii şi reducerea poluării mediului direct de către întreprindere. Trebuie arătat că poluarea nu dispare, fiind transferată centralelor electrice.

TBA Industrial Products Ltd. este o companie specializată în producerea materialelor textile diverse. Operaţia de impregnare a unor ţesături implică uscarea acestora, realizată iniţial în uscătoare cu recirculare încălzite cu abur cu presiunea de 10 bar. În afara unor deficienţe legate de circulaţia materialului prin uscător, s-a considerat că încălzirea clasică este ineficientă în special în ultima parte a uscătorului, unde conţinutul de umiditate al materialului este scăzut [21].

Cu sprijinul material al EEO, compania a comandat un studiu privind posibilităţile de creştere a eficienţei utilizării energiei. Printre alte măsuri, consultantul a propus modificarea constructivă a uscătorului, înlocuirea încălzirii

51


cu abur prin încălzire directă cu gaz natural şi implementarea în ultima sa parte a unui generator de radiofrecvenţă pentru încălzirea dielectrica.

Modificarea a fost realizată în 1989, în timpul unei opriri planificate. Costul total s-a ridicat la 212000 GBP, iar beneficiile rezultate în urma modificării sunt estimate la 75000 GBP/an. Ele includ efectele economiei de energie (9750 GBP/an) şi creşterii capacităţii de producţie (750000 GBP/an), conducând la o durată brută de recuperare a investiţiei de 2,3 ani.

Goodson Lighting Ltd. produce obiecte ceramice de dimensiuni relativ reduse, dar având o formă complexă. Uscarea lor avea loc iniţial într-un cuptor încălzit cu combustibil lichid. Un studiu efectuat de o firmă specializată de consultanţă energetică a recomandat înlocuirea acestuia cu o instalaţie de încălzire dielectrică cu microunde sub vid. Modificările s-au efectuat în anul 1990 şi au costat 595000 GBP. Ele au vizat şi instalaţia de fasonare a obiectelor, care a fost automatizată. Beneficiile rezultate în urma modificărilor sunt datorate mai multor factori:

- creşterii capacităţii de producţie cu circa 8 %, datorată reducerii perioadei de revizii şi reparaţii;

- reducerii consumului specific de energie primară de la 13,5 la 3,65 GJ/t, care a determinat o reducere a cheltuielilor cu energia de la 51 la 40 GBP/t;

- reducerii forţei de muncă necesare funcţionarii instalaţiei;- reducerea pierderilor de materie primă la fasonare.Toţi aceşti factori conduc la o durată de recuperare a investiţiei estimată între

1,9 si 3,8 ani (depinzând de durata anuală de funcţionare a instalaţiei).Unele produse zaharoase (jeleurile, caramelul şi piureurile de fructe) sunt

termosensibile şi nu pot fi pasteurizate prin procedee tradiţionale. De aceea, în cazul lor se recurge la încălzirea dielectrică cu microunde. Chiar dacă consumul specific de energie creşte puţin, faptul este în întregime compensat prin creşterea productivităţii, reducerea cheltuielilor de întreţinere şi reparaţii şi nu în ultimul rând prin creşterea calităţii organoleptice a produselor astfel obţinute.

Încălzirea avansată a aerului insuflat în cubilou pe seama energiei electrice este o soluţie tehnică nouă.

Funcţionarea cubiloului (agregatul de elaborare a fontei pentru piese) presupune insuflarea continuă a unui debit de aer, a cărui temperatură poate fi apropiată de aceea a mediului ambiant al cubiloului sau poate atinge câteva sute de grade Celsius. Încălzirea aerului insuflat se face prin recircularea căldurii sensibile şi a puterii calorifice a gazelor evacuate din cubilou. Temperatura maximă pe care o poate atinge aerul încălzit astfel nu depăşeşte 500 °C. Studii întreprinse de mai multe companii franceze interesate (Automobiles Peugeot, Societe Armoricane de Fonderie, Fiday Gestion) au arătat că temperatura aerului insuflat poate fi ridicată în condiţii avantajoase sub aspect economic până la 850 - 950 °C prin încălzire cu plasmă generată electric [16]. Efectul pozitiv constă în reducerea consumului de cocs metalurgic cu circa 75 kg pentru fiecare MWh, ceea ce se traduce printr-o economie de cheltuieli de 50 - 70 FRF/tona de fontă.

52

Auditul Energetic

Calitatea produselor metalice depinde în mare parte de modul de elaborare a metalului, mai precis de temperatura şi omogenitatea băii metalice şi de cantitatea de impurităţi rămase în compoziţia metalului obţinut. Luând în considerare şi efectul poluării mediului prin gazele rezultate din arderea combustibililor fosili, recurgerea la încălzirea electrică în procesul de elaborare al metalelor şi aliajelor devine o soluţie acceptabilă. Recurgerea la topirea inductivă atât în metalurgia fierului cât şi în cea neferoasă asigură în toate cazurile o calitate superioară a metalului elaborat, reducerea poluării aerului, diminuarea cheltuielilor de întreţinere şi creşterea productivităţii. Luând în considerare toate aceste beneficii, costurile de producţie realizate prin procedeul electric sunt comparabile cu cele realizate în varianta clasică şi nu afectează competitivitatea sectorului metalurgic.

Categoria a patra de măsuri este legată de reducerea poluării mediului, mai ales atunci când poluarea este datorată energiei consumate. Măsurile luate în vederea reducerii emisiilor poluante nu duc la economii directe de energie sau de cheltuieli, în multe cazuri putând avea un efect opus. În aceste cazuri, beneficiile sunt indirecte, derivând din renunţarea la cumpărarea şi montarea unor instalaţii scumpe pentru epurarea gazelor, apelor sau altor efluenţi poluanţi, impuse prin reglementările în vigoare.

Elaborarea sticlei are loc în cuptoare speciale, de înaltă temperatură, încălzite în special cu gaz natural. Temperatura maximă atinsă de sticla topită în cuptor este de circa 1600 °C, ceea ce conduce la formarea oxizilor de azot. Gazele evacuate din cuptor mai conţin bioxid de sulf şi praf antrenat, ceea ce le conferă un caracter nociv.

Cantităţile medii de noxe evacuate zilnic de un cuptor de sticlă (care funcţionează continuu) sunt estimate la :

SO2 ................ 1225 kg/zi

NOx ................ 665 kg/zi

Praf ................. 95 kg/zi Reducerea lor poate fi obţinută şi prin reducerea consumului de combustibil

al cuptorului, posibilă prin combinarea sursei principale de energie primară (combustibilul gazos) cu o sursă secundară (energia electrică). Sticla devine relativ bună conducătoare de electricitate la temperaturi ridicate (rezistivitatea ei atingând valori de 10 - 25 Wcm în funcţie de compoziţie). Implantarea unor electrozi în zona de topire şi afinare contribuie prin efect Joule la încălzirea băii, reducând consumul de combustibil. Soluţia are efecte benefice asupra calităţii sticlei produse (mult mai omogenă), dar este nerentabilă sub aspectul costurilor de producţie, cheltuielile cu energia crescând de trei ori.

Implementarea unor tehnici şi procedee noi constituie modalitatea cea mai dinamică dar, în multe cazuri, şi cea mai costisitoare de reducere a consumurilor specifice de energie şi deci a cheltuielilor cu energia pe unitatea de produs. În această categorie de măsuri se pot întâlni invenţii, noutăţi ştiinţifice şi tehnologice de ultimă oră şi procedee deja cunoscute dar neconforme cu tradiţia, experienţa tehnică sau practică curentă.

53


Un exemplu în acest sens îl constituie cuptorul de topire pentru aluminiul reciclat al companiei Brock Metal Ltd., modificat să funcţioneze cu un amestec combustibil-oxigen tehnic şi recircularea gazelor de ardere în interiorul cuptorului [20]. Soluţia asigură reducerea concomitentă a consumului de combustibil şi a poluării mediului prin intermediul gazelor de ardere evacuate la coş, creşterea producţiei cu circa 4 % şi posibilitatea utilizării unor deşeuri de aluminiu mai ieftine. Costul modificării a fost de 399000 GBP în anul 1991.

Beneficiile rezultate în urma modificării sunt estimate astfel:- economii de energie în valoare de 63000 GBP/an;- economii la cheltuielile cu materia primă în valoare de 96000 GBP/an;- economii datorate creşterii producţiei în valoare de 189000 GBP.- economia realizată prin renunţarea la montarea unei instalaţii de epurare

a gazelor, absolut necesară pentru varianta iniţiala a cuptorului, care costa 97000 GBP.

Durata de recuperare a investiţiei este estimată în varianta cea mai optimistă la 11 luni iar în varianta cea mai pesimistă la 30 luni. Calculul ia în considerare cheltuielile pentru instalaţia de epurare a gazelor de ardere care ar fi trebuit adaptată variantei iniţiale, pe care le scade din noua investiţie. Cheltuielile de producţie în noua variantă includ şi costul suplimentar pentru producerea oxigenului tehnic.

O soluţie tehnică nouă, aplicată la un uscător de hârtie, constă în înlocuirea unei perechi de cilindrii încălziţi cu abur cu o pereche de cilindrii cu "pernă de aer" (air flotation drying) în ultima parte a uscătorului [12]. Aceştia sunt prevăzuţi cu fante prin care se insuflă aer cald pe suprafaţa interioară a benzii de hârtie, menţinând materialul sprijinit pe perna de aer, la o distantă de 6 - 10 mm de suprafaţa cilindrilor. Se obţine astfel o intensificare a evacuării umidităţii în ultima zonă a uscătorului care nu putea fi realizată prin soluţia clasică şi deci o posibilitate de creştere a productivităţii. Aerul umed este aspirat prin alte fante aflate tot pe suprafaţa cilindrilor, evitându-se astfel scăpările de aer cald în exterior, pe la capetele cilindrilor uscători.

Soluţia prezintă şi avantajul asigurării uniformităţii conţinutului de umiditate pe lăţimea benzii de hârtie, contribuind astfel la creşterea calităţii produsului. Ea este recomandabilă în cazurile când temperatura hârtiei este limitată din considerente de siguranţă la niveluri scăzute.

Modificarea s-a realizat în august 1991 şi a costat 290000 GBP.Efectele benefice ale modificării constau în mărirea productivităţii cu circa

8%, echivalentă cu o economie de 200000 GBP/an şi economii de teflon, cu care se acopereau cilindrii încălziţi cu abur, în valoare de 7000 GBP/an. Cheltuielile cu energia se menţin aproximativ aceleaşi, în funcţie de gramajul hârtiei produse. Rezultă o durată de recuperare a investiţiei estimată la circa 1,5 ani.

Cuţitul de aer (air knife) este un procedeu de îndepărtare a umidităţii în special de pe suprafeţele unor materiale sau obiecte impermeabile (plăci metalice, benzi de cauciuc, pungi de plastic, cutii de conserve). Soluţia constă dintr-un jet de aer rece (aer aspirat din atmosfera înconjurătoare), asemănător ca formă cu o lamă

54

Auditul Energetic

de cuţit, îndreptat perpendicular pe suprafaţa umedă [5]. Viteza aerului poate atinge 270 m/s, suprapresiunea necesară, realizată de compresorul de aer, fiind de circa 75 kPa. Distanţa între fante şi materialul umed este de până la 90 mm. Avantajele cuţitului de aer constau în simplitatea şi flexibilitatea sa, în reducerea cheltuielilor cu energia cu 80 - 90 % şi în volumul redus al instalaţiei.

Uscarea cu cuţit de aer contribuie şi la scăderea cotei rebuturilor în raport cu uscarea termică.

Utilizarea procedeului implică încercări prealabile pentru estimarea efectului util, a consumului de energie şi a geometriei optime. O asemenea instalaţie experimentală este folosită pentru testarea procedeului la Industrial Energy Efficiency Centre din Hatfield, Marea Britanie.

În procesul de fabricare a unor sorturi de brânză, etapa finală constă dintr-o spălare cu apă urmată de uscare şi de un tratament superficial. Calitatea produsului este influenţată de condiţiile de igienă asigurate în timpul uscării. Uscarea cu aer cald este exclusă, deoarece ar conduce la intensificarea activităţii bacteriene. Soluţia uscării cu cuţit de aer asigură atât condiţiile de igienă cât şi un consum redus de energie. Aerul aspirat din sală cu temperatură de 12 °C este filtrat cu filtre bacteriologice şi apoi comprimat. Cheltuielile suplimentare în comparaţie cu uscarea manuală (prin ştergere) sunt neglijabile, ridicându-se la circa 5 FRF/h. Metoda este practicată în prezent la Fromagerie des Chaumes.

Operaţia de coacere a produselor de patiserie determină distrugerea micro-organismelor, fiind considerată etapa sterilă. La ieşirea din cuptor, produsele sunt contaminate din nou prin contact cu aerul. Sterilizarea finala (pasteurizarea secundară) a produselor ambalate poate fi asigurată fie printr-un tratament termic cu gaz inhibitor, fie printr-un tratament cu radiaţii infraroşii cu lungimea de undă între 0,8 si 2 mm.

Radiaţiile IR sunt generate de lămpi cu cuarţ, amplasate într-un cuptor tunel. Consumul global de energie electrică aferent operaţiei este de 0,1 kWh/kg. Recurgerea la procedeul IR are drept urmare reducerea rebuturilor, reducerea cheltuielilor de întreţinere şi reparaţii şi reducerea personalului de exploatare. Compania franceza Cadiou a instalat un asemenea cuptor în anul 1988, costul total fiind de 780000 FRF, iar durata de recuperare a investiţiei fiind de circa 2 ani. Eficienţa procedeului a dus la extinderea lui şi la societăţile France-Feuilletes, Coathalem, Heudebert şi Jacquet [16].

3.5.2 Implementarea unui sistem de supraveghere şi evaluare continuă a eficienţei energetice a unui contur dat (M&T)

Pe perioada cuprinsă între două modificări succesive ale instalaţiilor consumatoare se pot stabili obiective (norme) curente privind mărimile consumurilor de energie şi utilităţi. În literatura de specialitate anglo-saxonă norma de consum de energie este cunoscută sub denumirea de performanţă energetică standard.

55


Pentru a putea stabili norma sau performanţa energetică standard, trebuie cunoscute mărimile care influenţează în mod semnificativ consumurile de energie. În categoria mărimilor care pot constitui factori decisivi de influenţă pentru consumul de energie se înscriu:

a) volumul activităţii desfăşurate (volumul producţiei, durata activităţii);b) anumiţi parametrii de calitate ai activităţii desfăşurate;c) temperatura exterioară;d) alte mărimi.Natura influenţei fiecăruia dintre factori se determină experimental, prin

metode statistice. Prelucrarea datelor obţinute din bilanţul periodic în scopul stabilirii factorilor de influenţă necesită o bună cunoaştere a activităţii organizaţiei. În aceste condiţii, eventualele corecţii la rezultatele obţinute prin prelucrarea datelor experimentale pot fi bazate şi pe bunul simţ sau pe cunoştinţe teoretice.

Din punct de vedere matematic, consumul de energie (total sau parţial) poate fi exprimat sub forma unei funcţii polinomiale, cunoscută şi sub numele de caracteristica energetică, care depinde de mai multe variabile (x, y, z):

. 3.3

Caracteristica energetică având această formă poate exprima fie consumul absolut, fie consumul specific de energie. Ea trebuie să fie însoţită de un set de condiţii, restricţii, limitări sau alte aspecte specifice referitoare la condiţiile în care s-au obţinut datele experimentale, regimurile de funcţionare considerate etc. Construcţia ei implică o bună cunoaştere a proceselor care au loc în interiorul conturului analizat şi o filtrare a datelor intrate în scopul eliminării erorilor sistematice de măsură.

Strategia organizaţiei sau planul de producţie permite în general aprecierea sau estimarea pe termen scurt (o săptămână, o lună, un trimestru etc.) a mărimii principalilor factori de influenţă (x, y, z). Stabilirea obiectivelor săptămânale, lunare sau trimestriale se va putea face deci pe baza caracteristicii energetice.

În lipsa datelor experimentale se poate recurge la datele statistice disponibile, cu ajutorul cărora se poate trasa o caracteristică energetică aproximativă, care va fi corectată ulterior.

La sfârşitul perioadei, obiectivele sunt apoi comparate cu realizările. Acest ultim aspect este dezvoltat în raportul întocmit săptămânal, bisăptămânal sau lunar. În cazul în care producţia este constituită din loturi diferite care se succed la distanţe diferite, este recomandabil ca raportul să fie întocmit după fiecare lot.

Raportul periodic cuprinde de obicei un rezumat al situaţiei curente, exprimat prin indicatori specifici, în comparaţie cu situaţia anterioară, definită cu ajutorul aceloraşi indicatori. După sumar, urmează o serie de detalii legate de specificul activităţii curente (parametrii semnificativi, valori ale unor mărimi care depăşesc nivelul admisibil, alte informaţii). Sunt prezentate apoi valorile mărimilor urmărite (valori absolute sau raportate) sub formă de tabele, de grafice, precum şi sub orice altă formă care facilitează analiza rezultatelor. Pot fi menţionate şi alte elemente relevante pentru eficienţa energetică.

56

Auditul Energetic

Raportul este un mijloc important de menţinere în atenţia personalului şi conducerii organizaţiei a preocupării pentru creşterea eficienţei energetice şi a cerinţelor care decurg din ea. El fundamentează fiecare decizie având ca scop creşterea eficienţei energetice sau reducerea cheltuielilor cu energia în interiorul conturului de bilanţ analizat.

După privatizarea din anul 1986, uzina metalurgică Brinsworth Strip Mills a devenit o filială independentă în cadrul British Steel plc, responsabilă pentru propria strategie de producţie şi pentru situaţia sa financiară. Independenţa financiară a pus în evidenţă nivelul ridicat al cheltuielilor cu energia si necesitatea de a reduce acest segment al costurilor de producţie [5].

Analiza iniţială a dus la următoarele concluzii:- număr insuficient de aparate de măsură;- inexistenţa unei strategii privind colectarea şi analiza datelor măsurate.În aceste condiţii s-a recurs la instalarea unui sistem informatizat de

monitorizare şi prelucrare a datelor, incluzând peste 100 de senzori care transmiteau date legate de consumurile de gaz natural, energie electrică, combustibil lichid, apă, oxigen, aer comprimat şi azot. Tot ca intrări s-au mai adăugat datele privind volumul activităţii şi diverse costuri.

Informaţiile urmau să fie prelucrate zilnic şi săptămânal. Scopurile proiectului au fost:

- identificarea şi stabilirea cererii maxime şi a modului de variaţie în timp a fiecărui tip de energie;

- contribuţia semnificativă la conştientizarea necesităţii de conservare a energiei la nivelul organizaţiei;

- punerea la dispoziţia conducerii uzinei a unei baze de date necesară pentru deciziile ulterioare în domeniul conservării energiei.

Proiectul a fost susţinut financiar de EEO (Energy Efficiency Office) în cadrul programului său Best Practice Programme.

Uzina Brinsworth Strip Mills are în prezent o comisie pentru energie şi utilităţi formată din 13 membrii, care promovează cele mai multe din măsurile privind economisirea energie plecând de la informaţiile şi rapoartele primite periodic din partea sistemul de monitorizare şi evaluare.

Uzina Brinsworth Strip Mills produce laminate sub forma de benzi şi sârmă din oţel carbon şi oţel aliat.

Principalele fluxuri de energie primară sunt cele de gaz natural şi de energie electrică. Cuptoarele de încălzire consumă şi combustibil lichid în locul gazului natural. Aburul este furnizat de o sursă exterioară.

Principalii consumatori sunt două cuptoare de încălzire cu vatră mobilă cu capacitatea de câte 65 t/h (170 GJ/h). Alte trei cuptoare de tratament termic au împreună o capacitate de 30 GJ/h.

Băile de săruri topite consumă abur iar laminoarele energie electrică.Un sistem electronic de monitorizare a consumului de energie electrică

permite determinarea profilelor cererii pe orice perioadă de timp şi pentru orice contur.

57


Informaţiile pot fi obţinute pe loc sau pot fi stocate în memorie şi examinate ulterior. Sistemul poate produce mai multe variante de rapoarte adresate diferitelor niveluri de competenţă şi autoritate şi furnizează atât o imagine a situaţiei de moment cât şi evoluţia anumitor indicatori pe o anumită perioadă de timp.

Sistemul include un calculator personal tip IBM XT cu hard discul de 500 MB, un monitor color şi o imprimantă. Semnalele de la senzorii aflaţi la distanţă sunt de tipul unificat 4 - 20 mA.

După primire, semnalele sunt convertite în unităţi fizice (t/h, kW, m3/h) şi stocate în memorie pentru un schimb, o zi sau o săptămână.

Pachetul de programe de firma CAMM 2000 permite procesarea semnalelor primite de la senzorii externi, prelucrarea şi afişarea pe ecran a rezultatelor.

Datele prelucrate pot fi examinate pe ecran în timp real sau sub forma unor tabele şi grafice tipărite pe hârtie.

Aparatele de măsură au fost instalate şi testate înainte de punerea în funcţiune a sistemului de monitorizare. In prezent funcţionarea sistemului necesită doua - trei ore/om pe săptămână pentru prezentarea rezultatelor.

Sistemul îndeplineşte şi funcţia de semnalizare şi alarmă la depăşirea unor valori limită ale mărimilor monitorizate. Mesajul de depăşire poate fi transmis tuturor celor interesaţi sub diverse forme.

Sistemul include posibilitatea modificării nivelului la care se declanşează alarmarea la un anumit moment de timp (de exemplu la sfârşitul săptămânii).

Modul de prezentare al raportului depinde de nivelul de competenţă sau autoritate căruia îi este destinat. Este una dintre condiţiile de bază ale eficienţei sistemului. Se evită astfel supraîncărcarea raportului cu detalii fără relevanţă pentru destinatar.

Datele generate de sistem sunt utilizate frecvent de către conducerea executivă în procesul de luare a deciziilor, constituind deseori argumente pentru propunerile de raţionalizări şi de noi investiţii.

Costul total al sistemului s-a ridicat la circa 71600 GBP şi include următoarele elemente:

- PC (hardware) ... 5961 GBP- Pachetul de programe CAMM 2000 (software) ... 7410 GBP- Aparatele de măsura ... 21821 GBP- Sistemul de achiziţie a datelor ... 5210 GBP- Montaj şi punere în funcţiune ... 28575 GBP- Alte costuri ... 2607 GBPÎmbunătăţirile ulterioare au mai costat 24350 GBP.În perioada 1989/1990 consumul global de energie a fost de 789 TJ, din care

643 TJ la sectoarele calde şi 146 TJ la sectoarele reci. Producţia totală a fost de 265000 tone, din care 190000 tone în sectoarele calde şi 75000 tone în sectoarele reci. Costul energiei s-a ridicat la 2,19 milioane GBP (53.1 % gaz natural, 41 % energie electrică, 3.7 % abur si 2.2 % combustibil lichid). Consumul specific global de energie a fost de 3,39 GJ/t în sectoarele calde si respectiv 1,93 GJ/t în sectoarele reci.

58

Auditul Energetic

Evoluţia cheltuielilor cu energia începând cu 1986 este prezentată în tabelul de mai jos.

Tabelul 3.3

Evoluţia cheltuielilor cu energia între 1986 şi 1990

Perioada 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90Cheltuieli absolute [milioane GBP]

2.37 2.22 1.78 2.20

Cheltuieli relative [GBP/t]

12.75 11.25 9.85 11.70

Consumul total de energie a continuat să scadă în fiecare an, ca o consecinţă a creşterii eficienţei energetice.

Utilizând indicatorul CUSUM (suma algebrică cumulată a diferenţelor între valoarea realizată şi valoarea de referinţă) pentru consumul specific de energie al întregului contur de bilanţ (performanţa energetică standard = 4 GJ/t) şi în mod special pentru sectoarele calde (performanţa energetică standard = 2.78 GJ/t), s-au obţinut următoarele rezultate.

Tabelul 3.4

Evoluţia CUSUM pentru consumul specific de energie [%].

Anul/trimestrul CUSUMÎntreg conturul Sectoarele calde

1986/1. -1.2 -1.01986/2. +0.1 +2.01986/3. +5.2 +4.61986/4. +10.8 +6.51987/1. +10.1 +5.81987/2. +9.2 +4.71987/3. +8.3 +4.51987/4. +6.7 +4.51988/1. +2.0 +2.71988/2. -1.1 -2.11988/3. -8.5 -8.61988/4. -18.6 -11.81989/1. -26.0 -16.31989/2. -33.4 -17.3

Valorile CUSUM indică efectul pozitiv al sistemului instalat la începutul anului 1987.

59


Consumul de energie realizat depinde de numeroşi factori legaţi şi de condiţiile de funcţionare. Programul nu poate încă să coreleze gradul de încărcare al fiecarui agregat principal (repartiţia sarcinii pe agregate) cu rezultatele realizate.

Economiile realizate, exprimate valoric la nivelul anilor 1989/90, sunt estimate la 0,8 milioane GBP. Alte 50000 GBP au fost economisite ca urmare a reconfigurării sistemului de răcire cu apă.

Economiile s-au obţinut mai ales ca urmare a identificării şi reducerii cazurilor de încărcare excesivă şi de funcţionare în gol a echipamentelor.

Monitorizarea poate fi extinsă de la purtătorii de energie la alte utilităţi (apă, oxigen, azot, aer comprimat).

Sistemul permite identificarea zonelor unde sunt amplasaţi consumatorii majori şi care se cer analizate în detaliu.

În anul 1986, compania Tait Paper a instalat şi pus în funcţiune o nouă maşină de hârtie (PM4). Iniţial, maşina avea capacitatea de 325 t/h într-un domeniu

de variaţie a gramajului cuprins între 40 g/m3 şi 135 g/m3. Având în vedere sectorul ultracompetitiv al producerii hârtiei, conducerea şi-a propus dublarea capacităţii maşinii cu 100 % [5].

În acest scop, încă din faza de proiectare s-au identificat zonele cu potenţial de realizare a unor importante economii de energie şi de creştere a productivităţii. Echipamentele care intrau în alcătuirea maşinii au fost cu grijă selectate şi integrate în ansamblul agregatului. S-au adoptat mai multe modificări la proiectul iniţial :

- anumite condiţii pentru compoziţia şi consistenţa pastei de hârtie;- antrenarea cu turbină a pompelor cu inel de apa;- sistem de recuperare a căldurii în doua trepte; - sistem de măsurare a umidităţii şi reglare a grosimii materialului;- controlul funcţionării maşinii şi instalaţiilor sale auxiliare prin intermediul

unui sistem distribuit de control prin calculator.Sistemul distribuit de control (SDC) a fost conceput să asigure controlul şi

reglarea automată a procesului de producţie simultan cu informarea operatorului asupra tuturor parametrilor tehnologici. Trebuie precizat că maşina nu putea practic funcţiona în absenţa SDC.

SDC include facilităţi pentru stocarea datelor şi arhivarea acestora. S-a stabilit necesitatea realizării ulterioare a unor programe speciale pentru calculul unui set de indicatori specifici de consum pentru energie, materii prime şi utilităţi.

Sistemul contribuie la procesul de luare a deciziilor curente şi de perspectivă, permiţând în orice moment afişarea pe ecran sau tipărirea oricăror date aflate în memorie.

Proiectul a fost sprijinit de către EEO (Best Practice Programme) şi a fost menit să demonstreze şi să promoveze concepţia producţiei de hârtie cu consumuri materiale şi costuri minime. Principalele obiective au fost:

- Demonstrarea eficienţei SDC în funcţionarea optimă a maşinii;- Demonstrarea beneficiilor rezultate din implementarea unui sistem corect

conceput pentru măsurarea şi prelucrarea automata a datelor;

60

Auditul Energetic

- Demonstrarea potenţialului şi beneficiilor unui management integrat al procesului de producţie.

SDC asigura controlul şi reglarea maşinii şi sistemelor sale auxiliare (instalaţia de preparare a pastei de hârtie, centrala termică) şi se compune din nouă unităţi separate de control (USC), fiecare având sub supraveghere un anumit număr de bucle de reglare, valori măsurate sub formă de semnal analogic sau digital, secvenţe ale procesului tehnologic, semnalizări şi protecţii. Cele 9 unităţi sunt interconectate printr-o cale separată de comunicare (data highway).

Prin această cale sunt transmise numai datele care au suferit schimbări semnificative, definite în prealabil de către utilizator. Astfel se reduce volumul de informaţii care circulă pe calea separată şi creşte viteza de transmitere. Fiecare USC are suficientă putere de calcul pentru a discerne care schimbări sunt relevante, ceea ce face inutilă existenţa unităţii centrale (master computer).

În cazul unei avarii la calea separată de comunicaţie, fiecare UCS poate continua să funcţioneze separat iar procesul de producţie continuă.

Fiecare USC poate fi contactat prin intermediul oricăreia dintre cele cinci unităţi periferice aflate în trei camere de comandă separate. Acestea permit afişarea pe ecran sau tipărirea pe hârtie a tuturor parametrilor tehnologici, a mesajelor şi a semnalizărilor. De asemenea, fiecare unitate periferică are o capacitate limitată de stocare a datelor şi de efectuare a calculelor.

Toţi parametrii tehnologici sunt scanaţi la intervale regulate de timp (una, cinci sau zece secunde), stocaţi şi înregistraţi pe suport magnetic.

Accesul la informaţiile oferite de sistemele periferice se face cu parolă pe baza unei ierarhi prestabilite.

Configurarea SDC include stabilirea următoarelor aspecte :- secvenţele de pornire, funcţionare şi oprire pentru subansamblele maşinii şi

anexelor ei în toate situaţiile posibile (funcţionare normală, avarie, oprire planificată etc.);

- mărimile măsurate şi semnalizările necesare;- configurarea buclelor de reglare şi stabilirea constantelor acestora;- determinarea mărimilor şi metodelor de (re)calibrare, a domeniilor de

variaţie şi a limitelor a căror depăşire se semnalizează;- stabilirea compatibilităţii de comunicare între traductoare şi UCS;- determinarea ciclului de scanare şi definirea schimbărilor relevante care

sunt transmise pe calea comună;- stabilirea domeniilor de compatibilitate între SDC şi sistemul de calcul

specializat Accuray;- forma şi conţinutul rapoartelor periodice.Sistemul include peste 1000 de componente ale instalaţiei tehnologice, 950

de semnale digitale, 500 de valori măsurate şi 100 bucle de reglare.Informaţiile despre volumul producţiei, costuri şi calitatea hârtiei sunt afişate

în timp real pe ecrane, oferind conducerii date necesare şi motivând operatorii şi personalul de exploatare.

61


În cei 5 ani de funcţionare continuă, disponibilitatea şi fiabilitatea sistemului s-au dovedit excelente. Cele câteva incidente izolate nu au afectat funcţionarea maşinii în nici un fel.

În timpul opririi anuale din anul 1988 s-au investit alte 60000 GBP pentru îmbunătăţirea performanţelor SDC (upgradare). Sistemul mai poate fi extins şi permite şi alte îmbunătăţiri ulterioare.

Investiţia totală se ridică la un milion de GBP, dar unele componente ar fi fost oricum necesare, indiferent de sistemul de control şi reglare adoptat.

Costul de capital legat direct de sistemul informaţional, calea separată de comunicare şi echipamentele de prelucrare a semnalelor a fost de 281700 GBP la momentul achiziţiei şi constă din :

- echipamentele din camera de comandă 135000 GBP;- echipamente pentru transmisia datelor 84400 GBP;- instrumentar pentru monitorizarea consumurilor de energie 27500 GBP;- programe speciale de calcul 9800 GBP;- instalare 25000 GBP.SDC a fost instalat odată cu maşina de hârtie, motiv pentru care nu sunt

disponibile date de funcţionare în absenţa sistemului. Din acest motiv nu este posibilă o evaluare a beneficiilor obţinute ca urmare a implementării lui. Observaţiile personalului de exploatare şi discuţiile cu persoane din conducere au permis o estimare a acestor beneficii.

Actualii şi potenţialii clienţi ai companiei au putut constata transparenţa procesului tehnologic şi au căpătat încredere în capacitatea instalaţiei de a atinge cele mai ridicate standarde de calitate.

Bogăţia de date şi parametrii tehnologici au contribuit la creşterea eficienţei pregătirii personalului de exploatare şi a permis identificarea punctelor de strangulare ale procesului de producţie în ansamblu.

Comparaţia cu tipul anterior de maşină (PM3) a permis estimarea economiilor de energie realizate ca urmare a efectului SDC şi a altor îmbunătăţiri aduse maşinii.

Evoluţia consumului specific brut de energie primară în perioada 1987 - 1990 pentru PM3 si PM4 este prezentat în tabelul de mai jos.

Tabelul 3.5

Evoluţia consumului specific brut de energie primară.

SubiectulConsumul specific brut de energie primara

[therms/tonă] în anul1987 1988 1989 1990

PM3 150 150 150 150PM4 113 112 110 108

Economii totale 37 38 40 42Economii datorate

SDC5,5 6,5 8,0 10

62

Auditul Energetic

1 therm = 105,5 MJ

Economia anuală de energie atribuită efectului SDC este estimată la 41,3 TJ în 1987, la 54,5 TJ în 1988, la 74,4 TJ în 1989 şi la 108,5 TJ în 1990. La un preţ mediu al energiei primare de 0,268 GBP/therm, economiile de cheltuieli rezultă a fi

1987 104862 GBP 1988 138484 GBP 1989 188518 GBP 1990 275700 GBP

conducând la o durată brută de recuperare a investiţiei de 2,25 ani (1987, 1988 şi o parte din 1989).

Beneficii financiare indirecte au mai fost generate de :- informaţii permiţând funcţionarea optimă şi îmbunătăţirea calităţii

producţiei;- uniformizarea producţiei;- reducerea duratei de schimbare a tipului sau calitătii produselor;- secvenţe predeterminate de pornire şi oprire;- sistem informaţional flexibil şi rapid. Sistemul s-a autoperfecţionat în timp, valorificând experienţa acumulată în

cei aproape cinci ani de funcţionare. Sunt prevăzute în continuare alte îmbunătăţiri:- Planificarea producţiei;- Extinderea monitorizării către instalaţia de tăiere;- Funcţii în domeniul costurilor;- Comunicaţii cu celelalte maşini de hârtie şi cu departamentul de vânzări.În 1990, compania minieră Cleveland Potash Ltd a numit un responsabil cu

energia pentru filiala sa de exploatare şi de procesare primară [5]. Acesta şi-a început acţiunea prin identificarea zonelor cu potenţial semnificativ de realizare a unor importante economii de energie. Odată identificate, responsabilul cu energia s-a adresat departamentelor de care aceste zone depindeau din punct de vedere administrativ pentru găsirea celor mai adecvate soluţii şi metode. Este un exemplu clasic de management coordonat al energiei.

Factura energetică anuală a filialei se ridica la 6,5 milioane GBP, din care 30% pentru combustibil lichid greu şi 70% pentru energie electrică.

Plecând de la rezultatele monitorizării consumurilor pe o perioada de 12 luni premergătoare numirii sale, responsabilul cu energia a întocmit un plan în 10 puncte. Aceste puncte erau următoarele:

Asigurarea angajamentului de sus şi până jos; Intocmirea unui audit energetic; Stabilirea unei strategii clare privind tarifele pentru energie; Dezvoltarea unui sistem de monitorizare şi evaluare continuă a

consumurilor de energie; Conştientizarea şi motivarea personalului prin instruire periodică; Recurgerea într-o prima etapă la măsurile care nu implică costuri

semnificative;

63


Supravegherea regulată a instalaţiilor consumatoare de energie; Integrarea măsurilor de economisire a energiei în strategia generală de

acţiune la nivelul filialei; Punerea la punct a unui sistem de finanţare a proiectelor având ca scop

economia de energie; Crearea unei structuri pentru analiza periodică a performanţelor realizate

în domeniul consumului de energie.Responsabilul cu energia a primit un buget propriu şi libertatea de a participa

la acţiuni specifice (conferinţe, seminarii, adunări şi expoziţii).Auditul energetic a permis identificarea a trei direcţii de economisire a

energiei : Măsuri care ţin de bunul simţ tehnic; Revizuirea graficului de încărcare a utilajelor în scopul reducerii cererii

maxime de energie electrică; Implementarea unor proiecte concrete de conservare a energiei.Apoi a fost implementat un sistem tip M&T bazat pe aparatele de măsură

existente şi însumând circa 100 de puncte. Consumurile măsurate erau raportate la volumul activităţii. Stabilirea obiectivelor se face manual iar sistemul produce rapoarte săptămânale. Un plan pe termen mediu prevedea achiziţionarea altor noi aparate de măsură care să complecteze schema existentă şi să mărească precizia de calcul a performanţelor energetice realizate.

Pentru a convinge şi a motiva personalul, conducerea filialei a luat parte la două seminarii privind managementul energiei. Activităţi similare au fost planificate ulterior :

- cursuri speciale pentru operatori;- cursuri despre utilizarea şi manipularea combustibilului lichid greu;- cursuri despre distribuţia aburului şi recuperarea condensatului.Filiala CP Ltd avea o cerere minimă de putere electrică de circa 8 MW. Tot

ce depaşea acest prag era achiziţionat liber de pe piaţa energiei electrice. Cu ajutorul unor programe speciale care permit anticiparea preţului de vânzare al energiei electrice pe piaţă pentru ziua următoare, responsabilul cu energia a reuşit să stabilească varianta optimă de încărcare a agregatelor, care corespunde minimizarii cheltuielilor cu energia.

În fiecare zi responsabilul cu energia afişază în mai multe locuri grafice care indică gradul optim de încărcare şi efectele sale asupra costurilor.

Analiza costurilor a mai indicat şi alte soluţii de adaptare a funcţionării în vederea reducerii cheltuielilor cu energia.

a. Generatorul electric de avarie (1 MW) era utilizat timp de 90 de minute pe zi, patru zile pe săptămâna în lunile de iarnă, în perioada vârfului de sarcină. O analiză economică detaliată a impus schimbarea acestei practici.

b. Maşina care ridica minereul la suprafata consuma o putere de 5,5 MW. Mecanismul de frânare regenerativă reducea puterea absorbita din exterior la 1,5 MW. Utilizarea maşinii în timpul vârfului de sarcină a fost evitată schimbând graficul de lucru în subteran. In loc ca fiecare schimb să

64

Auditul Energetic

execute operaţii identice, s-a introdus un sistem de repartiţie diferită a sarcinilor pe schimburi. Astfel, un schimb avea ca sarcină obţinerea prin explozie a minereului şi transportul său prin subteran, următorul schimb având ca sarcină aducerea minereului la suprafaţă, evitându-se astfel ridicarea minereului în timpul vârfului de sarcină.

Departamentele filialei au fost încurajate să propună măsuri de conservare a energiei care nu implică costuri dar care au efecte imediate şi semnificative. Sunt aplicate pe loc scheme al căror cost nu depăşeşte 10000 GBP şi care au o durată de recuperare de până la doi ani. Proiectele mai mari (între 50000 şi un milion) trebuie să beneficieze de un studiu tehnico-economic (prefezabilitate).

Astfel s-a instalat un motor cu turaţie variabilă pentru antrenarea unei pompe, eliminând necesitatea unei a doua unităţi de pompare, a fost eliminat unul dintre ventilatoarele care asigură aerul comprimat pentru patul fluidizat prin modificarea traseului aerului şi s-a redus lucrul mecanic de frecare la celulele flotaţiei.

Aceste trei măsuri au costat 15000 GBP şi au adus economii de 56000 GBP/an, ceea ce înseamnă o durata de recuperare de 14 săptămâni.

Responsabilul cu energia este implicat şi în proiecte mai costisitoare privind efectele asupra mediului ambiant :

- recuperarea căldurii şi reducerea conţinutului de SO2 şi Nox din gazele de

ardere evacuate din cazane;- recuperarea căldurii de la gazele de ardere evacuate dintr-un uscător

rotativ.Creşterea randamentului cazanului de abur, reducerea cererii de abur şi

eliminarea pierderilor datorate mersului în gol au dus la alte economii de energie.Monitorizarea consumului de energie electrică în perioada oct. 1989 - sept.

1990, înainte de numirea responsabilului cu energia, şi apoi în perioada aug. 1991 - iulie 1992, la circa un an după numire, a indicat o reducere a consumului specific de la 94 kWh/t la 87,4 kWh/t, echivalând cu economii de 325000 GBP/an.

Planul în 10 puncte s-a dovedit un succes şi poate fi preluat şi de alte întreprinderi industriale. El presupune angajament la toate nivelurile, delegarea responsabilităţii de la nivelul superior spre cele inferioare şi stabilirea de obiective realiste care pot fi atinse.

65

4. LEGĂTURA DINTRE AUDITUL ENERGETIC ŞI AUDITUL DE MEDIU

O politică judicioasă de prezervare a mediului nu se poate construi fără o abordare realistă a problemelor energetice. Politica energetică naţională este o strategie pe termen lung care vizează mai multe aspecte, printre care:

- sursele, compoziţia şi structura balanţei de energie primară;- politica de preţuri şi tarife pentru energia primară şi energia direct

utilizabilă;- minimizarea consumurilor de resurse energetice primare la nivel naţional

prin adoptarea unor tehnologii performante de conversie, transport şi utilizare finală;

- înlocuirea, în perspectivă, a energiilor convenţionale neregenerabile cu cele regenerabile.

Efectele ecologice ale politicii energetice constau în esenţă în reducerea consumului de resurse naturale şi în reducerea calitativă şi cantitativă a emisiilor poluante în mediul ambiant.

Politica energetică şi politica de mediu se corelează şi se completează reciproc, ambele vizând către aceleaşi efecte.

Ca şi în domeniul energiei, în domeniul mediului mijlocul cu care se evaluează starea mediului este bilanţul material şi energetic. Cuantificarea efectelor ecologice necesită, ca şi în cazul analizei energetice, cunoaşterea volumului activităţii (pentru sectorul industrial a datelor de producţie). Efectul ecologic se raportează în general la producţia realizată într-un interval de timp dat.

În ultimii ani auditul a devenit un instrument valoros în domeniul managementului calităţii sistemelor. Alături de conceptul de management al energiei, conceptul de management de mediu a evoluat rapid pe plan mondial, în special în sectorul industrial.

Dacă scopul auditului energetic este desprinderea unor măsuri în vederea bunei gospodăriri a resurselor energetice şi de materii prime care se traduce prin reducerea consumurilor specifice în cadrul conturului întreprinderilor industriale, auditul de mediu permite stabilirea unor măsuri în vederea reducerii contribuţiei întreprinderii industriale la epuizarea resurselor energetice şi de materii prime mondiale.

Modul de desfăşurare al proceselor industriale în cadrul unui contur considerat, eficienţa consumurilor energetice şi de materii prime, se reflectă şi printr-un anumit impact asupra mediului. Consumurile de resurse naturale neregenerabile şi emisiile poluante sunt cuantificate prin indicatori de impact.

În prezent, respectarea reglementărilor şi actelor legislative aferente protecţiei mediului constituie parte integrantă a strategiei întreprinderilor

Auditul Energetic

industriale. Acestea se traduc prin restricţii în funcţionare, investiţii în echipamente pentru depoluare şi cheltuieli de exploatare cu valori semnificative.

Deoarece fluxul şi caracteristicile fizice şi chimice ale emisiilor rezultate din diferitele procese industriale, în timpul funcţionării normale, nu pot depăşi limitele valorice impuse prin reglementările în vigoare, sunt necesare investiţii şi cheltuieli de exploatare suplimentare aferente echipamentelor specifice şi măsurilor luate pentru tratarea şi eliminarea deşeurilor rezultate în cadrul proceselor industriale.

Strategia globală a întreprinderilor trebuie să aibă în vedere aspectele ecologice ale activităţii lor: restricţiile impuse în funcţionare de cerinţele de protecţie a mediului, probabilitatea apariţiei accidentelor în funcţionare etc. Ea trebuie să anticipeze evoluţia reglementărilor în domeniu, evitând astfel plata unor ecotaxe.

În ultimele decenii, problema controlului poluării industriale a parcurs mai multe stadii şi anume:

a) Diluţia, care reprezintă un stadiu promovat în trecut, presupune evacuarea poluanţilor direct în mediu şi se bazează pe proprietăţile apei, aerului şi solului de a dilua şi neutraliza impactul acestora. În prezent, această abordare este acceptată la scară redusă, numai în cazurile în care cantitatea de deşeuri este foarte mică în raport cu capacitatea mediului receptor.

b) Tratarea presupune colectarea poluanţilor la capătul procesului de producţie, în vederea separării sau neutralizării acestora prin diferite metodologii.

c) Producţia curată este o abordare preventivă, modernă şi de perspectivă în raport cu mediul, care conduce la evitarea şi/sau minimizarea problemelor de mediu.

Diluţia, tratarea şi reciclarea nu constituie soluţii pe termen lung. Tendinţa actuală de dezvoltare industrială, care conduce atât la dezvoltarea producţiei dar şi a consumului, simultan cu creşterea marilor aglomerări urbane şi industriale, determină deversarea în mediu a unor cantităţi importante de poluanţi peste capacitatea de diluţie a sistemelor naturale, diluţia devenind ineficientă în noua conjunctură.

Aplicarea metodelor de tratare a poluaţilor poate conduce la creşterea nejustificată a costurilor de producţie prin creşterea cotei aferente instalaţiilor de depoluare, segment neproductiv al procesului de producţie. Reciclarea nu are o piaţă suficientă pentru produsele oferite. Tratarea şi reciclarea pot oferi ele însele noi reziduuri, multe mai dăunătoare decât cele iniţiale.

Pentru eliminarea deficienţelor stadiilor de control al poluării mai sus menţionate, s-a adoptat soluţia implementării tehnologiilor şi apoi a producţiei curate. Evitarea poluării s-a dovedit o soluţie mai bună decât tratarea ulterioară a consecinţelor funcţionării industriale. De asemenea, aplicarea conceptului producţiei curate conduce simultan cu grija faţă de mediu la reducerea costurilor şi creşterea calităţii produselor.

67

Legătura dintre auditul energetic şi auditul de mediu

Conceptul de producţie curată a evoluat din cel anterior de tehnologie curată şi respectă cele trei deziderate ale aplicării tehnologiilor curate:

- mai puţini poluanţi evacuaţi în mediul natural;- mai puţine deşeuri (tehnologii fără deşeuri sau cu producere redusă de

deşeuri);- consum mai redus de resurse naturale materiale (materii prime, energie,

apă).Producţia curată este o continuare a conceptului de tehnologie curată

extinzând caracteristicile acestora din sfera procesului de producţie (cuprinzând toate fazele acestuia) în sfera ciclului de viaţă a produselor, având ca obiectiv prevenirea şi minimizarea riscurilor pe termen scurt şi lung pentru oameni şi mediu.

Conceptul şi practica managementului de mediu a evoluat, pe plan mondial, în paralel cu conceptul de management energetic. Implementarea ambelor sisteme se face prin metodologii similare, iar rezultatele finale obţinute pentru unul din sisteme pot contribui la buna aplicare a celuilalt.

În general, pentru evaluarea impactului asupra mediului a unui ansamblu de instalaţii industriale, se pot utiliza diferite metodologii cum sunt: raportul de mediu, studiul de impact, analiza ciclului de viaţă, auditul de mediu.

Prin similitudine cu managementul energiei, managementul de mediu utilizează ca principală etapă aplicarea auditului de mediu.

Auditul de mediu constă în aprecierea impactului direct sau indirect asupra mediului a activităţilor unei organizaţii într-un interval de timp şi într-un spaţiu geografic prealabil definit. Această metodologie permite diagnosticarea comportării organizaţiei respective în raport cu mediul, în vederea detectării priorităţilor în această direcţie.

O altă metodologie de evaluare a impactului asupra mediului, care utilizează ca instrument bilanţul materie-energie şi în acelaşi timp are ca rezultat indicatori similari cu cei specifici analizei energetice (de exemplu eficienţa utilizării resurselor naturale), este analiza ciclului de viaţă (ACV). Conform definiţiei SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry), ACV reprezintă o evaluare a impacturilor unui sistem asupra mediului, care constau în ansamblul activităţilor asociate unui produs, de la extracţia materiilor prime aferente până la eliminarea deşeurilor rezultate.

Conform normei ISO/FDIS 14040, ACV constă în inventarierea intrărilor şi ieşirilor aferente unui sistem de produse ca şi potenţialele impacturi asupra mediului ale acestuia, pe parcursul întregii durate de viaţă.

Evaluarea diferitelor procese industriale, din punct de vedere al impactului asupra mediului, prin metodologia ACV, presupune parcurgerea a patru etape metodologice principale, stabilite prin normele ISO 14040:

- definirea obiectivelor urmărite prin studiu;- realizarea bilanţului materie – energie, pentru procesul industrial

considerat;- calculul cantităţilor de poluanţi emişi în cadrul procesului;

68

Auditul Energetic

- evaluarea impactului asupra mediului.Ambele metodologii utilizează ca etapă principală bilanţul material şi

energetic. Acesta prezintă toate aspectele caracteristice precum şi etapele de realizare menţionate în capitolele anterioare, iar concluziile rezultate în urma aplicării acestora oferă informaţii care pot caracteriza conturul dat atât din punct de vedere energetic cât şi din punct de vedere ecologic.

Această metodologie permite evaluarea impactului unei activităţi industriale asupra mediului, datorită interconexiunilor existente între o întreprindere industrială şi mediu, prin două aspecte principale

- consumul de resurse naturale materiale, ceea ce conduce la epuizarea rezervelor mondiale;

- eliminarea în mediu (apă, aer, sol) a substanţelor poluante.Ambele aspecte de cuantificare ecologică înglobează probleme energetice:- intensitatea energetică a unui produs sau proces, exprimată prin mărimea

consumurilor specifice de resurse energetice;- mărimea absolută sau relativă a emisiilor poluante, dependentă de

suportul material şi/sau energetic purtător.Auditul de mediu contribuie la protejarea mediului şi ajută la conformarea cu

reglementările de mediu locale, regionale, naţionale şi internaţionale. De asemenea, prin practicarea auditului se reduce riscul de plată a ecotaxelor şi a penalizărilor datorate nerespectării reglementărilor de mediu de către întreprinderile industriale, fapt care conduce la efecte economice pozitive.

Practica a demonstrat şi alte avantaje ale întocmirii auditului de mediu şi anume:

- Posibilitatea comparaţiei din punct de vedere al impactului asupra mediului a proceselor sau întreprinderilor industriale şi a schimbului de informaţii între acestea;

- Identificarea surselor de economii de costuri prin reducerea consumurilor specifice de resurse energetice şi de materii prime dar şi prin reducerea poluanţilor şi deşeurilor rezultate din procesele industriale;

- Asigurarea unei baze de date privind strategia tehnologică a întreprinderii, luarea unor decizii pentru înlocuirea tehnologiilor existente cu altele noi, cu impact mai redus asupra mediului;

- Creşterea gradului de conştientizare a personalului cu privire la politica şi responsabilităţile de mediu;

- Sprijinirea relaţiilor cu autorităţile în domeniul mediului, prin evidenţierea preocupării întreprinderii în ceea ce priveşte respectarea reglementărilor în vigoare din acest domeniu.

Auditul de mediu este definit, conform ISO 14010 din 1995, ca fiind un proces metodic şi documentat de verificare a probelor de examinat, care trebuie obţinute şi evaluate în mod obiectiv, pentru a determina dacă activităţile, evenimentele, condiţiile, sistemele de management privind mediul sau informaţiile aferente se conformează criteriilor de examinare, urmat de comunicarea rezultatelor solicitantului.

69

Legătura dintre auditul energetic şi auditul de mediu

Realizarea bilanţului materie - energie constituie o etapă importantă a analizei mediu. În cadrul acestei etape, caracterizarea completă a sistemului industrial se face prin:

- stabilirea conturului de bilanţ (limitele sistemului considerat, având în vedere subsistemele componente);

- specificarea tipurilor de instalaţii (echipamente) utilizate, în cadrul conturului considerat;

- descrierea ansamblului procesului (sau proceselor) care se desfăşoară în cadrul conturului considerat.

În cadrul conturului, se pot considera mai multe subsisteme, pentru fiecare dintre acestea stabilindu-se fluxurile de intrări şi ieşiri: materii prime, apă şi energie (fig 4.1)

Figura 4.1 Fluxuri de intrări şi ieşiri aferente unui subsistem “i”

Semnificaţiile notaţiilor din figura 8.1 sunt: E “i” reprezintă energia intrată în subsistemul “i”; M “i”- materia primă intrată în subsistemul “i”; A “i”- apa intrată în subsistemul “i”; P ”i”- producţia, materie sau energie a subsistemului “i”; L “i”- efluenţi lichizi rezultaţi din subsistemul “i”; G “i”- efluenţi gazoşi rezultaţi din subsistemul “i”; R “i”- subproduse sau materii reciclabile rezultate din subsistemul “i”; D “i” - deşeuri ale subsistemului “i”; EP “i” – pierderi de energie ale subsistemului “i”.

Conform principiului conservării materiei se poate scrie bilanţul material al conturului considerat, sub următoarea formă generală:

- Intrările cuprind apă, resurse energetice, materii prime, materiale etc.;

- Producţia se compune din produsele rezultate din cadrul subsistemelor;- Acumularea se compune din materii stocate în cadrul subsistemelor;- Ieşirile aferente subsistemelor sunt produse, secundare, emisii gazoase,

emisii lichide şi deşeuri solide.Se consideră două categorii principale:- ieşiri aferente procesului industrial efectiv;

70

E “i”M “i”A“i”

Subsistem “i” L “i” G “i” R “i” D “i” EP “i”

P ”i”

Auditul Energetic

- ieşiri aferente celorlalte subsisteme (de exemplu extracţiei, prelucrării şi transportului combustibilul şi materiilor prime până la intrarea în unitatea industrială).

Pentru ieşirile aferente arderii, conform ultimilor normative aflate în vigoare la nivelul UE (1998), se poate adopta o listă comună cu elementele conţinute de gazele emise: praf, CO, CO2, SOx, NOx, CH4, alte hidrocarburi.

Pentru ieşirile aferente etapelor ciclului de viaţă al combustibilului anterioare arderii (extracţie, prelucrare, transport) se poate adopta următoarea listă comună de substanţe: praf, CO, CO2, SOx, NOx, CH4, HC sau COV, metale.

Indicatorul pe baza căruia se poate evalua impactul asupra mediului a consumului de resurse materiale şi energetice a unei întreprinderi industriale este epuizarea rezervelor naturale.

Pentru determinarea parametrilor care caracterizează impactul asupra mediului se consideră toate subsistemele componente ale conturului de bilanţ analizat.

71

5. CARACTERISTICILE CONSUMURILOR DE ENERGIE

Pentru clasificarea consumurilor de energie pot fi avute în vedere mai multe aspecte cum ar fi:

- natura purtătorului de energie;- destinaţia consumului;- modul propriu de variaţie a cererii de energie (zilnică, săptămânală,

sezonieră şi anuală);- durata anuală a alimentării cu energie.În funcţie de destinaţie se disting următoarele categorii de consumuri de

energie:a) consumuri pentru realizarea şi menţinerea unor anumite condiţii de

muncă şi de viaţă (unui anumit nivel de confort), cum ar fi cele destinate încălzirii, ventilării, climatizării, preparării apei calde de consum, transportului intern, comunicaţiilor etc.;

b) consumuri cu caracter tehnologic (industrial), aferente activităţilor cu caracter productiv, proceselor tehnologice etc.

În funcţie de durata anuală de alimentare se disting următoarele categorii de consumuri de energie:

a) consumuri cu caracter permanent, deloc sau puţin dependente de variaţiile climaterice din cursul anului (cele mai multe consumuri tehnologice, consumul de căldură pentru prepararea apei calde etc.);

b) consumuri cu caracter sezonier, dependente de mărimea temperaturii exterioare (consumurile pentru încălzire, ventilare, climatizare etc.).

Definirea cererii de energie a unui mare consumator sau a unui grup de consumatori mai mici la un moment dat constă în precizarea următoarelor aspecte:

- valorile limită ale cererii momentane (maximă, minimă);- consumurile lunare, sezoniere şi anuale de energie realizate sau

preliminate;- durata anuală a alimentării cu energie, în cazul existenţei mai multor

perioade caracteristice, durata fiecăreia dintre acestea;- modul de variaţie specific al cererii de energie pentru un interval cu

durata unei zile, a unei săptămâni, a unui sezon şi/sau a unui an.Cererea totală de energie la nivelul unui contur dat rezultă prin însumarea

cererilor diferitelor categorii şi/sau grupări de consumatori.Consumatorii de energie se pot clasifica la rândul lor în trei mari categorii:- consumatori casnici sau rezidenţiali (locuinţe, spaţii comerciale, şcoli,

spitale etc.);

Auditul Energetic

- consumatori publici de tip urban (transportul electric în comun, alimentarea centralizată cu apă potabilă, alimentarea centralizată cu căldură, tratarea deşeurilor şi apelor uzate etc.);

- consumatori industriali (întreprinderi industriale mici, mijlocii sau mari).În cazul unor consumuri simultane de energie electrică şi căldură cu potenţial

termic mediu sau coborât, consumatorii sunt caracterizaţi printr-un indice de structură a consumului, definit prin raportul între cererile maxime, medii sau momentane de energie electrică şi respectiv de căldură. Această mărime influenţează şi în anumite situaţii chiar determină natura şi caracteristicile soluţiei de alimentare cu energie sau modalitatea de tarifare convenabilă consumatorului.

Consumul de energie electrică are mai multe destinaţii şi anume: iluminat casnic şi public, tele şi radiocomunicaţii, transport electric în comun, pomparea apei potabile, a agenţilor termici şi a apelor uzate, desfăşurarea diverselor activităţi industriale productive etc. Trebuie precizat faptul că fiecare categorie (destinaţie) de consum are caracteristici diferite, care nu pot fi neglijate la stabilirea prin însumare a cererii totale de energie.

Consumul de căldură cu nivel termic coborât sau cel mult mediu are la rândul său mai multe destinaţii:

- încălzire, ventilare, climatizare;- prepararea apei calde menajere/sanitare;- tehnologică (alimentarea cu căldură a unei activităţi productive

desfăşurate într-o întreprindere industrială sau a unei utilităţi publice).Căldura este transportată de la sursă la consumatorul final prin intermediul

unui agent termic, ale cărui natură şi parametrii sunt în general adaptate destinaţiei consumului. Şi în acest caz, diferitele categorii de consum prezintă caracteristici diferite.

Trebuie precizat faptul că, datorită limitărilor de natură tehnică, cererea de căldură cu potenţial termic ridicat este asigurată numai prin arderea directă a combustibilului în perimetrul instalaţiei consumatoare.

Însumarea consumurilor pentru stabilirea valorii maxime a cererii totale aferente diferitelor categorii sau grupuri de consumatori alimentaţi de către aceeaşi sursă se face ţinând seama de gradul de simultaneitate al cererilor respective. De asemenea, simultaneitatea consumurilor de energie electrică şi termică (diurnă, săptămânală, sezonieră, anuală) ale aceluiaşi consumator constituie un aspect important în definirea cererii respective de energie, care poate avea consecinţe importante asupra eficacităţii soluţiilor de alimentare cu energie prin cogenerare.

Consumatorii de căldură pentru încălzirea, ventilarea şi condiţionarea spaţiilor, fie că aceştia sunt casnici, publici sau industriali, prezintă o serie de caracteristici comune legate de tipul de climă şi condiţiile meteorologice din zona de amplasament:

- durata de alimentare;- curba de variaţie a temperaturii exterioare.Consumatorii de energie de tip industrial prezintă la rândul lor o mare

diversitate sub aspectul scării de putere, al indicelui de structură a consumului de

73

Caracteristicile consumurilor de energie

energie, al duratei alimentarii cu energie şi al modului specific de variaţie a cererii. Între caracteristicile cererii de energie, modul de variaţie în timp prezintă cele mai multe particularităţi, deoarece el constituie rezultatul suprapunerii efectelor unor factori bine determinaţi şi a unor factori aleatori.

Problema reducerii consumurilor de energie, respectiv a creşterii eficienţei energetice, este abordabilă indiferent de natura şi caracteristicile consumului sau consumurilor, prin recurgerea la două categorii de măsuri având ca scop:

- reprogramarea funcţionării şi reabilitarea instalaţiilor şi echipamentelor existente fără modificări esenţiale;

- identificarea şi implementarea unor soluţii tehnice noi de instalaţii, echipamente şi tehnologii cu performanţe tehnice, energetice şi economice superioare.

5.1 CONSUMURI DE ENERGIE AFERENTE CLĂDIRILOR

Având în vedere destinaţia, consumurile de căldură pentru încălzire, ventilare, climatizare şi prepararea apei calde, se pot încadra în categoria consumuri energetice aferente clădirilor. Eforturile de reducere ale oricărui tip de consum de energie trebuie să se bazeze pe cunoaşterea factorilor săi de influenţă.

Obiectivele acţiunilor de ameliorare a eficienţei energetice a clădirilor sunt, în ordine:

- realizarea şi menţinerea condiţiilor de confort;- eliminarea pierderilor energetice;- monitorizarea corespunzătoare a consumurilor energetice.Măsurile adoptate sunt în general orientate în următoarele direcţii principale:- instalarea unor sisteme pentru măsurarea şi controlul (reglajul)

consumurilor energetice;- intervenţii în structura clădirilor, pentru reducerea pierderilor de energie

termică a acestora;- îmbunătăţirea caracteristicilor tehnico-funcţionale ale instalaţiilor şi

echipamentelor consumatoare;- adoptarea unor soluţii de recuperare avansată a resurselor energetice

secundare.Un sistem de măsură corect proiectat, dimensionat şi amplasat constituie baza

unui management energetic eficient şi conduce la obţinerea de economii semnificative de energie. Numărul şi calitatea aparatelor de măsură instalate depind de tipul clădirii şi mărimea facturii energetice. În funcţie de gradul de complexitate al clădirii se poate utiliza unul dintre următoarele tipuri de sisteme:

- măsurarea consumurilor totale este asigurată de furnizorii de energie, sistem care nu oferă informaţii asupra locului de consum;

- măsurarea şi înregistrarea consumurilor energetice în principalele puncte de consum, sistem care oferă informaţii asupra compartimentelor (grupelor de consumatori);

74

Auditul Energetic

- măsurarea consumurilor pe fiecare utilizator final, sistem care permite identificarea tuturor consumatorilor dintr-o incintă.

5.1.1 Consumul de căldură pentru încălzirea spaţiilor

Principalele elemente de care depinde mărimea consumului de căldură pentru încălzire se pot grupa în următoarele categorii:

a) natura şi destinaţia incintei încălzite precum şi specificul activităţii desfăşurate în interiorul acesteia: locuinţe, instituţii publice şi administrative, instituţii culturale, şcoli, cămine de copii, spitale, hale industriale etc.; degajări de căldură;

b) elemente geografice şi climaterice: zona geografică în care este amplasată incinta (clădirea), temperatura exterioară de calcul, viteza de calcul a vântului, orientarea geografică, gradul de expunere la vânt, temperatura de calcul a solului, adâncimea pânzei de apă freatică;

c) elemente constructive şi caracteristici termofizice (densitate, căldură, specifică, conductivitate termică, coeficienţi de transfer de căldură, permeabilitate termică, inerţia termică) ale elementelor de construcţie ale incintei: tip materiale de construcţii (cărămidă, panouri beton), tip pereţi (interior, exterior), grosime perete, tip planşee, tip pardoseală, tip izolaţie, uşi şi ferestre (interioare, exterioare, simple, duble, materiale), rosturi; coeficienţi de transmitere a căldurii;

d) caracteristicile tehnico-constructive ale aparatelor de schimb de căldură, modul de exploatare şi întreţinere;

e) regimul de alimentare cu căldură, modul de reglare a căldurii livrate, durata de alimentare cu căldură, întreruperi acceptate în alimentarea cu căldură etc.

Metodele de reducere a consumului de căldură pentru încălzire se aplică în două etape:

- în faza de concepţie şi proiectare a ansamblului clădirii;- în cursul existenţei acestora.Asupra unora dintre elementele care influenţează mărimea consumului de

căldură pentru încălzire nu se poate interveni:- natura şi destinaţia incintei încălzite;- poziţia geografică şi condiţiile climaterice.De aceea, principalele metode de reducere a consumului de căldură, vor fi

orientate către aspecte accesibile:- caracteristicile constructive, fizice şi termice ale incintei alimentate cu

căldură;- caracteristicile tehnico-constructive ale aparatelor de schimb de căldură

pentru încălzire;- regimul de alimentare şi modul de reglare a căldurii livrate.O primă categorie de metode vizează tipul constructiv al aparatelor

consumatoare, precum şi sistemele de măsură, reglare şi control amplasate la

75


nivelul acestora. În general aceste măsuri sunt avute în vedere în faza de concepţie şi proiectare, orientarea actuală fiind către echipamente performante, bazate pe tehnologii de ultimă oră în domeniul respectiv.

Controlul sistemelor de încălzire conduce la economii importante de energie pentru toate tipurile de clădiri.

Utilizarea contoarelor de energie termică care înregistrează cantitatea de agent termic şi temperaturile pe tur şi retur permite calcularea automată a energiei termice consumate în perioada de încălzire.

O importanţă deosebită o are dimensionarea, întreţinerea şi exploatarea corectă a sistemelor de distribuţie a căldurii de la sursă la aparatele consumatoare (diametre optime de conducte şi grosimi ale izolaţiei, grad de etanşeitate, regim piezometric etc.).

Recuperarea resurselor energetice secundare şi utilizarea resurselor regenerabile, în special a energiei solare, sunt măsuri care conduc la economii semnificative la factura energetică.

O serie de metode de reducere a consumului de căldură pentru încălzire vizează incinta, respectiv clădirea încălzită:

- îmbunătăţirea constructivă a incintelor printr-o compartimentare corespunzătoare, ceea ce conduce la diminuarea pierderilor de căldură prin infiltraţii şi ventilare naturală;

- reducerea suprafeţelor vitrate, avându-se în vedere reducerea iluminatului natural şi creşterea consumului de energie electrică pentru iluminatul artificial;

- îmbunătăţirea caracteristicilor fizice şi termice ale materialelor de construcţie utilizate pentru realizarea incintei;

- intervenţii în anvelopa clădirii care cuprinde acoperişul, zidurile, podeaua, uşile şi ferestrele clădirii.

Pierderile de energie în clădiri prin elementele de construcţie sunt semnificative. Actualele metode de reducere a pierderilor presupun izolarea şi etanşarea anvelopei, dublarea geamurilor etc.

Materialele izolante utilizate au ca principală caracteristică capacitatea de a menţine aer, deoarece aerul este un izolant natural foarte bun. Alte caracteristici deosebit de importante ale materialelor izolante sunt flexibilitate la temperatura de lucru, antiinflamabilitate, rezistenţa la apă şi vapori de apă, rezistenţa chimică, uşurinţa în depozitare şi manevrare etc. Dintre materialele izolante cele mai utilizate sunt vata minerală, fibra de sticlă, spuma poliuretanică şi polistirenul expandat. Conductibilitatea lor termică este cuprinsă între 0.03-0.05 W/mK.

Izolarea acoperişului este cea mai eficientă măsură din punct de vedere al economiei de energie, având în vedere ponderea mare a pierderilor de căldură prin acoperiş. Izolarea acoperişului se poate face în mod normal (inserarea unui strat izolant între plafon şi hidroizolaţia acoperitoare) sau invers (peste hidroizolaţie se depune stratul termoizolant). Acest ultim procedeu compensează deficienţele izolaţiei normale.

76

Auditul Energetic

Izolarea zidurilor conduce la creşterea confortului termic şi diminuarea considerabilă a pierderilor energetice. Izolaţia externă are avantajul că nu perturbă funcţionarea clădirii şi are ca efect păstrarea întregii structuri calde şi uscate. Ea se realizează cu ajutorul materialelor izolante fixate mecanic sau cu adezivi şi consolidate cu plasă sau printr-o combinaţie de izolaţie şi tencuială de ciment.

Izolaţia aplicată pe partea interioară a pereţilor prezintă avantajul că nu necesită modificarea faţadei clădirii, se poate aplica numai pe anumite porţiuni ale clădirilor şi este mai uşor de aplicat. Metoda prezintă şi dezavantaje, deoarece conduce la întreruperea activităţii interioare în timpul lucrărilor şi creează dificultăţi în amplasarea sistemelor de conducte, în alimentarea cu energie electrică şi în amplasarea instalaţiilor consumatoare. Izolarea interioară reduce spaţiul util al incintelor şi nu poate evita apariţia punţilor termice.

Izolarea rosturilor se face cu o spumă pe bază de vată minerală şi polistiren expandat şi se aplică între zidul interior şi cel exterior. Acest tip de izolaţie are un cost relativ scăzut şi durată de recuperarea mică.

Izolarea fundaţiei şi izolarea pardoselii evită şi ea apariţia punţilor termice.Defectele de structură ale clădirii şi deschiderea necontrolată a uşilor şi

ferestrelor conduc la pierderi importante de căldură. Pentru etanşeizarea elementelor mobile (uşi, ferestre) se utilizează materiale tip spumă şi materiale textile. De asemenea, se urmăreşte reducerea pe cât posibil a numărul de deschideri a uşilor şi ferestrelor.

Ferestrele constituie zone cu pierderi importante de căldură în cadrul clădirilor. De asemenea, apar frecvent punţi termice între ramă şi perete. Dublarea geamurilor poate reduce pierderile cu mai mult de 50%.

În concluzie, intervenţia în anvelopa clădirii se face pe baza calculelor tehnico-economice, punându-se în balanţă investiţiile necesare şi beneficiile obţinute sub toate aspectele.

5.1.2 Consumul de căldură pentru ventilare

Consumul de căldură pentru ventilare asigură încălzirea aerului proaspăt introdus într-o incintă, în vederea înlocuirii unei cote echivalente de aer viciat evacuat în exterior.

În funcţie de cantitatea de noxe prezentă în incintă, regimurile posibile de funcţionare a instalaţiilor de ventilare sunt:

- în circuit deschis (fără recircularea aerului din interior);- mixt (cu recirculare parţială a aerului din interior);- în circuit închis (cu recircularea totală a aerului din interiorul incintei).Principalele elemente de care depinde mărimea consumului de căldură pentru

ventilare sunt:- elemente geografice şi climaterice : zona geografică în care este

amplasată incinta (clădirea), temperatura exterioară de calcul, direcţia, frecvenţa şi viteza medie a vântului;

77


- elemente dependente de natura activităţii, destinaţia incintei şi cantitatea şi gradul de nocivitate al noxelor emise. Acestea influenţează numărul de schimburi de aer cu exteriorul (frecvenţa), regimurile de funcţionare ale instalaţiei de ventilare şi anume durata zilnică de funcţionare respectiv întreruperile în funcţionare în cursul unei zile precum şi săptămânale (weekend, sărbători legale);

- caracteristicile constructive ale incintei: volumul interior, temperatura şi căldură specifică a aerului din interiorul incintei;

- caracteristicile tehnico-constructive ale aparatelor de ventilare şi modul de exploatare, gradul de întreţinere şi sistemele de reglare utilizate;

Metodele de reducere a consumului de căldură pentru ventilare, ca şi în cazul consumului de căldură pentru încălzire, se analizează în două situaţii:

- în faza de concepţie şi proiectare a instalaţiilor consumatoare;- în cursul exploatării instalaţiilor deja existente.În ambele ipoteze metodele sunt orientate către anumite categorii de

elemente, menţionate anterior. Reducerea consumului de căldură pentru ventilare se poate realiza în principiu prin aceleaşi metode ca şi în cazul încălzirii, la care se adaugă măsuri specifice cum sunt:

- utilizarea pe cât este posibil a ventilării în circuit închis (şi/sau mixt), în limitele admise de noxele degajate în interior;

- reducerea numărului de schimburi de aer cu exteriorul (în cazul ventilării în circuit deschis), în concordanţă cu necesităţile locale ale incintei;

- scurtarea intervalelor de ventilare (în cazul în care nu se dispune de sisteme de automatizare, care să permită pornirea şi oprirea automată, la atingerea anumitor parametrii limită);

- oprirea instalaţiilor de ventilare pe timpul pauzelor, zilelor de weekend şi a sărbătorilor;

- dotarea cu sisteme de reglare automată a temperaturii şi umidităţii aerului;

- îmbunătăţirea performanţelor tehnice ale aparatelor şi instalaţiilor utilizate;

- îmbunătăţirea performanţelor în funcţionarea bateriilor de încălzire a aerului, utilizate în centralele de ventilare, precum şi a aerotermelor, în cazul ventilării locale a incintelor;

- întreţinerea şi exploatarea corectă a instalaţiilor;

5.1.3 Consumul de căldură pentru prepararea apei calde

Mărimea acestui tip de consum de căldură depinde în primul rând de natura consumatorului, de gradul de dotare cu instalaţii sanitare şi de tipul acestora. Durata zilnică de alimentare cu apă caldă precum şi modul de variaţie a cererii în cursul unei zile şi în cursul săptămânii depind de tipul şi numărul consumatorilor arondaţi unei surse.

78

Auditul Energetic

Temperatura apei reci din reţeaua de apă potabilă, utilizată pentru prepararea apei calde de consum, precum şi temperatura apei calde preparate, influenţează în mod direct mărimea consumului şi modul de variaţie a acestuia. Caracteristicile tehnico-constructive ale instalaţiilor utilizate pentru prepararea apei calde (concepţia punctului termic), modul de exploatare, întreţinere şi reglare pot influenţa la rândul lor mărimea şi modul de variaţie al consumului.

Metodele de reducere a consumului de căldură pentru prepararea apei calde vizează principalele elemente menţionate anterior:

- optimizarea programului (orarului) de funcţionare a instalaţiilor de apă caldă;

- utilizarea de aparate economice (ex. dispersoare de duş);- contorizarea consumului de apă caldă la consumatori;- utilizarea acumulatoarelor de căldură;- reducerea temperaturii de stocare a apei la 50oC;- întreţinerea şi exploatarea corectă a instalaţiilor de preparare a apei calde;- curăţarea periodică a suprafeţelor de schimb de căldură, pentru

menţinerea în timp a performanţelor;- limitarea temperaturii de calcul a apei calde la 50oC, pentru reducerea

depunerilor în instalaţii şi pentru a nu accentua fenomenele de coroziune a instalaţiilor;

- sisteme de recirculare a apei calde;- izolarea optimă a conductelor de distribuţie şi a rezervoarelor de stocare,

precum şi întreţinerea în timp a acestora;- utilizarea sistemelor de măsurare şi reglare automata.În cazul întreprinderilor industriale, apar caracteristici suplimentare ale

consumului de căldură pentru prepararea apei calde, care impun măsuri suplimentare pentru reducerea acestuia:

- decalarea în timp a consumului de apă caldă sanitară faţă de consumul tehnologic de apă caldă sau fierbinte, aspect care trebuie să fie avut în vedere la dimensionarea instalaţiilor de producere, transport şi distribuţie a apei calde;

- desfăşurarea în timp a consumurilor în cursul zilei de lucru, pe baza acesteia obţinându-se reducerea valorii maxime şi a duratei consumului;

- recuperarea resurselor energetice secundare şi utilizarea resurselor regenerabile (energie solară, biomasă).

5.2 CONSUMUL DE CĂLDURĂ TEHNOLOGIC

Scopul consumului de căldură tehnologic este asigurarea desfăşurării în bune condiţii a proceselor tehnologice. Consumatorii de căldură tehnologici prezintă o mare diversitate, caracteristică transmisă şi consumurilor de energie. Ele sunt diferite sub aspectul destinaţiei, naturii agentului termic, nivelului termic, continuităţii, modului caracteristic de variaţie etc.

79


Agenţii termici utilizaţi sunt abur, apă fierbinte, apă caldă, aer cald, gaze de ardere, fluide organice naturale sau de sinteză etc.

Mărimea consumului de căldură tehnologic nu depinde de condiţiile climaterice exterioare ci numai de natura şi modul de variaţie în timp a procesului (ciclic, continuu, intermitent). Ea depinde şi de gradul de încărcare al agregatelor tehnologice.

Durata de utilizare a cererii maxime este în general mare şi depinde de caracteristicile ramurii industriale căreia îi aparţine procesul tehnologic, de numărul de schimburi şi de modul de organizare a activităţii în cadrul întreprinderii industriale.

Consumul de căldură tehnologic este parte integrantă a sistemului energetic industrial. În funcţie de stadiile conversiei energiei, alături de subsistemul consumului, în cadrul sistemului energetic industrial, sunt incluse subsistemele producerii, transportului şi transformărilor energetice intermediare. De aceea, măsurile de reducere a consumului de căldură tehnologic se vor analiza în ansamblul sistemului energetic industrial, având în vedere nu numai optimizarea tehnologiei de consum, dar şi optimizarea proceselor de producere, transport şi transformări energetice.

Principalele categorii de procese tehnologice, cărora li se pot asocia consumuri de căldură, în funcţie de natură, sunt:

- procese de înaltă temperatură (500 – 1200 oC), care utilizează căldura dezvoltată de arderea combustibililor (pirotehnologice);

- procese de medie temperatură (200-400 oC), în general procese de acţionare a maşinilor unelte (ciocane, prese, compresoare) care pot utiliza ca agent termic abur şi gaze;

- procese de joasă temperatura (120-150 oC), care sunt procese de încălzire sau răcire a diferitelor substanţe: distilare, uscare, fierbere etc. În cadrul acestor procese se utilizează ca agent termic aburul, apa caldă, aer cald.

De asemenea, agregatele industriale consumatoare de căldură sunt foarte diferite, în funcţie de construcţia, destinaţia tehnologica şi regimurile de utilizare. În funcţie de considerentele amintite, clasificarea aparatelor industriale consumatoare de căldură se poate face:

- în funcţie de natura procesului tehnologic la care participă: aparate în care are loc variaţia regimului termic şi aparate în care are loc modificarea stării de agregare;

- în funcţie de modul în care are loc transmisia căldurii: aparate consumatoare în care transmisia căldurii se face prin suprafeţe de schimb de căldură şi cu amestec;

- în funcţie de regimul de funcţionare: aparate cu acţiune continuă şi aparate cu acţiune intermitentă.

Măsurile de reducere a consumului de căldură tehnologic vizează două direcţii principale:

- utilizarea finală a căldurii la consumatori;

80

Auditul Energetic

- celelalte componente ale sistemului energetic industrial, inclusiv interconexiunile dintre ele.

În cele ce urmează vor fi abordate metodele aferente primei categorii. În funcţie de problemele pe care le vizează, metodele de reducere a consumului de căldură industrial, pot fi grupate în pachete de măsuri. Principalele aspecte abordabile cu efecte importante la nivelul optimizării consumurilor industriale sunt adoptarea unor tehnologii performante în realizarea aparatelor consumatoare de căldură, dimensionarea tehnico-economică a acestora, în corelaţie cu ansamblul sistemului industrial, care conduce la economii energetice importante.

Efectele sunt considerabile, dacă încă din faza de proiectare se alege corect tipul de agent termic şi parametrii acestuia. Aceste elemente au o importanţă deosebită la reducerea pierderilor de căldură în cadrul verigii de utilizare finală a energiei. Alegerea corectă (pe baza unui calcul tehnico-economic) a naturii şi parametrilor optimi ai agentului termic la consumator, se face în corelaţie cu natura şi parametrii agentului termic de transport. Creşterea randamentelor de utilizarea a energiei în cadrul agregatelor consumatoare precum şi modul de încărcare a acestora se face în concordanţă cu tehnologiile adoptate.

Între măsurile care vizează mărimea componentelor consumului tehnologic de căldură este şi stabilirea valorilor reale ale cererii nete de energie utilă ale proceselor tehnologice. O importanţă deosebită în reducerea consumului de căldură tehnologic al unei întreprinderi industriale o are decalarea valorilor maxime ale consumurilor componente.

Alte metode de optimizare a consumului de căldură tehnologic, deşi nu vizează în mod direct instalaţiile tehnologice consumatoare, au o importanţă deosebită în reducerea consumului. Ele constau în alegerea formei optime de energie, îmbunătăţirea randamentelor de conversie şi de transport în subsistemele anterioare consumului, creşterea randamentelor de producere, diminuarea pierderilor datorate necorelării regimurilor de livrare cu cele ale cererii de căldură.

Adoptarea unor soluţii judicioase de recuperare a resurselor energetice secundare în interiorul conturului de bilanţ conduce la reducerea consumului de resurse primare.

5.3 CONSUMUL DE AER COMPRIMAT

Aerul comprimat este utilizat în întreprinderile industriale, în special pentru mecanizarea şi automatizarea proceselor de producţie.

Avantajele utilizării aerului comprimat în proceselee tehnologice constau în aceea că aerul nu este explozibil, nu arde, nu condensează, nu este toxic sau poluant şi este disponibil în cantităţi nelimitate. In general, investiţiile aferente instalaţiilor pneumatice sunt mai mici decât cele aferente instalaţiilor electrice.

81


Mecanismele pneumatice permit funcţionarea în condiţiile unui mediu umed, exploziv şi la temperaturi înalte. Aparatele şi dispozitivele acţionate pneumatic au la rândul lor o serie de avantaje : construcţie simplă consum redus de materiale prezintă posibilitatea standardizării elementelor componente siguranţă în exploatare.Producerea, distribuţia şi consumul aerului comprimat sunt afectate de pierderi calitative şi cantitative. Eficienţa energetică a producerii aerului comprimat, denumită şi “eficienţă pneumatică”, se exprimă prin raportul între lucrul mecanic util efectuat de unitatea de aer comprimat în aparatul consumator şi lucrul mecanic consumat de compresorul de aer.

Pierderile în sistemul de producere apar în motorul de antrenare al compresorului şi în compresorul propriu-zis. Ponderea cea mai mare o au pierderile în compresor, a căror reducere se poate obţine prin fracţionarea comprimării în mai multe trepte, fiecare dintre ele urmată de o răcire intermediară. Pierderile compresorului mai depind de gradul mediu de încărcare, de soluţia de antrenare şi de metoda de reglare a debitului.Pierderile prin scăpări sunt determinate de neetanşeităţile traseului aerului de la sursă la consumator (jocuri la cilindrii, sertare, supape şi robinete).

Pierderile prin scăpări apar în cazul mecanismelor pneumatice atât la mersul în sarcină cât şi la mersul în gol. De multe ori, pierderile de aer comprimat prin scăpări depăşesc ca valoare consumul util. De aceea, se recomandă determinarea periodică a scăpărilor, atât în timpul exploatării cât şi după reparaţii. Scăpările se pot determina cu ajutorul contoarelor, iar în cazul lipsei acestora sau a unei precizii insuficiente, ele se pot determina prin măsurarea căderii de presiune a aerului în conducta principală, cu consumatorii deconectaţi. Experienţa practică a dovedit faptul că, în cazul instalaţiilor uzate, valoarea pierderilor prin scăpări poate ajunge la 30 - 40% din volumul total de aer vehiculat.

Pentru diminuarea pierderilor prin scăpări, un rol important îl are starea tehnică şi modul de exploatare a dispozitivelor de închidere şi reglare. Creşterea gradului de automatizare conduce la eliminarea pierderilor prin scăpări din timpul opririlor. Nerespectarea normelor de dimensionare şi construcţie a consumatorilor pneumatici şi a sistemelor de distribuţie a aerului comprimat conduce la scăderea presiunii aerului de alimentare şi implicit la funcţionarea nesatisfăcătoare a acestora.

Pierderile sub formă de căldură apar în cazurile în care, pentru economisirea aerului comprimat, se recurge la creşterea temperaturii acestuia. Pentru diminuarea pierderilor de căldura în mediul ambiant, direct proportionale cu temperatura aerului, este necesară izolarea termică corespunzatoare a conductelor de aer comprimat.

Pierderile prin frecare sunt determinate de rezistenţele întâmpinate la curgerea aerului de la sursa de producere până la cei mai îndepărtaţi consumatori. Pentru reducerea acestor tipuri de pierderi este necesară reducerea vitezei aerului

82

Auditul Energetic

comprimat la cca 12 – 15 m/s, iar în cazul conductelor foarte lungi chiar până la 10 m/s.

Aerul poate conţine o anumită cantitate de umiditate care poate condensa în conductele de distribuţie, conducând la depuneri importante pe traseu precum şi la coroziunea reţelelor de aer comprimat şi a instalaţiilor consumatoare. De aceea, este necesară uscarea corespunzătoare a aerului, ceea ce implică echiparea cu rezervoare de separare a condensatului precum şi cu filtre speciale amplasate înaintea instalaţiilor consumatoare de aer comprimat.

Pierderile la evacuare apar la ieşirea aerului comprimat din reţelele de distribuţie şi intrarea în aparatele consumatore, în special datorită reglării incorecte a organelor de admisie a aerului comprimat.

Principalele măsuri de reducere a pierderilor în întregul ansamblul (producere, distribuţie şi consum a aerului comprimat) sunt îmbunătăţirea modului de utilizare a aerului comprimat la consumatori prin

realizarea de ajutaje economice, automatizarea şi etanşeizarea admisiei aerului comprimat la aparatele consumatoare, utilizarea de ajutaje corect dimensionate în vederea alegerii secţiunii minime de trecere;

uscarea aerului, având în vedere că prin răcirea sa are loc condensarea vaporilor de apă conţinuţi, reducând secţiunile de curgere şi înrăutăţind funcţionarea sistemelor de aer comprimat;

mărirea presiunii şi răcirea aerului aspirat, când este necesară creşterea debitului compresorului;

încălzirea aerului comprimat înainte de consumatori, pentru acelaşi consum volumetric se reduce astfel consumul gravimetric. Incălzirea aerului chiar la temperaturi înalte, nu prezintă pericol de explozie a eventualului amestec aer si ulei;

normarea judicioasă a consumurilor specifice de aer comprimat pe unităţi de produs, pe secţii de producţie, etc.

Efectele aplicării acestor măsuri asupra diferitelor sisteme de aer comprimat au consecinţe diferite în funcţie de condiţiile concrete ale fiecărei înterprinderi industriale, de gradul de dotare tehnică a instalaţiilor şi de modul lor de exploatare

5.4 CONSUMUL DE ENERGIE ELECTRICĂ

Principalii consumatori de energie electrică din diferitele domenii de activitate (industrie, transporturi, populatie si agenţi economici) se grupează în două mari categorii: instalaţii de iluminat, instalaţii de forţă. Analiza economica a consumului de energie electrică începe cu factura de plată şi sistemul de tarifare adoptat. In general plata de taxe se face în cazul nerespectării

83


limitelor înscrise în contractul de livrare pentru factorul de putere, sarcina maximă, consumul de putere la vârful de sarcină, etc.

Astfel, scăderea factorului de putere sub valoarea neutrală de 0,92 conduce la facturarea suplimentara a energiei reactive. Sarcina maximă este stabilită pentru puterea activă, depăşirea ei atrăgînd penalităţi în special pentru marii consumatori industriali. Reducerea cererii maxime conduce şi la aplatizarea curbei de sarcină.

Principalele aspecte supuse analizei tehnice sunt: Factorul de putere; Consumul de energie elctrică; Puterea activă consumată; Factorul de utilizare; Factorul de încărcare.

In general se analizează diagramele de variaţie ale mărimilor menţionate mai sus, care sunt deosebit de sugestive.

În urma analizei tehnice rezultă măsurile tehnice şi oragnizatorice menite să conducă la creşterea eficienţei utilizării energiei.

De exemplu, creşterea consumului de energie electrică în anumite etape ale perioadei analizate poate fi determinată de: Creşterea producţiei; Utilizarea unor noi echipamente electrice; Reducerea iluminatului natural.

Scăderea factorului de putere simultan cu creşterea consumului de energie electrică poate fi cauzată de prezenţa unor sarcini inductive (instalarea de motoare electrice).

Factorul de încărcare arată în ce fel este utilizată capacitatea instalată a echipamentelor electrice.

Printre cele mai utilizate metode de reducere a consumului de energie electrică la instalaţiile de iluminat se numără înlocuirea corpurilor de iluminat incandescente cu lămpi fluorescente de putere mai mică sau cu alte tipuri de lămpi cu eficienţă ridicată. Principalul inconvenient al lămpilor fluorescente este scăderea factorului de putere. Pentru remedierea acestui incovenient se utilizează balasturi capacitive, metoda putând fi considerată ca o metodă importantă de conservare a energiei.

In cazul în care, în urma măsurătorilor, rezultă un nivel de iluminare mai mare decât cel normal, pentru reducerea consumului de energie electrică se poate apela reducerea nivelului de iluminare. Această supradimensionare a nivelului de iluminare poate apare ca urmare a schimbării destinaţiei iniţiale a clădirii sau a unei greşeli de proiectare.

O altă metodă constă în suspendarea corpurilor de iluminat la o înălţime mai mică, în urma unui calcul tehnico-economic, în care intervin costurile suplimentare aferente montajului.

Alături de aceste măsuri de natură tehnică, se pot obţine economii importante de energie prin aplicarea de măsuri administrative, care au costuri minime, ca de exemplu:

84

Auditul Energetic

Intreţinerea stării de curăţenie a suprafeţelor vitrate, în special în cazul halelor industriale;

Văruirea pereţilor incintelor, un perete murdar putând reduce iluminarea de 1,4 ori;

Curăţarea corpurilor de iluminat; Utilizarea perdelelor în cazul incintelor cu suprafaţă mare de vitrare.

Principalele masuri de reducere a consumului de energie electrică la instalaţiile de forţă vizează aplatizarea curbei de sarcină. Punctele caracteristice ale curbei de sarcină sunt vârful de seară, golul de noapte şi vârful de dimineaţă. Programul de lucru trebuie adaptat pentru reducerea pe cât posibil a funcţionării în timpul vârfului de sarcină.

Utilajele cu funcţionare discontinuă se evită a fi pornite în timpul vârfurilor de sarcina.

Se vor utiliza utilaje performante care pentru atingerea aceluiasi nivel de productie pot functiona un timp mai redus. De asemenea se pot utiliza utilaje cu functionare discontinua, fiind oprite in timpul varfurilor de sarcina.

Se va urmarii reducerea gradului de simultaneiatte a instalatiilor astfel incat in timpul varfurilor de sarcina consumul sa fie minim.

In cazul consumurilor forte mari se poate aplica decalarae zilelor libere, iar din acelasi considerent de esalonare a consumurilor se practica progarmarea lucrarilor de reparatii si intretinere in lunile de iarna.

In concluzie, reducerea consumurilor de energie electrică se poate obţine atât prin măsuri de natură tehnică, rezultate în urma calculelor tehnico-economice, cât şi prin pachete de măsuri administrativ-organizatorice, care în general au efecte considerabile în raport cu costurile de implementare. Toate acestea trebuie corelate cu alegerea unui sistem de tarifare a energiei electrice corespunzător activităţii desfăşurate în întreprindere.

85

6. EXEMPLE ŞI STUDII DE CAZ

Bilanţul energetic este alcătuit din două categorii de mărimi şi anume intrările şi ieşirile. Fiecare dintre termenii bilanţului, fie că este o mărime de intrare sau o mărime de ieşire, poate fi determinat în mai multe moduri şi anume :

- direct prin măsurare;- prin măsurarea în prealabil a uneia sau mai multor mărimi, urmată de

calculul termenului de bilanţ pe baza acestor mărimi;- numai prin calcul, în baza unor anumite ipoteze.Cele mai multe situaţii impun cunoaşterea bilanţului de masă înaintea

întocmirii bilanţului energetic. Bazat pe analize chimice, pe măsuratori sau numai pe estimări, bilanţul de masă precede întocmirea bilanţului energetic deoarece determinarea tuturor termenilor bilanţului energetic prin măsurare directa nu este tehnic posibilă. Astfel căldurile absolute si cantităţile de căldură, asociate unor cantităţi sau unor debite de substanţă, se calculează înmulţind cantitatea sau debitul de substanţă cu căldura specifică si cu temperatura in cazul căldurii absolute sau cu o diferenţă de temperatură în cazul cantităţii de căldura. Acesta este unul dintre cazurile tipice în care bilanţul de masă precede obligatoriu bilanţul energetic, care nu poate fi altfel întocmit.

Un alt caz tipic este cel în care, în interiorul conturului de bilanţ, au loc reacţii chimice al căror efect termic nu poate fi neglijat. Efectul termic al reacţiilor chimice nu poate fi măsurat direct decât într-o instalaţie concepută special în acest scop. El poate fi însă estimat cu suficientă precizie cu condiţia cunoaşterii transformărilor chimice care au loc în interiorul conturului de bilanţ atât sub aspect cantitativ cât şi sub aspect calitativ. Prin urmare trebuie bine cunoscută cantitatea şi compoziţia chimică a fluxurilor de masă care intră şi care ies din conturul de bilanţ.

O a treia categorie de situaţii în care bilanţul de masă este determinant pentru bilanţul energetic este aceea în care, în cadrul procesului tehnologic, au loc schimburi intermediare de substanţă cu exteriorul în ambele sensuri.

Bilanţul energetic este un instrument la care se recurge uneori, atunci când datele privind mărimea fluxurilor de energie intrate în conturul dat nu sunt sigure sau nu pot fi determinate prin măsurare directă.

Definiţia corectă a noţiunii de factură energetică trebuie adaptată la situaţia concretă existentă într-un anumit contur dat, care include aspecte tehnice, economice, financiare şi juridice. Factura energetică nu coincide întotdeauna cu suma facturilor achitate de o organizaţie pentru purtătorii de energie preluaţi din exterior.

Un ultim aspect care trebuie bine stăpânit este potenţialul energetic şi consecinţele economice ale valorificării resurselor energetice secundare.

Auditul Energetic

6.1 BILANŢUL ENERGETIC AL UNEI INCINTE DE USCARE

O instalaţie de uscare funcţionează continuu şi realizează uscarea unui debit de 100 kg/s material care intră în incintă cu temperatura de 25 oC si umiditatea relativă w1 = 0,65 şi iese din incintă cu temperatura de 115 oC şi umiditatea relativă w2 = 0,05. Materialul este susţinut la trecerea prin incinta de uscare cu ajutorul unui sistem de transport, având un echivalent caloric egal cu 48 kW/grd şi funcţionând intre temperaturile de 40 oC la intrare şi respectiv 120 oC la ieşire.

Agentul de uscare este aer atmosferic aspirat din exterior, care are la intrare temperatura de 20 oC şi umiditatea absolută x1 = 0,01. Aerul de uscare iese din incintă cu temperatura de 130 oC si umiditatea absolută x2 = 0,016. Calculul schimbului de căldură prin radiaţie şi convecţie între suprafaţa exterioară a pereţilor incintei si mediul înconjurător permite o estimare a pierderilor de căldură ale incintei la circa 65 kJ pentru un kg de umiditate evacuată din material.

Căldura necesară desfăşurării operaţiei de uscare este asigurată prin intermediul unui agent termic, care transmite căldura agentului de uscare printr-o suprafaţa de schimb de căldură, înainte ca acesta să intre în incintă.

Bilanţul energetic poate fi întocmit numai după precizarea termenilor bilanţului material al procesului de uscare. Printr-un calcul simplu rezultă că debitul de material uscat care iese din incinta este de 36,84 kg/s iar cantitatea de umiditate evacuată din material prin operaţia de uscare este de 63,16 kg/s.

Debitul de aer care joacă rolul de agent de uscare şi care preia umiditatea degajată din material îşi modifică deci valoarea între intrarea şi ieşirea din incintă. Aerul umed este un amestec de gaze necondensabile în domeniul temperaturilor de lucru (amestec cunoscut în tehnică sub denumirea de aer uscat, care include azot, oxigen şi gaze inerte) şi vapori de apa, gaz condensabil în domeniul temperaturilor de lucru. Debitul de aer uscat este un invariant în raport cu intrarea şi ieşirea din incinta de uscare. El este însă un debit fictiv, deoarece nu include si conţinutul său de umiditate. Prin urmare, el nu poate fi folosit la calculul vitezelor sau secţiunilor de trecere ale aerului şi nici la calculul puterii necesare antrenării ventilatorului de aer. El poate fi însă utilizat la calculul cantităţilor de căldură care intră sau ies din conturul de bilanţ. Debitul fictiv de aer uscat care circulă prin incinta de uscare este în acest caz egal cu 10527 kg/s.

Un bilanţ energetic poate fi întocmit în două feluri:a) considerând cantităţile absolute de căldură care intră şi care ies cu fiecare

flux de masă din conturul de bilanţ;b) considerând cantităţile de căldură care sunt fie preluate din fie cedate

către incinta de uscare de fiecare dintre fluxurile de masă.Varianta a) este o metoda mai generală, deoarece ea poate fi aplicată în orice

situaţie. Ea este recomandabilă în cazurile în care fluxurile de masă care intră îşi modifică compoziţia sau se transformă integral în interiorul conturului de bilanţ şi nu se mai regăsesc ca atare la ieşire. Varianta b) este recomandabilă numai când fluxurile de masă care intră se regăsesc fără modificări sau cu modificări minime la ieşirea din conturul de bilanţ.

87

Exempleşi studii de caz

În cazul operaţiei de uscare, bilanţul energetic se poate face în ambele feluri, în funcţie de obiectivul urmărit.

Bilanţul energetic având drept termeni căldurile absolute intrate şi ieşite cu debitele materiale este prezentat în tabelul 6.1

Tabelul 6.1

Bilanţul energetic al incintei având drept termeni călduri absolute

Intrări în conturul de bilanţ MW Ieşiri din conturul de bilanţ MWMaterialul umed 8,03 Materialul uscat 5,93Instalaţia de transport 1,92 Instalaţia de transport 5,76Aerul de uscare 470,30 Aerul de uscare (umed) 1818,96Agentul termic 1580,25 Agentul termic 225,75

Pierderi prin pereţi 4,10Total 2060,50 Total 2060,50

Bilanţul energetic urmărind cantităţile de căldură cedate către sau preluate din incinta de uscare de către debitele materiale care o parcurg este prezentat în tabelul 6.2

Tabelul 6.2

Bilanţul energetic al incintei având drept termeni cantităţi de căldură

Intrări in conturul de bilanţ MW Ieşiri din conturul de bilanţ MWAgentul termic 1354,50 Materialul uscat 4,64

Instalaţia de transport 3,84Aerul de uscare 1179,63Umiditatea evacuată 162,29Pierderi prin pereţi 4,10

Total 1354,50 Total 1354,50

Este evident că varianta a doua este mai convenabilă, deoarece pe baza ei se poate trasa direct diagrama fluxurilor (Sankey) care intră şi ies din conturul de bilanţ. Tot pe baza ei se pot calcula direct consumul specific de căldură şi randamentul termic al operaţiei.

Astfel, consumul specific de căldura pentru eliminarea unui kg de umiditate din material este egal cu 1354,5/162,3=8,34. Randamentul termic al procedeului, în care se consideră consum util suma următorilor trei termeni 4,64 + 3,84 + 162,29 = 170,77 MW (vezi tabelul 6.2), este egal cu 12,61 %. Valoarea scăzuta a randamentului se corelează cu valoarea ridicata a consumului specific, ambele fiind datorate debitului foarte mare de aer de uscare (105,3 kg aer uscat pentru un kg de material umed).

Reducerea consumului specific sau creşterea randamentului termic al operaţiei se pot obţine numai prin reducerea debitului de aer care circulă prin

88

Auditul Energetic

incintă şi transportă umiditatea evacuată din material, ceea ce presupune modificarea concepţiei instalaţiei de uscare (recurgerea la recircularea agentului de uscare, modificarea regimului termic si aerodinamic etc.).

6.2 BILANŢUL ENERGETIC AL PROCEDEULUI PNEUMATIC DE ELABORARE A OŢELULUI

Elaborarea oţelului în convertizorul LD este un procedeu discontinuu, durata unei şarje fiind de circa o oră. Capacitatea unui astfel de agregat este situată între 50 şi 150 tone de oţel/şarjă.

Bilanţul energetic al procedeului prezintă particularitatea că nici unul dintre fluxurile de energie intrate în conturul său de bilanţ nu se regăseşte ca atare în factura energetică. Altfel spus, principalele fluxuri de energie intrate sunt căldura fizică a fontei lichide şi efectul exotermic al reacţiilor chimice de oxidare prin care se corectează compoziţia oţelului din baia metalică. Niciuna dintre aceste mărimi nu poate fi măsurată direct. Mărimile măsurate care contribuie la calcularea termenilor bilanţului sunt:

- cantităţile şi compoziţiile fluxurilor materiale care intră şi care ies;- temperatura fontei lichide încărcate, temperatura oţelului şi zgurii

evacuate din convertizor.Natura şi temperaturile ridicate ale materialelor aflate în stare lichidă (fontă,

oţel, zgură) nu permit măsurarea cu precizie, o eventuală eroare putând afecta condiţia de închidere a bilanţului energetic.

Consumurile organizate de energie primară care pot fi regăsite ca atare în factura energetică sau în costurile de producţie ale oţelului de convertizor sunt:

- consumul de gaz natural, ars în convertizor pentru preîncălzirea încărcăturii solide (fier şi fontă vechi), atunci când acest lucru este cerut de compoziţia acesteia;

- consumul de energie primară aferent reciclării fierului şi fontei vechi;- consumul de energie necesar producerii oxigenului tehnic. Consumul specific de gaz natural pentru preîncălzirea fierului vechi până

la temperatura de 800 oC este estimat la 60 - 62 m3N pentru o tonă de fier vechi.

Durata preîncălzirii este de circa 10 - 15 minute. Prima etapă a elaborării şarjei constă în încărcarea fierului şi fontei vechi,

după care urmează încărcarea celorlalte materii prime şi materiale. Încărcarea agregatului durează între 10 şi 20 de minute.

Insuflarea oxigenului tehnic durează circa 20 minute şi constituie etapa cea mai importantă din punct de vedere energetic. Oxigenul insuflat reacţionează cu elementele aflate în exces în baia metalică, efectul termic al acestor reacţii fiind pe ansamblu net exoterm. Repartizarea căldurii astfel generate între baia metalică şi gazele rezultate (CO, CO2, O2 şi altele) se face în raportul de 3/1.

89


Cantităţile de elemente de aliere aflate în exces pot fi deduse din diferenţa între compoziţiile materiilor prime principale (fonta şi fierul vechi) şi compoziţia oţelului.

Tabelul 6.3

Compoziţia fontei, fierului vechi şi oţelului.

Materialul analizat

Compoziţia chimică elementară (%)Carbon Siliciu Mangan Fosfor Sulf Fier

Fontă 4,20 0,85 0,80 0,10 0,04 92,30Fier vechi 0,20 0,30 0,50 0,03 0,03 95,94Oţel 0,05 0,001 0,20 0,02 0,02 99,71

Procesele chimice care au loc în perioada insuflării nu sunt stăpânite şi cunoscute integral. Principalele reacţii de oxidare au ca efect corectarea compoziţiei băii metalice. Vitezele de reacţie sunt diferite şi variază în mod continuu în timpul insuflării. Adoptând un model simplificat care constă în variaţia în trepte a vitezei de reacţie, în tabelul 6.4 sunt estimate cantităţile din fiecare element care intră în reacţia de oxidare pe parcursul insuflării. Perioada de insuflare a oxigenului este împărţită în cinci intervale a câte patru minute fiecare.

Tabelul 6.4

Repartizarea pe perioada insuflării, împărţită în cinci intervale de câte patru minute fiecare, a cantităţilor de substanţă intrate in reacţia de oxidare.

Element oxidat

Cantitate oxidată în intervalul de timp (kg/t) Total(kg/t)

1 2 3 4 5Carbon 3,410 7,680 11,940 8,530 2,560 34,11Siliciu 6,290 1,260 0,840 0,000 0,000 8,40Mangan 6,190 0,440 0,260 - 1,150* 3,100 8,85Fier 7,370 7,380 7,380 7,380 7,380 36,89Fosfor 0,160 0,320 0,220 0,050 0,320 1,07Sulf 0,028 0,028 0,028 0,028 0,028 0,14

*) în acest interval are loc reacţia inversă (de descompunere a oxidului de mangan)

Reacţiile chimice care au loc în convertizor şi efectele lor exoterme sunt prezentate in tabelul 6.5.

90

Auditul Energetic

Tabelul 6.5

Reacţiile chimice care au loc în convertizor şi efectul lor termic

Nr crt Reacţia chimică Efectul termic (MJ/kmol) 1 C + 0,5 O2 = CO 110 2 Si + O2 = SiO2 870 3 Mn + 0,5 O2 = MnO 405 4 2 P + 2,5 O2 = P2O5 1549 5 S + O2 = SO2 297 6 Fe + 0,5 O2 = FeO 269 7 2 Fe + 1,5 O2 = Fe2O3 825 8 CO + 0,5 O2 = CO2 284 9 2CaO + SiO2 = (CaO)2 SiO2 135 10 3CaO + P2O5 =(CaO)3 P2O5 668 11 C + O2 = CO2 394

Trebuie amintit faptul că reacţiile de mai sus sunt cele mai importante dar nu sunt singurele reacţii chimice care au loc în baia metalică şi în spaţiul de deasupra acesteia.

Cantităţile specifice de materii prime şi materiale solide si lichide (raportate la o tona de oţel elaborat) introduse în convertizor sunt prezentate în tabelul 6.6.

Tabelul 6.6

Cantităţile specifice de materii prime şi materiale intrate în conturul de bilanţ pentru elaborarea unei tone de oţel

Flux material intrat Greutate raportată kg/tFontă lichidă 854,60Fier vechi 223,60Fontă veche 25,00Dolomită 1,30Calcar + var 98,80Fluorină de calciu 0,80Gaze inerte 1,50Oxigen tehnic 87,10Total intrat 1292,70

Bilanţul material al procedeului de elaborare trebuie complectat cu cantităţile care ies din conturul de bilanţ. Acestea sunt prezentate in tabelul 6.7.

91


Tabelul 6.7

Cantităţile specifice de material care ies din conturul de bilanţ.

Flux material ieşit Greutate raportată kg/tOţel lichid 1000,00Zgură lichidă 189,00Gaze 103,70Total ieşit 1292,70

Compoziţia elementară a zgurii şi a gazelor este prezentată în tabelul 6.8.

Tabelul 6.8

Compoziţia elementară a oţelului, zgurii şi gazelor rezultate din procedeul LD de elaborare a oţelului de convertizor

Elementele componente

Compoziţia elementară (kg/t)Oţel Zgură Gaze

Carbon 0,50 0,00 36,89Siliciu 0,01 9,55 0,00Mangan 2,00 6,16 0,00Fosfor 0,20 0,75 0,00Sulf 0,20 0,00 0,22Fier 997,09 29,31 0,00Calciu 0,00 64,44 0,00Oxigen 0,00 47,82 64,66 Alte elemente 0,00 30,95 1,89Total 1000,00 189,00 103,68

Bilanţul energetic al procedeului de elaborare a oţelului în convertizorul LD, întocmit pe perioada unei şarje, este prezentat in tabelul 6.9.

Tabelul 6.9

Bilanţul energetic al procedeului LD de elaborare a oţelului.

Intrări în conturul de bilanţ Ieşiri din conturul de bilanţTermen % MJ/t Termen % MJ/t

Fontă lichidă 50,26 1058,6 Oţel lichid 68,66 1446,3Fier vechi 0,07 1,3 Zgură 14,68 309,3Fondanţi 0,05 1,2 Gaze 10,37 218,4Fontă veche 0,02 0,4 Răcire lance 1,50 32,3Oxigen tehnic + gaze

0,05 1,2 Pierderi radiaţie 1,80 38,0

Efect exotermic 49,55 1043,6 Pierderi acumulare 2,99 63,0Total intrat 100,00 2106,3 Total ieşit 100,00 2106,3

92

Auditul Energetic

La prima vedere se poate constata că, sub aspect energetic, procedeul de elaborare a oţelului este unul deosebit de eficient. Pierderile de energie ale procedeului însumează 6,3 % din energia intrată în conturul de bilanţ, fiind legate de necesitatea răcirii unor subansamble şi de caracterul său discontinuu.

Procedeul nu consumă combustibil, energie electrică sau căldură, el fiind autosuficient din punct de vedere energetic. Circa 50 % din energie intra în conturul de bilanţ sub forma căldurii sensibile a uneia dintre materiile prime, fonta lichidă. Restul de 50 % este asigurat sub forma efectului termic al reacţiilor chimice exoterme. Fonta lichidă de primă fuziune se obţine în furnalul clasic.

Procedeul de elaborare a fontei de primă fuziune în furnalul clasic este mult mai complex. Elaborarea unei tone de fontă implică consumul următoarelor materii prime

- 0,51 t cocs metalurgic, care conţine sub formă de putere calorifică circa 16,9 GJ;

- 1950 m3N aer amestecat cu oxigen tehnic care trebuie comprimat până la

presiunea de 5 bar şi încălzit până la temperatura de 1000 oC;Consumul efectiv de energie primară pentru o tonă de fontă de primă fuziune

este de circa 10 - 12 GJ/t, în funcţie de cantitatea şi compoziţia gazului de furnal şi de randamentul preîncălzitoarelor de aer cu focar independent. Această valoare nu include energia consumată în afara conturului de bilanţ al furnalului clasic pentru aglomerarea minereului de fier, pentru obţinerea cocsului metalurgic, pentru refacerea căptuşelii refractare a utilajelor, etc. Cota din consumul de energie primară aferentă producerii fontei de primă fuziune se transferă procedeului de elaborare a oţelului, fiind inclusă în costul de producţie al fontei lichide, care se regăseşte în costul de producţie al oţelului.

Trebuie precizat faptul că bilanţul energetic al procedeului pneumatic de elaborare a oţelului nu ia în considerare conţinutul de energie potenţială chimică al gazelor de convertizor, ci doar căldura lor sensibilă. Gazele generate în timpul insuflării oxigenului conţin energie termica sub formă de căldură sensibilă, având temperatura cuprinsă între 1600 şi 1800 oC. Ele conţin şi energie potenţială chimică, în compoziţia lor aflându-se o cantitate semnificativă de oxid de carbon care poate dezvolta prin ardere o cantitate importantă de căldură (circa 10 - 10,5 MJ/m3

N). Conţinutul de energie potenţială chimică al amestecului de gaze generate în

convertizor în timpul insuflării oxigenului este estimată la circa 0,74 GJ/t. Valoarea calculată a conţinutului lor de energie chimica nu este însă relevantă deoarece gazele fierbinţi care ies din convertizor se pot aprinde instantaneu la contactul cu aerul atmosferic. Recuperarea căldurii sensibile şi a puterii calorifice conţinute de aceste gaze este recomandabil să se facă în două etape succesive. In prima etapă se recuperează căldura fizică, răcind gazele până la temperatura la care se poate efectua în bune condiţii desprăfuirea lor (circa 300 oC). În etapa a doua se valorifică puterea lor calorifică. Aşa cum s-a aratat mai sus, la calculul consumului

93


specific de energie primara al procedeului, cantitatea de energie recuperată se deduce din consumul global.

Această schemă optimă de valorificare implică o singură condiţie şi anume menţinerea etanşeităţii traseului gazelor în prima etapă, până la răcirea lor sub temperatura de autoaprindere. Orice infiltraţie de aer pe această porţiune duce la autoaprindere şi la reducerea corespunzătoare a conţinutului de energie chimică al gazelor de convertizor. Menţinerea etanşeităţii unui traseu format din elemente mobile este dificilă din punct de vedere tehnic si operaţional.

Eficienţa energetică a procedeului de elaborare a oţelului în convertizorul LD nu trebuie judecată separat, ci împreună cu procedeul de elaborare a fontei de primă fuziune în furnalul clasic. Ansamblul alcătuit din furnalul clasic şi convertizorul LD constituie filiera de producere a oţelului pornind de la minereu de fier si cocs metalurgic.

Singurul aspect relevant pentru procedeul LD luat separat care poate fi analizat în acest context este potenţialul energetic, modalitatea si gradul de valorificare a resursei energetice secundare disponibilizate sub forma fluxului de gaze de convertizor.

6.3 BILANŢUL ENERGETIC AL UNEI BATERII DE COCSIFICARE

Operaţia de cocsificare a cărbunilor are la rândul ei particularitatea că atât materia primă cât şi produsele rezultate (cocsul metalurgic şi gazul de cocs) sunt substanţe combustibile. Puterea lor calorifica, care constituie conţinut de energie potenţială de natură chimică, poate sau nu să se regăsească ca termen al bilanţului energetic. Dacă acest aspect este important în cazul operaţiei de gazeificare a cărbunilor, în cazul cocsificării randamentul de transfer al puterii calorifice de la materia primă către produsele operaţiei nu mai este la fel de important. In cele ce urmează se va prezenta şi comenta varianta bilanţului energetic care nu ia în considerare puterile calorifice ale materiei prime şi produselor rezultate.

Conturul de bilanţ include incinta propriu-zisă, regeneratoarele ceramice şi sistemul de răcire al gazului de cocs cu apa amoniacală prin contact direct (barbotare). Operaţia de cocsificare este de tip discontinuu şi constă în încălzirea cărbunilor în absenţa aerului până la o temperatură de circa 1000 oC.

Descompunerea pirogenetică a încărcăturii pune în libertate o faza gazoasă, numită generic gaz de cocs, care include umiditatea în stare de vapori şi volatilele aflate iniţial în compoziţia cărbunelui, precum şi o serie de alte substanţe formate prin descompunerea şi apoi recompunerea macromoleculelor organice în timpul încălzirii. Faza solidă rămasă în incintă la sfârşitul operaţiei, cocsul metalurgic, este produsul principal al operaţiei.

Încălzirea incintei se realizează prin intermediul gazelor rezultate din arderea unui combustibil gazos, care poate fi gaz de cocs epurat sau un amestec gazos care include gaz de furnal, gaz de cocs şi eventual gaz metan.

94

Auditul Energetic

O tonă de încărcătură introdusă în incinta cuptorului de cocsificare conţine 924 kg cărbune cocsificabil în stare uscată şi 76 kg umiditate. Se estimează că în incintă este aspirată prin neetanşeităţi cantitatea de 11,3 kg aer fals. Din cuptor este extrasă pe parcursul încălzirii cantitatea de 205,2 kg gaz brut de cocs iar la sfârşitul procedurii este obţinută cantitatea de 695 kg cocs metalurgic. Diferenţa de 3,4 kg este considerata pierdere de material (care rămâne în incintă, în vasul de barbotare sau este antrenat de faza gazoasa).

În compoziţia medie a cocsului metalurgic intră 86,8 % carbon, 1,1 % sulf, 10,5 % cenuşă, 1,6 % volatile si 5,0 % umiditate. Puterea sa calorifică inferioară corespunzătoare acestei compoziţii este de 28,8 MJ/kg.

În compoziţia medie a gazului de cocs rezultat după răcire intră 3,1 % CO2 + 22,6 % CH4 + 2,0 % C2H4 + 0,4 O2 + 9,0 % CO + 58,7 % H2 + 4,2 % N2 = 100,00 %. Puterea calorifică inferioară a gazului este de 16,7 MJ/m3

N.Pentru întocmirea bilanţului energetic al operaţiei mai trebuie cunoscute

valorile următoarelor mărimi:- temperatura încărcăturii umede la intrarea în incinta de încălzire = 15 oC;- temperatura combustibilului gazos la intrarea în arzător = 60 oC;- temperatura aerului de ardere la intrarea în arzător = 15 oC;- temperatura cocsului evacuat din incinta de încălzire = 950 oC;- temperatura gazului brut de cocs după răcirea cu apă = 105 oC;- consumul specific de combustibil gazos pentru o tonă de cocs = 132,4

m3/t;- puterea calorifică inferioara a combustibilului gazos = 16,1 MJ/m3.- debitul specific de aer de ardere = 4,94 m3/ m3; - temperatura gazelor de ardere evacuate = 250 oC;

Pornind de la valorile prezentate mai sus se pot calcula termenii bilanţului energetic. Varianta în care conţinutul de energie potenţială chimică sub formă de putere calorifică al unora dintre termenii bilanţului material nu este luat în considerare este prezentată în tabelul 6.10.

Tabelul 6.10

Bilanţul energetic al operaţiei de cocsificare a cărbunelui.

Nr crt

Termenii bilanţului energetic Valoarea MJ/t cocs %

A. Intrări în conturul de bilanţ 1 Căldura dezvoltată prin arderea combustibilului

gazos 3054,7 98,14 2 Căldura sensibilă a combustibilului gazos 15,8 0,51 3 Căldura sensibilă a aerului de ardere 18,3 0,59 4 Căldura sensibilă a aerului fals aspirat în incintă 0,3 0,01 5 Căldura sensibilă a încărcăturii 23,4 0,75

Total intrat în conturul de bilanţ 3112,5 100,00

95


B. Ieşiri din conturul de bilanţ 1 Căldura sensibilă a cocsului evacuat din incintă 1471,1 47,3 2 Căldura sensibilă a gazului brut de cocs 92,0 2,9 3 Căldura consumată pentru vaporizarea umidităţii

conţinute de încărcătură 562,3 18,1 4 Căldura sensibilă a gazelor de ardere evacuate 363,5 11,7 5 Căldura preluată de apa de răcire de la gazul de

cocs brut 469,8 15,1 6 Pierderi de căldură ale instalaţiei 153,8 4,9 Total ieşit din conturul de bilanţ 3112,5 100,0

Valorile obţinute indică o pondere mare a căldurii consumate pentru vaporizarea umidităţii conţinute de încărcătura introdusa în incinta de încălzire. Consumul de combustibil s-ar putea deci micşora dacă uscarea cărbunelui cocsificabil s-ar face, măcar în parte, în afara incintei, pe seama căldurii sensibile a gazelor de ardere şi a gazului brut de cocs.

Din punct de vedere al calităţii şi potenţialului resurselor energetice secundare care ies din conturul de bilanţ stabilit, gazul de cocs este un combustibil gazos de calitate medie, valorificat în totalitate în cadrul mai larg al combinatului siderurgic integrat. Căldura sensibilă a cocsului fierbinte şi a gazelor de ardere reprezintă resurse energetice secundare termice care pot fi în principiu valorificate la rândul lor fie în interiorul fie în exteriorul conturului de bilanţ. In interiorul conturului de bilanţ căldura sensibilă a res poate servi la preuscarea încărcăturii în afara incintei cuptorului, micşorând astfel consumul de combustibil al cuptorului de cocsificare.

Recuperarea internă a fiecăreia dintre aceste resurse energetice secundare implică modificări mai mult sau mai puţin importante ale instalaţiei existente, ale căror costuri trebuie estimate si considerate în cadrul unei analize tehnico-economice.

6.4 CALCULUL CONSUMULUI SPECIFIC DE ENERGIE PRIMARĂ

Conducerea unei fabrici de obiecte din porţelan (veselă, vase, obiecte decorative) din Marea Britanie a hotărât în anul 1978 să analizeze eficienţa energetică printr-un audit anual. Pentru întocmirea acestuia s-au folosit înregistrările existente şi unele estimări, acolo unde datele existente nu au fost suficiente. Scopul principal al analizei a fost stabilirea valorii consumului specific global de energie primară realizat pe parcursul anului financiar anterior.

Primul aspect care a trebuit clarificat a fost bilanţul material, respectiv circulaţia debitelor în interiorul (între etapele procesului tehnologic) şi în exteriorul conturului de bilanţ dat. Datele măsurate au fost insuficiente, aşa încât s-a recurs la

96

Auditul Energetic

estimări şi aproximări privind recirculările şi pierderile de material în fiecare dintre etapele procesului.

Figura 6.2 Procesul tehnologic pentru producerea obiectelor din porţelan.

Preparare

Fasonare

Uscare

Ardere

Glazurare

Uscare

Ardere

Decorare

Ardere

Ambalare

Materiale decorare

Preparare suspensie

Forme turnare2,14

0,17

↓ 1,63

0,09

0,09 pleacă0,25 0,16 rebut

S1

S2

S3

↓ 1,31≈ 0 0,11 pleacă

0,17 0,06 rebut

neglijabil

↓ 1,13

↓ 1,00

0,13 rebut şi calitatea II

97


Procesul tehnologic începe cu prepararea materiilor prime, care sunt măcinate (dacă este cazul), omogenizate şi amestecate cu apa. Rezultatul amestecului constă într-o pastă subţire.

Aceasta este mai întâi presată pentru reducerea conţinutului de umiditate şi apoi merge la fasonare sau turnare. Fasonarea se face manual şi mecanic, în funcţie de complexitatea formei obiectului. Turnarea este mecanică.

Obiectele fasonate sau turnate suferă în continuare un proces de uscare şi apoi unul de ardere. După ardere, obiectele sunt selectate:

- unele sunt considerate nesatisfăcătoare şi deci intră în categoria rebuturilor;

- altele, corespunzătoare din punct de vedere al calităţii sunt trimise pentru continuarea procesului la alte unităţi ale aceleaşi companii;

- ultima categorie este constituită din obiectele corespunzătoare din punct de vedere al calităţii care merg mai departe în următoarea etapă a procesului tehnologic.

Obiectele arse sunt apoi glazurate. După glazurare ele sunt mai întâi uscate şi apoi arse a doua oara. Urmează o a doua etapă de selecţie, obiectele fiind direcţionate în acelaşi fel ca în prima etapă. Trebuie totuşi menţionat faptul că în etapa a doua de selecţie este posibilă şi recircularea în interiorul conturului dat a obiectelor a căror glazurare nu este pe deplin satisfăcătoare. Acestea sunt glazurate din nou şi reintră în circuit în etapa a doua de prelucrare.

Obiectele glazurate corespunzător sunt în cele din urmă decorate. Decorarea este în general manuală şi poate avea la rândul ei mai multe faze (emailare, pictare, aurire). După fiecare fază de decorare urmează o etapa de ardere.

Selecţia finală constă în împărţirea obiectelor decorate în produse de calitatea întâi, produse de calitatea a doua şi rebuturi.

Urmărind schema prezentată în figura 6.1, circulaţia fluxurilor de material este definită de următoarele cantităţi anuale specifice, raportate la o tonă de produse finite de calitatea întâi care ies din conturul de bilanţ al unităţii analizate:

- greutatea totală a materiilor prime în stare uscată care intră în conturul de bilanţ este de 2,14 t/t;

- pierderile de material în faza de preparare sunt de 0,28 t/t;- pierderile de material în faza de fasonare/turnare sunt de 0,14 t/t;- pierderile de material în faza de ardere sunt de 0,09 t/t;- cantitatea totală de obiecte arse este deci de 1,63 t/t, din care 0,18 t/t sunt

rebuturi iar 0,15 t/t sunt obiecte corespunzătoare din punct de vedere calitativ care merg la alte unităţi pentru continuarea prelucrării;

- pentru glazurare ramâne deci disponibilă cantitatea de 1,3 t/t;- prin glazurare se adaugă material în greutate de 0,05 t/t, producţia internă

de obiecte glazurate fiind deci de 1,35 t/t;- din acestea sunt considerate rebuturi sau obiecte de calitatea a doua 0,12

t/t iar 0,11 t/t produse corespunzătoare calitativ sunt trimise la alte unităţi pentru continuarea prelucrării;

- în etapa de decorare în unitatea analizată intră cantitatea de 1,12 t/t;

98

Auditul Energetic

- dupa selecţia finală, 0,12 t/t sunt considerate rebuturi sau produse de calitatea a doua.

Trebuie precizat că produsele de calitatea a doua nu sunt luate în considerare la calculul producţiei unităţii şi deci nici la calculul consumului specific de energie primară. Prin urmare, consumurile energetice sunt raportate numai la producţia internă de calitatea întâi şi la producţia corespunzătoare din punct de vedere calitativ care a fost trimisă pentru continuarea prelucrării la alte unităţi ale aceleaşi companii.

Producţia anuală internă (obiecte de calitatea întâi) este de 380 t/an.Prin însumarea consumurilor înregistrate şi prin estimarea repartiţiei lor între

etapele procesului tehnologic s-au obţinut rezultatele prezentate în tabelul 6.11.

Tabelul 6.11

Consumurile specifice anuale de energie electrică şi combustibil pe fiecare faza a procesului tehnologic, raportate la producţia finală internă de calitatea întâi, exprimate în GJ/t.

Faza Electricitate CombustibilPreparare 2,40 17,8Fasonare/turnare 3,37 18,3Uscare I 0,95 56,9Ardere I 2,57 54,8Preparare suspensie 0,38 8,1Glazurare 0,85 2,8Uscare II 0,11 3,8Ardere II 3,00 47,2Decorare 1,17 3,9Ardere III 3,70 31,4Total 18,50 245,0

Structura consumurilor energetice pentru fiecare dintre cele doua forme de energie este prezentată în tabelul 6.12 şi respectiv in tabelul 6.13.

Tabelul 6.12

Structura consumului total anual de combustibil

Uscătoare cu ardere directă 5,0 %Cuptoare ardere I 21,4 %Cuptoare ardere II 26,4 %Cuptoare ardere III 8,8 %Uscătoare cu abur prdus în CT proprie 22,4 %Incălzire spaţii de producţie şi birouri 10,0 %Alte scopuri 6,0 %Total 100,0 %

Tabelul 6.13

99


Structura consumului anual de energie electrică

Agitatoare şi mori 7,3 %Pompe transvazare 2,6 %Prese pastă 1,4 %Mecanisme fasonare 3,5 %Motoare acţionare uscător 5,7 %Motoare acţionare cuptor ardere I 7,0 %Idem II 6,4 %Idem III 2,2 %Cuptor ardere electric 19,1 %Condiţionare aer spaţii producţie 24,1 %Iluminat spaţii producţie 7,2 %Alte consumuri * 13,5 %Total 100,0 %

* Categoria "alte consumuri" include consumul de energie electrică al birourilor, lifturilor, cantinei, compresoarelor de aer şi centralei termice (CT).

Consumurile specifice efective sunt raportate la suma producţiei interne finite (1 t) şi a fluxurilor de semifabricate trimise în exterior pentru continuarea prelucrării (0,28 t). Calculul se face ţinându-se seama de faptul că, după prima etapa de selecţie, numai 90,8 % din cantitatea intrată merge în faza următoare, iar după a doua etapă de selecţie, procentul este de 91,85 %.

Pentru stabilirea consumului de energie cumulat pe toate cele 10 faze ale procesului se calculează consumul cumulat pe primele 4 faze. Acesta se corectează cu factorul 0,908 care reprezintă partea din produsul final al etapei care intră în faza următoare. La valoarea astfel obţinută se adaugă consumurile aferente următoarelor 4 faze, suma fiind corectata cu factorul 0,9185. La valoarea obţinută la sfârşitul fazei a opta se adaugă consumurile aferente ultimelor doua faze. In aceste condiţii, consumurile specifice globale de energie rezultă a fi :

- pentru energia electrică (9,29 x 0,908 + 4,34) x 0,9185 + 4,87 = 16,6 GJ/t;

- pentru combustibil (147,8 x 0,908 + 61,9) x 0,9185 + 35,3 = 215,4 GJ/t.Consumul specific global de energie primară se obţine transformând energia

electrică în energie primară 16,6 x 3,3 = 54,8 GJ/t. Raportul de conversie de 3,3 este caracteristic ţării şi perioadei în care s-a efectuat calculul. Rezultă un consum specific global de energie primară de 270,2 GJ/t.

Valorile obţinute sunt foarte mari chiar şi pentru anul 1978 şi se datorează în special eficienţei scăzute a cuptoarelor de uscare şi ardere existente în dotarea unităţii. Nici unul dintre aceste agregate nu era prevăzut cu instalaţii pentru recuperarea căldurii reziduale, deoarece nu s-a găsit un consumator compatibil în imediata apropiere a unităţii.

100

Auditul Energetic

Din punct de vedere al consumului specific global de energie primară, valoarea de circa 270 GJ/t este apreciată ca fiind foarte mare, dacă se compară cu valoarea consumului specific minim teoretic, care nu depăşeşte 10 GJ/t.

Din analiza energetică pe baza de bilanţ efectuată în cadrul unităţii la nivelul anului 1978 s-a putut constata eficienţa energetică scăzută şi s-au propus măsuri pentru îmbunătăţirea situaţiei. Aceste măsuri au vizat modernizarea treptată a procesului tehnologic, a instalaţiilor de producţie şi a concepţiei de alimentare cu energie a unităţii. In prezent compania realizează, în condiţiile menţinerii structurii producţiei, un consum specific global de energie primară sub 150 GJ/t.

6.5 AUDITUL ENERGETIC AL UNEI ÎNTREPRINDERI.

O întreprindere industriala are ca obiect de activitate realizarea a trei tipuri de produse (P1, P2 si P3). Organizarea producţiei şi amplasamentul pe teren au permis stabilirea a şase centre de consum energetic direct productive, cărora li se adaugă încă doua centre de consum neproductive sau indirect productive (birouri, magazii, servicii generale etc.). Conturul mai conţine patru transformatori interni de energie (CET proprie, staţia centrală de aer comprimat, transformatorul electric 110/6 kV şi staţia de pompare a apei industriale). Deşi produsele P1, P2 si P3 sunt înrudite, ele au caracteristici diferite. Din acest motiv, producţiile anuale ale întreprinderii vor fi exprimate valoric.

Organizaţia preia din exterior următoarele tipuri de purtători de energie:- energie electrica la înaltă tensiune (atunci când necesarul intern depăşeşte

capacitatea sursei proprii);- combustibil lichid (motorină);- combustibil gazos (gaz natural).Transformatorii interni furnizează în interiorul conturului de bilanţ

următoarele tipuri de purtători de energie direct utilizabilă:- energie electrică la medie tensiune MT;- abur tehnologic cu presiunea de 8 bar;- apă fierbinte pentru încălzirea spaţiilor şi prepararea apei calde sanitare;- aer comprimat cu presiunea de 5 bar.Staţia centrală de pompe asigură menţinerea în funcţiune a sistemului de

răcire cu apă în circuit închis. Căldura preluată de apă de la diversele procese tehnologice este disipată în atmosferă prin intermediul unui turn de răcire.

Consumurile totale anuale de energie pentru ultimii cinci ani de activitate sunt prezentate în tabelul 6.14.

Se constată că, în perioada ultimilor cinci ani de activitate, consumurile anuale de energie ale organizaţiei nu au înregistrat modificări semnificative, micile diferenţe explicându-se prin structura diferită a producţiei.

101


Tabelul 6.14

Consumurile de energie ale organizaţiei pentru ultimii cinci ani de activitate

Tipul purtătorului de energie achiziţionat

1994 1995 1996 1997 1998

Energie electrică (TJ) 19,2 18,6 16,4 17,9 17,8Motorină (TJ) 41,8 39,7 45,6 44,4 44,3Gaz natural (TJ) 251,0 255,5 238,7 241,8 242,6

Pentru ultimul an financiar, situaţia consumurilor energetice la nivelul organizaţiei este prezentată în tabelul 6.15.

Tabelul 6.15

Situaţia consumurilor energetice ale organizaţiei pentru ultimul an financiar(factura energetică anuală).


Unitatea de masură

Consum Cost unitar USD/GJ

Cost total mil. USD

Energie electrică IT TJ 18,5 15,0 277,5Motorină TJ 42,0 3,5 147,0Gaz natural TJ 240,0 3,0 720,0Total TJ 300,5 1144,5

Performanţele anuale ale transformatorilor interni de energie sunt prezentate în tabelele 6.16 – 6.19.

Tabelul 6.16

Bilanţul energetic şi financiar al transformatorului 110/6 kV

Sensul fluxului

Natura fluxului de energie

Unitate de măsură

Consum Cost unitar

USD/GJ

Cost total mii. USD

IntrăriEnergie electrică TJ 18,50 15,0 277,0Alte cheltuieli Mii USD 13,4Cheltuieli totale Mii USD 290,4

Ieşiri Energie electrică TJ 18,15 16,0 290,4Pierderi de energie TJ 0,35 0,0 0,0

Energia electrică provine în proporţie de circa 1/3 din exterior, restul fiind generat în interiorul conturului de bilanţ. Media ponderata a costului energiei electrice la medie tensiune (MT) este de 12,01 USD/GJ. Această valoare este luată

102

Auditul Energetic

în calculul cheltuielilor cu energia electrică ale tuturor celorlalţi consumatori interni din perimetrul organizaţiei.

Tabelul 6.17

Bilanţul energetic şi financiar al CET

Sensul fluxului


Unitate de

măsură


Cost total mii. USD

Intrări

Gaz natural TJ 200 3,0 600,0Motorină TJ 40 3,5 135,0Aer comprimat Mil. m3

N 0,2 4 USD/103

m3N

0,8

Alte cheltuieli Mii USD

145,7

Cheltuieli totale Mii USD

881,5

IeşiriEnergie electrică TJ 36 10,0 360,0Abur tehnologic TJ 85 3,9 331,5Apă fierbinte TJ 50 3,8 190,0Pierderi de energ. TJ 69 0,0 0,0

Tabelul 6.18

Rezultatele energetice şi financiare ale staţiei de aer comprimat

Sensul fluxului


Unitate de măsură


Cost total mii. USD

IntrăriGaz natural TJ 0,0 3,0 0,0Motorină TJ 2,0 3,5 7,0Alte cheltuieli Mii USD 1,0Cheltuieli totale Mii USD 8,0

IeşiriAer comprimat Mil. m3

N 2,0 4USD/103 m3N 8,0

Apă caldă răcire TJ 1,0 0,0 0,0Alte pierderi TJ 0,4 0,0 0,0

Menţinerea în funcţiune a sistemului intern de răcire prin intermediul staţiei de pompare a apei poate fi considerată o utilitate internă comună sau un serviciu general. Ea urmează a se repartiza în mod egal în cheltuielile cu energia ale celor trei produse finale.

Situaţia centrelor de consum energetic este prezentată în tabelele 6.20 – 6.28.

103


Tabelul 6.19

Rezultatele energetice şi financiare ale staţiei centrale de pompare

Sensul fluxului


Unitate de măsură

Consum Cost unitar

USD/GJ

Cost total mii. USD

IntrăriEnergie electrică TJ 0,15 12,01 1,80Alte cheltuieli Mii USD 0,30Cheltuieli totale Mii USD 2,10

Ieşiri Apă pompată Mii tone 350,0 6 USD/t 2,10Pierderi de energie

TJ Neglijabile 0,00

Tabelul 6.20

Rezultatele energetice ale centrului de consum nr. 1

Tipul purtătorului de energie

Unitate de măsură


Cost total mii. USD

Energie electrică MT TJ 9,0 12,01 108,1Gaz natural TJ 24,0 3,0 72,0Abur tehnologic TJ 28,0 3,9 109,2Apă fierbinte TJ 8,0 3,8 30,4Aer comprimat Mil. m3

N 0,5 4,0 2,0Total centru de consum

321,7

Tabelul 6.21



Unitate de măsură


Cost total mii USD


N 0,3 4,0 1,2Total centru de consum 276,5

104

Auditul Energetic

Tabelul 6.22



Unitate de măsură


Cost total mii USD



Tabelul 6.23



Unitate de măsură


Cost total mii USD



Tabelul 6.24



Unitate de măsură


Cost total mii USD



Tabelul 6.25



Unitate de măsură


Cost total mii USD

Energie electrică MT TJ 6,0 12,01 72,1Gaz natural TJ 5,0 3,0 15,0Abur tehnologic TJ 8,0 3,9 31,2

105


Apă fierbinte TJ 5,0 3,8 19,0Aer comprimat Mil. m3


Tabelul 6.26



Unitate de măsură


Cost total mii USD



Tabelul 6.27



Unitate de măsură


Cost total mii USD



Consumul şi cheltuielile totale cu energia ale tuturor consumatorilor finali din perimetrul organizaţiei sunt prezentate în tabelul 6.28.

Tabelul 6.28

Consumul şi cheltuielile totale cu energia ale consumatorilor finali


Unitate de măsură


Cost total mii USD

Energie electrică MT TJ 54,0 12,01 648,6Gaz natural TJ 40,0 3,0 120,0Motorina TJ 0,0 3,5 0,0Abur tehnologic TJ 85,0 3,9 331,5Apă fierbinte TJ 50,0 3,8 190,0Aer comprimat Mil. m3


106

Auditul Energetic

Ponderea activităţii de transport intern şi extern este nesemnificativă, monitorizarea separată a acestui sector în vederea evidenţierii performanţelor energetice şi financiare fiind, ca şi în cazul sistemului de producere şi distribuţie a aerului comprimat, nejustificată. In contabilitatea organizaţiei, transportul poate fi inclus în categoria servicii generale.

Totalului de 1297300 USD/an astfel obţinut i se adaugă cheltuielile de funcţionare ale staţiei de pompare a apei de răcire de 2100 USD/an, care constitue un serviciu general. Rezultă suma totală de 1299400 USD/an.

Diferenţa de 154900 USD/an în raport cu factura energetică care rezulta din tabelul 6.15 se explică prin cheltuielile suplimentare făcute în interiorul perimetrului organizaţiei pentru generarea energiei direct utilizabile (energie electrică MT, abur tehnologic, apă fierbinte, aer comprimat etc.). Organizaţia este deci un autoproducător de energie direct utilizabilă, activitate care presupune atât cheltuieli de funcţionare cât şi investiţii aferente instalaţiilor de producţie specifice.

Modul în care au fost finanţate şi statutul actual al acestor instalaţii (proprietatea organizaţiei, leasing, finanţare terţi, alte variante) este important deoarece amortizarea lor nu poate fi separată de factura energetică. Aceasta trebuie să includă şi amortismentele. Având în vedere că instalaţiile respective pot fi incluse în categoria instalaţiilor de producţie, amortismentele respective pot apare în contabilitatea organizaţiei împreună cu amortismentele aferente altor instalaţii şi utilaje de producţie. Ele trebuie separate de acestea din urma şi adăugate la factura energetica doar atunci când scopul auditului este evaluarea soluţiei actuale de alimentare cu energie a conturului de bilanţ.

Figura 6.2 Contribuţia centrelor de consum energetic la cheltuielile cu energia aferente fiecăruia dintre produsele finale

1 2 3 P1

4 5

6

7

8

P2

P3

107


Defalcarea cheltuielilor cu energia între cele trei produse finale ale organizaţiei trebuie să ia în considerare contribuţia fiecăruia dintre consumatorii finali interni (centrele de consum energetic), precum şi contribuţia serviciilor generale (figura 6.2). Stabilirea contribuţiei centrelor de consum direct productive la realizarea fiecăruia dintre produsele finale este o problema de politica interna a organizaţiei. Ponderea centrelor de consum direct productive este de obicei mult mai mare în comparaţie cu centrele de consum neproductive şi serviciile generale. Contribuţiile fiecăruia dintre aceste centre de consum determină practic cheltuielile cu energia pentru fiecare produs şi deci influenţează costurile totale de producţie. Acestea la rândul lor determină preţul de vânzare al produselor şi deci competitivitatea organizaţiei pe piaţă.

În cazul de faţă, defalcarea cheltuielilor cu energia este prezentată în tabelul 6.29.

Tabelul 6.29

Defalcarea cheltuielilor totale cu energia între produsele finale ale organizaţiei (P1, P2 si P3).

Nr. crt.

Consumatori interni care contribuie la producţia finală

Produsele finale ale organizaţieiP1 P2 P3

1 Centrul de consum energetic 1 160,0 161,7 0,02 Centrul de consum energetic 2 276,5 0,0 0,03 Centrul de consum energetic 3 191,9 0,0 0,04 Centrul de consum energetic 4 0,0 151,5 0,05 Centrul de consum energetic 5 0,0 138,9 0,06 Centrul de consum energetic 6 0,0 0,0 138,37 Centrul de consum energetic 7 13,3 13,3 13,38 Centrul de consum energetic 8 12,8 12,9 12,99 Utilităţi interne comune 0,7 0,7 0,7

10 Total cheltuieli cu energia 655,2 479,0 165,211 Valoare producţie finală 5515,2 3897,4 1364,512 Cota cheltuielilor cu energia (%) 11,88 12,29 12,1

6.6 BILANŢUL ENERGETIC AL UNEI INSTALAŢII CHIMICE DE SINTEZĂ

Instalaţiile de producţie din sectorul chimic şi petrochimic se caracterizează printr-o mai bună valorificare a energiei în interiorul conturului lor de bilanţ. Acest fapt se datorează preocupărilor pentru buna gospodărire a energiei care s-au manifestat în acest domeniu de activitate încă de la mijlocul deceniului al şaptelea. Caracterul special al instalaţiilor şi utilajelor chimice constă în faptul că, de cele mai multe ori, furnitura este complectă, aspectele energetice ale procesului de

108

Auditul Energetic

sinteză fiind luate în considerare încă din faza de concepţie, în acelaşi timp cu cele tehnologice.

Integrarea concepţiei de alimentare cu energie în fluxul tehnologic este cu atât mai justificată în cazul în care aceasta include într-o măsură semnificativă recuperarea interna a res. Rezultă o situaţie specifică unui întreg sector industrial, în care instalaţiile tehnologice nu mai pot fi separate în instalaţii de producţie şi utilităţi. Ele constituie un întreg în care părţile componente au destinaţii diferite, dar sunt legate organic între ele şi nu pot funcţiona separat.

O astfel de instalaţie complexă de sinteză realizează o producţie în valoare de circa 9,3 milioane USD/an (costul total de producţie). Instalaţia de sinteză consumă gaz natural, care are dublul rol de materie primă şi purtător de energie primară. Desfăşurarea în bune condiţii a procesului tehnologic mai necesită căldură sub forma de abur tehnologic şi lucru mecanic pentru antrenarea unor maşini rotative (compresoare, ventilatoare, pompe etc.). Acesta din urma este asigurat în mare măsura prin recuperarea şi valorificarea căldurii disponibilizate din motive tehnologice într-un ciclu termodinamic direct, care furnizează atât lucru mecanic pentru antrenare cât şi căldură sub forma de abur tehnologic. Modulul energetic include deci cazanele de abur recuperatoare, turbinele cu abur, anexele lor şi maşinile antrenate direct de către turbine. El poate fi numit centrală electrică de termoficare recuperatoare (CETR).

Separarea produsului sintetizat implică răcirea unor debite mari de gaze mult sub temperatura mediului ambiant, condiţii în care substanţa respectivă condensează. Răcirea este asigurată de către o instalaţie frigorifica cu comprimare mecanică de vapori (IFCMV), concepută special şi adaptata acestui scop.

O singură instalaţie de acest fel poate constitui în multe cazuri în Japonia, în vestul Europei sau în America de Nord o întreprindere industrială de mărime medie. In fostele state socialiste din Europa şi Asia, instalaţiile de acest fel sunt doar parti componente ale unor complexe industriale chimice de mari dimensiuni.

Indiferent că funcţionează separat sau este integrată într-un combinat chimic, rezultatele activităţii unei astfel de unităţi de producţie sunt monitorizate separat, existând o evidenţă contabilă proprie.

Pentru o mai uşoară înţelegere a modului în care trebuie conceput bilanţul şi auditul energetic şi financiar al unei astfel de instalaţii, ea poate fi împărţită în trei părţi :

- partea tehnologică propriu-zisă, în care intră materiile prime, se desfăşoară procesul de sinteză şi se obţine produsul principal;

- partea care furnizează energia mecanica pentru antrenare si energia termică sub formă de abur tehnologic necesare procesului de sinteză;

- instalaţia frigorifică care asigură răcirea gazelor şi separarea prin condensare a produsului principal.

Reacţiile chimice care au loc de-a lungul fluxului tehnologic sunt pe ansamblu exoterme, contribuind la acoperirea necesarului de căldura al procesului de sinteză. Lucrul mecanic consumat pentru antrenarea maşinilor rotative se regăseşte şi el, în mare măsură, în căldura sensibila a fluidelor vehiculate.

109


Trebuie precizat că rolul maşinilor rotative nu este acela de surse de căldură, încălzirea fluidelor vehiculate fiind un efect secundar.

Consumul de purtători de energie al unităţii de producţie pentru ultimul an financiar este prezentat în tabelul 6.30.

Tabelul 6.30

Consumurile de purtători de energie ale unităţii pentru ultimul an financiar


Unitate de măsură


Cost total mil. USD

Gaz natural (comb.) TJ/an 680,0 3,0 2,04Gaz natural (procesare) TJ/an 1295,0 3,0 3,88Motorină TJ/an 10,0 3,5 0,07Energie electrică TJ/an 25,0 15,0 0,38Total energie intrată TJ/an 2000,0 (3,15) 6,37

Bilanţul energetic pentru un an de activitate poate fi întocmit pentru fiecare dintre părţile unităţii şi pentru întregul ansamblu. Cele patru bilanţuri sunt prezentate în tabelele 6.31 - 6.34.

Tabelul 6.31

Bilanţul energetic al părţii tehnologice propriu-zise a instalaţiei de sinteză

Nr. Termenul bilanţului energetic TJ/an %Intrări în contur

1 Gaz natural cu rol de combustibil 680,0 57,872 Lucru mecanic de comprimare

transformat în căldură sensibilă 112,0 9,363 Căldură sub formă de abur tehnologic 280,0 23,834 Efectul exotermic al reacţiilor chimice 105,0 8,945 Total intrat în conturul de bilanţ 1177,0 100,00

Ieşiri din conturul de bilanţ1 Căldură recuperată în cadrul CETR 890,0 75,742 Căldură preluată de apa de racire 107,0 8,943 Frig generat de către IFCMV 107,5 9,154 Căldura sensibilă a gazelor de ardere

evacuate din instalaţie 50,0 4,255 Alte pierderi de energie 22,5 1,926 Total ieşit din conturul de bilanţ 1177,0 100,00

110

Auditul Energetic

Tabelul 6.32

Bilanţul energetic al CETR

Nr. Termenul bilanţului energetic TJ/an %Intrări în conturul de bilanţ

1 Căldura recuperată din instalaţie 890,0 100,00Ieşiri din conturul de bilanţ

1 Lucru mecanic pentru antrenare 175,0 19,662 Căldură sub formă de abur tehnologic 280,0 31,463 Pierderi de energie 435,0 48,884 Total ieşit din conturul de bilanţ 890,0 100,00

Tabelul 6.33

Bilanţul energetic al IFCMV


1 Lucru mecanic pentru antrenarea compresorului frigorific 40,0 27,12

2 Frig (căldura extrasă din instalaţie) 107,5 72,883 Total intrat în conturul de bilanţ 147,5 100,00

Ieşiri din conturul de bilanţ1 Căldura evacuată în atmosferă 144,0 97,632 Pierderi de energie 3,5 2,373 Total ieşit din conturul de bilanţ 147,5 100,00

Tabelul 6.34

Bilanţul energetic al unităţii de producţie în ansamblul ei (var. a).


1 Gaz natural cu rol de combustibil 680,0 70,832 Lucru mecanic de comprimare

transformat în căldură sensibilă 150,0 15,633 Efectul exotermic al reacţiilor chimice 105,0 10,944 Energie electrică pentru antrenarea unor

maşini rotative 25,0 2,605 Total intrat în conturul de bilanţ 960,0 100,00

Ieşiri din conturul de bilanţ1 Căldura preluată de apa de răcire 107,0 11,142 Căldura sensibilă a gazelor de ardere

evacuate din instalaţie 50,0 5,213 Lucru mecanic pentru antrenarea tuturor

maşinilor rotative (la cuplă) 196,0 20,42

111


4 Pierderi de căldură ale CETR 435,0 45,315 Căldura evacuată de IFCMV 144,0 15,006 Alte pierderi de energie 28,0 2,927 Total ieşit din conturul de bilanţ 960,0 100,00

Se observă că lucrul mecanic consumat pentru antrenarea maşinilor rotative se regăseşte şi la intrarea şi la ieşirea din conturul de bilanţ. Valorile diferite se explică prin faptul că la ieşire se consemnează lucrul mecanic la cupla dintre motor şi maşina antrenată, în timp ce la intrare se consemnează numai acea parte din lucrul mecanic care s-a transformat în căldură sensibilă. Dintre maşinile antrenate, numai compresoarele transferă gazelor vehiculate o cantitate de căldură semnificativă, deoarece lucrul mecanic specific de comprimare este mare. Restul maşinilor au un impact termic mult mai redus şi de multe ori neglijabil asupra fluidului vehiculat. Bilanţul energetic poate să nu consemneze lucrul mecanic nici la intrare, nici la ieşire. In acest caz, categoria "alte pierderi de energie" se majorează cu 46 TJ/an. Această variantă este prezentată în tabelul 6.35.

Tabelul 6.35

Bilanţul energetic al unităţii de producţie în ansamblul ei (var. b).

Nr. Termenul bilanţului energetic TJ/an %Intrări in conturul de bilanţ

1 Gaz natural cu rol de combustibil 680,0 83,952 Efectul exotermic al reacţiilor chimice 105,0 12,963 Energie electrică pentru antrenarea unor

maşini rotative 25,0 3,094 Total intrat în conturul de bilanţ 810,0 100,00

Ieşiri din conturul de bilanţ1 Căldura preluată de apa de răcire 107,0 13,213 Căldura sensibilă a gazelor de ardere

evacuate din instalaţie 50,0 6,174 Pierderi de căldură ale CETR 435,0 53,715 Căldura evacuată de IFCMV 144,0 17,776 Alte pierderi de energie 74,0 9,147 Total ieşit din conturul de bilanţ 810,0 100,00

Această variantă este mai uşor de înţeles şi respectă intrările şi ieşirile reale din conturul general de bilanţ.

În costurile de producţie sunt incluse şi cheltuielile cu transportul intern şi extern. Transportul intern se face în general prin conducte. Transportul extern al produsului finit se face în cisterne izoterme. Cheltuielile legate de transport sunt prezentate în tabelul 6.36.

112

Auditul Energetic

Tabelul 6.36

Bilanţul energetic şi financiar al sectorului transporturi (desfacere).

Consumuri si cheltuieli aferente transporturilor

Unitate de măsură

Cantitate anuală

Cost unitar

Cost total mii USD

Motorină TJ/an 20,0 3,5 70,0Lubrifianţi Mii t/an 11,0 2,0 22,0Alte cheltuieli Mii USD/an 10,0Total cheltuieli transport Mii USD/an 102,0Tonaj x distanţă Mii km t 10000,0 102,0Cheltuieli specifice USD/km t 0,01

Bilanţurile de mai sus nu au luat în considerare nici unul dintre produsele secundare ale unităţii, deoarece ele nu sunt semnificative nici din punct de vedere energetic, nici din punct de vedere financiar.

Se poate constata că toate ieşirile din conturul de bilanţ susceptibile să fie încadrate în categoria res termice au un potenţial termic coborât şi sunt practic inutilizabile. Acest fapt se datorează concepţiei iniţiale a instalaţiei de sinteză, care a avut în vedere valorificarea totală a resurselor energetice secundare disponibilizate din motive tehnologice.

Orice modificare în componenţa şi parametrii de funcţionare ai modulului energetic se repercutează negativ asupra funcţionării întregii unităţi. Eficienţa energetică este strâns legată de eficienţa tehnologică, exprimată prin gradul mediu de încărcare a capacităţii instalate şi prin numărul de porniri şi opriri ale instalaţiei în cursul anului.

Consumul de energie şi respectiv cheltuielile cu energia ale unităţii de producţie pot să includă şi gazul natural utilizat ca materie primă, deoarece acesta este un combustibil şi este achiziţionat în aceleaşi condiţii ca şi gazul natural utilizat ca purtător de energie primara. Soluţia aleasă depinde de practica altor unităţi având acelaşi obiect de activitate şi de interesele economice şi financiare ale organizaţiei.

În cazul în care cele două categorii sunt separate, structura cheltuielilor totale de producţie este următoarea:

Energie 26,02 %Materie primă 41,72 %Transport 0,08 %Alte cheltuieli 32,18 %Total 100,00 %

Valoarea costului total specific de producţie şi această structură se compară cu aceea realizată de organizaţie într-o perioadă anterioară sau de alte unităţi având acelaşi obiect de activitate. Fiind vorba despre un caz fictiv, auditul prezentat nu conţine şi propunerile de îmbunătăţire a situaţiei.

113


6.7 PLANUL DE ACŢIUNI DIN COMPONENŢA UNUI AUDIT ENERGETIC

Scopul întocmirii unui audit energetic este găsirea celor mai potrivite şi mai convenabile soluţii pentru creşterea eficienţei energetice şi economice a activităţii desfăşurate în conturul analizat. Rezultatele auditului pot determina, direct sau prin comparaţie, punctele sau zonele de ineficienţă. Creşterea eficienţei impune reprogramarea unor activităţi, modificări ale instalaţiilor consumatoare finale sau ale concepţiei de alimentare cu energie a conturului analizat, care include transformatorii interni de energie şi reţelele de distribuţie. Soluţiile identificate în acest fel nu pot fi implementate imediat din cauza restricţiilor şi limitărilor de natură tehnică şi financiară. In cele mai multe cazuri ele sunt implementate pe parcursul mai multor ani, într-o ordine prestabilită şi în funcţie de priorităţile organizaţiei.

Subiectul exemplului de faţă îl constituie o întreprindere aparţinând sectorului alimentar şi având ca obiect de activitate produsele tip snack. Aceste produse sunt foarte căutate pe piaţă, dar durata lor de supravieţuire nu depăşeşte de obicei doi - trei ani. Această situaţie impune ca durata pe care se elaborează strategia de producţie a întreprinderii să nu fie cu mult mai lungă, iar deciziile conducerii executive să fie rapide.

Principalele operaţii tehnologice care determină valoarea cererii de energie la nivelul întreprinderii sunt împachetarea, uscarea şi coacerea produselor. Acestora li se adaugă necesarul de căldură pentru încălzirea spaţiilor, pentru menţinerea igienei spaţiilor de producţie şi a personalului, precum şi pentru alte cerinţe.

Întreprinderea are în dotare trei cazane de abur, două în funcţiune şi unul în rezervă, care alimentează uscătorul şi sistemul de încălzire a spaţiilor. Cele două cuptoare de coacere şi cele trei cazane de abur consumă numai combustibil lichid.

Conducerea întreprinderii a comandat un audit energetic unei companii de servicii specializate în acest domeniu. Concluziile auditului au subliniat că nivelul eficienţei energetice la nivelul unităţii este mediu, executantul prezentând în raportul său o listă de recomandări pentru îmbunătăţirea situaţiei. Recomandările au fost următoarele:

- modificarea sau înlocuirea instalaţiei de uscare cu abur;- îmbunătăţirea arderii şi recuperarea căldurii gazelor de ardere la

cuptoarele de coacere;- îmbunătăţirea sistemului de distribuţie şi a modului de utilizare a

aburului;- automatizarea funcţionării cazanelor de abur;- considerarea schimbării combustibilului lichid utilizat atât la cazane cât

şi la cuptoare cu gaz natural.Executantul auditului a estimat costul de capital aferent implementării tuturor

acestor măsuri la circa 145000 GBP şi durata de recuperare globală brută a investiţiei la 1,8 ani.

114

Auditul Energetic

Raportul auditorului extern a fost prezentat comisiei energetice a întreprinderii, care a analizat punct cu punct propunerile şi recomandările făcute. Comisia a avut în vedere limitările rezultate din bugetul propriu de venituri şi cheltuieli, care nu permite alocarea a mai mult de 30000 GBP/an pentru proiecte de conservare a energiei, precum şi regula de prudenţă în domeniul investiţiilor proprii care limitează durata brută de recuperare a capitalului investit la cel mult doi ani. In urma analizei, comisia a reţinut următoarele măsuri care îndeplinesc restricţiile de natură financiară stabilite de conducerea întreprinderii :

- înlocuirea încălzirii cu abur a halelor de producţie cu încălzirea directă cu gaz natural, costul estimat fiind de 2400 GBP iar durata brută de recuperare de 6 luni;

- îmbunătăţirea sistemului de distribuţie a aburului, costul estimat fiind de 6500 GBP iar durata brută de recuperare de circa un an;

- schimbarea arzătoarelor la cuptoarele de coacere, costul estimat fiind de 6000 GBP iar durata brută de recuperare de 18 luni;

- montarea unor uşi glisante la interfaţa între zona caldă şi zona rece a spaţiului de producţie (desfacerea şi încărcarea produselor ambalate), costul estimat fiind de 12000 GBP iar durata brută de recuperare de 16 luni;

- trecerea la utilizarea gazului natural în locul combustibilului lichid, costul estimat fiind de 30000 GBP iar durata brută de recuperare de un an;

- implementarea unui sistem de monitorizare şi evaluare continuă a eficienţei energetice pentru clădirea principală, costul estimat fiind de 16000 GBP iar durata bruta de recuperare de aproape doi ani.

Necesarul de capital pentru implementarea acestor măsuri este de 71900 GBP, conform estimărilor auditorului. Acestei sume i se adaugă încă 50000 GBP pentru înlocuirea celui mai vechi cazan de abur din centrala termică. Ultima propunere nu este bazată numai pe durata brută de recuperare, care depăşeşte 10 ani, ci şi pe alte criterii. O trecere în revistă a măsurilor reţinute a dovedit că acestea nu sunt independente. Multe dintre ele depind de tipul combustibilului utilizat, unele influenţând capacitatea necesar a fi instalată în sursa centralizată de căldură. Suma totală necesară implementării acestor măsuri, circa 122000 GBP, reprezintă disponibilul de capital destinat proiectelor de conservare a energiei pe patru ani.

Ponderea principalilor consumatori de combustibil din conturul de bilanţ (direct sau prin intermediul aburului produs în cazane) este următoarea :

- 29 % cuptoarele de coacere;- 12 % uscătorul cu abur;- 39 % încălzirea spaţiilor.Analiza facturii energetice pe anul anterior a mai arătat că necesarul de

combustibil lichid a fost de 12,5 GWh/an, costul său atingând 175000 GBP. Trecerea pe gaz natural ar fi însemnat în acel moment o economie de circa 31000 GBP/an, preţul gazului natural fiind mai coborât decât preţul combustibilului lichid

115


(11,5 faţă de 14 GBP/MWh). Instabilitatea preţurilor combustibililor pe piaţa internaţională şi caracterul conjunctural al raportului preţurilor făcea ca, pe termen mai lung, economia realizată prin schimbarea tipului de combustibil să fie incertă.

Pentru a micşora marja de eroare a analizei financiare, comisia energetică a hotărât strângerea de informaţii suplimentare privind costurile de capital ale măsurilor avute în vedere. Prin contactarea unor furnizori s-au obţinut precizări asupra următoarelor costuri de capital:

- trecerea la gaz natural 34300 GBP;- un cazan de abur nou 51000 GBP furnitura plus înca 6000 GBP

instalarea;- uşile glisante 14250 GBP;- sistemul de monitorizare şi evaluare continuă a eficienţei energetice

16850 GBP.Datele obţinute de la furnizori au fost utilizate pentru a calcula eficienţa

economică a fiecăreia dintre măsurile propuse. In tabelul 6.37 sunt prezentate rezultatele calculelor de eficienţă, care dau posibilitatea ierarhizării măsurilor după un anumit criteriu.

Tabelul 6.37

Rezultatele calculelor de eficienţă economică pentru măsurile reţinute

Nr. Măsura propusă pentru îmbunătăţirea eficienţei

Costul de capitalGBP

Venitul net actualizat

GBP

Rata de acumulare

1 Încălzirea directă cu gaz natural a halelor de producţie 2400 31000 12,90

2 Îmbunătăţirea sistemului de distribuţie a aburului 6800 40735 5,99

3 Trecerea pe gaz natural 34300 135926 3,964 Schimbarea arzătoarelor la

cuptoarele de coacere 6000 15236 2,545 Recuperarea căldurii la

cuptoarele de coacere 11000 13578 1,236 Montarea uşilor glisante 14250 12759 0,897 Înlocuirea uscătorului cu

abur 63200 56142 0,888 Înlocuirea celui mai vechi

cazan de abur 57000 25310 0,449 Implementarea sistemului de

monitorizare în clădire 16850 3754 0,22

Se poate observa că măsurile sunt ierarhizate în funcţie de valoarea ratei interne de acumulare, calculată în ultima coloană a tabelului. Rata interna de acumulare (RIA) este raportul între venitul net actualizat (VNA) şi capitalul

116

Auditul Energetic

investit (CI). Durata studiului de eficienţă economică pentru care s-a calculat VNA a fost de 10 ani.

Studiind rezultatele obţinute, comisia energetica a întreprinderii a convenit că, luând drept criterii RIA şi mărimea capitalului investit, trecerea pe gaz natural este măsura care ar trebui aplicată în primul an, costul ei depăşind uşor baremul de 30000 GBP. Criteriul RIA a permis ierarhizarea măsurilor luate separat, fără a ţine seama de corelările de natură tehnică între ele. Din acest motiv, ierarhizarea astfel obţinută nu este relevantă în totalitate.

Unele dintre măsurile propuse au ca efect direct sau indirect reducerea sarcinii termice a cazanelor de abur, ceea ce ar putea permite renunţarea la unul dintre cazanele de abur din centrala termică. Astfel, vechiul cazan de abur ar putea fi dezafectat fără ca un altul nou să fie instalat în locul lui. Condiţia de acoperire a cererii maxime de abur cu numai două cazane este îndeplinită la limită, dacă se aplică toate măsurile care conduc la reducerea cererii de abur.

Cea mai importantă dintre aceste măsuri este înlocuirea uscătorului cu abur cu o instalaţie de uscare care utilizează gaz natural şi energie electrică. Costul energiei electrice consumate se ridică la 936 GBP/an. Costul de capital al noului uscător este estimat la circa 67000 GBP, cu o eroare de 1800 GBP plus sau minus. Prin urmare, înlocuirea uscătorului cu abur este o alternativă la instalarea unui nou cazan de abur în locul celui vechi.

Analiza tehnico-economică a măsurilor de eficientizare a utilizării energiei a condus până la urmă la gruparea acestora în două pachete, fiecare dintre ele putând fi aplicate în condiţiile utilizării ambelor tipuri de combustibil. Luând în considerare valorile maxime ale estimărilor costului de capital, analiza financiară a celor patru variante care rezultă este prezentata în tabelul 6.38.

Tabelul 6.38

Comparaţie între variantele posibile de îmbunătăţire a activităţii rezultate prin gruparea măsurilor

Nr. IndicatorulEconomic

Înlocuirea uscătorului cu abur şi alte măsuri care reduc cererea de abur

Instalarea unui nou cazan de abur în locul celui vechi şi alte măsuri cu

RIA mareComb. lichid

Comb. Gazos

Comb. Lichid

Comb. gazos

1 CI (mii GBP) 108,2 134,8 93,6 127,92 VNA (mii

GBP)165,3 222,7 84,1 220,0

3 RIA 1,53 1,65 0,9 1,724 DMRCI (ani) 2,43 2,32 3,24 2,266 RMNRC 0,31 0,33 0,21 0,34

Notă: DMRCI este durata medie de recuperare a capitalului investit iar RMNRC este rata anuală medie netă de revenire a capitalului (echivalentul neactualizat al RIA împărţit la durata studiului).

117


Analiza financiară pe baza fluxurilor actualizate de capital (cash flow) a permis o comparaţie între cele patru variante, deşi ele nu sunt echivalente. Intre indicatorii neactualizaţi prezentaţi în ultimele două coloane (DMRCI şi RMNRC) nu sunt diferenţe mari, în comparaţie cu riscurile şi incertitudinile, care sunt mai mari în cazul variantelor care presupun trecerea pe gaz natural. Dacă se iau în considerare şi valorile RIA, prima variantă (combustibil lichid şi un nou uscător pe gaz natural şi energie electrică) pare să întrunească cele mai multe avantaje, în timp ce varianta a treia (combustibil lichid şi un nou cazan de abur) pare să fie cea mai puţin avantajoasă.

Raportul final al comisiei energetice urmează să fie transmis conducerii executive a întreprinderii, cea care are prerogativele pentru a decide care soluţie va fi aplicată.

118

ANEXA 1. FORMULARE TIP RECOMANDATE PENTRU ÎNTOCMIREA AUDITULUI ENERGETIC

1. SITUAŢIA STATISTICĂ A CONSUMURILOR ENERGETICE ANUALE PE ULTIMII 5 ANI DE ACTIVITATE

Tipul purtatoruluiDe energie consumat

Consumul anual de energie (MWh, MJ, Gcal)1996 1997 1998 1999 2000

Combustibil gazos tip ACombustibil gazos tip BCombustibil lichid tip ACombustibil lichid tip BCombustibil solid tip AEnergie electrica tip AEnergie electrica tip BAbur tip AAbur tip BApa fierbinte tip AApa fierbinte tip BAer comprimat tip AAer comprimat tip B

Observaţii : Purtătorii de energie de tipul A, B sau C se deosebesc prin putere calorifică, compoziţie, preţ (tarif), tensiune, parametrii, sursă de livrare etc.

Anexa 1. Formulare tip pentru întocmirea bilanţului şi auditului energetic

2. SITUAŢIA CONSUMURILOR ENERGETICE ALE ORGANIZAŢIEI PENTRU ULTIMUL AN FINANCIAR ÎNCHEIAT

Tipul purtătoruluide energie consumat

Cantitatea anuală Cost unitar Cost anualMasă sau volum Conţinut de energie

Combustibil gazos tip ACombustibil gazos tip BCombustibil lichid tip ACombustibil lichid tip BCombustibil solid tip AEnergie electrica tip AEnergie electrica tip BAbur tip AAbur tip BApa fierbinte tip AApa fierbinte tip BAer comprimat tip AAer comprimat tip B

120

Auditul Energetic

3. ANALIZA FIECĂRUIA DINTRE TRANSFORMATORII INTERNI DE ENERGIE DIN INTERIORUL CONTURULUI DE BILANŢ GENERAL.

Sensul fluxului de energie

Natura fluxului de energie Cantitate anuala Cost unitar Cost anual mil lei

Intrări în contur

Energie electricaCombustibil tip ACombustibil tip BAer comprimatAlte cheltuieli de funcţionareCheltuieli totale anuale

Ieşiri din contur

Energie electricaEnergie mecanicaCăldură sub forma de aburCăldură sub forma de apa fierbinteAer comprimatPierderi energetice

Observaţie : Un transformator de energie poate avea un consum propriu de energie, care nu apare în mod distinct în acest tabel, dar care se poate deduce prin diferenţa între energia intrată, energie utilă ieşită şi pierderile de energie. El generează unul sau mai multe fluxuri utile de energie direct utilizabilă. Acest tabel trebuie completat cu o listă a consumatorilor alimentaţi şi o schemă a sistemului de distribuţie a energiei, după caz.

121


4. CONSUMUL ENERGETIC AFERENT ACTIVITĂŢII DIRECT PRODUCTIVE (CONSUMATORI FINALI, EVENTUAL ORGANIZAŢI PE CENTRE DE CONSUM ENERGETIC)

Felul purtătorului de energie consumat

Unitate de măsura

Cost unitar Consumuri defalcate pe subsisteme Total consum productivA B C Cantitate Cost

Energie electrică Combustibil gazosCombustibil lichidAburApă fierbinteAer comprimatTotalVolum activitate

Observaţie: Şi în cazul consumatorilor finali se poate întâmpla ca aceştia să fie alimentaţi cu două feluri de combustibili, cu două feluri de energie electrică etc.

122

Auditul Energetic

5. CONSUMUL ENERGETIC AFERENT ACTIVITĂŢILOR INDIRECT PRODUCTIVE (CONSUMATORI FINALI, EVENTUAL ORGANIZAŢI PE CENTRE DE CONSUM ENERGETIC)


Unitate de măsura

Cost unitar Consumuri defalcate pe subsisteme Total consum neproductivA B C Cantitate Cost

Iluminat electricÎncălzire spaţii Apă caldă menajerăVentilareCondiţionare aerApă receTotal

Observaţii. Defalcarea consumului total între activităţile direct productive şi cele neproductive sau indirect productive pentru fiecare centru de consum energetic nu este obligatorie, dar poate fi relevantă în anumite cazuri. Dacă acest lucru nu este posibil dintr-un motiv oarecare, formularele 4 şi 5 se pot combina.

123


6. CONSUMUL DE ENERGIE PENTRU ACTIVITATEA DE TRANSPORT INTERN ŞI EXTERN


Unitate de măsura

Cost unitar Consumuri defalcate pe categorii Total consum transportIntern Aprovizionare Desfacere Cantitate Cost

BenzinăMotorinăUleiEnergie electricăTotalGreutate transportată x kilometraj parcursConsum specific cumulat

124

Auditul Energetic

7. SITUAŢIA RESURSELOR ENERGETICE SECUNDARE DISPONIBILE LA NIVELUL CONTURULUI DE BILANŢ DAT

Natura şi caracteristicile fluxului de energie disponibilizat (res)

Unitate de măsura

Intensitatea maximă a fluxului

Cantitate anuală

Posibilităţi pentruReducere Recuperare

internăRecuperare

externă

125

ANEXA 2. CĂLDURA SPECIFICĂ MEDIE LA PRESIUNE CONSTANTĂ

(kJ/m3NoC)

t(oC) H2 N2 O2 CO C2O CO2 SO2 Aer0 1,292 1,299 1,296 1,297 1,493 1,611 1,735 1,295

100 1,295 1,300 1,316 1,300 1,506 1,706 1,820 1,300200 1,297 1,304 1,335 1,307 1,522 1,791 1,896 1,308300 1,299 1,311 1,356 1,317 1,541 1,867 1,963 1,317400 1,302 1,321 1,337 1,329 1,563 1,934 2,021 1,329500 1,304 1,332 1,397 1,343 1,588 1,994 2,070 1,342600 1,308 1,345 1,416 1,358 1,614 2,047 2,114 1,356700 1,312 1,358 1,434 1,372 1,640 2,095 2,154 1,371800 1,317 1,372 1,449 1,387 1,667 2,137 3,186 1,384900 1,322 1,385 1,464 1,400 1,694 2,176 2,217 1,397

1000 1,329 1,398 1,377 1,413 1,721 2,212 2,239 1,4101100 1,335 1,409 1,489 1,425 1,748 2,243 2,261 1,4211200 1,343 1,420 1,500 1,436 1,778 2,272 2,279 1,4331300 1,351 1,431 1,510 1,447 1,800 2,298 2,297 1,4431400 1,359 1,441 1,520 1,457 1,885 2,322 2,315 1,4531500 1,367 1,450 1,528 1,466 1,850 2,345 2,328 1,4621600 1,375 1,459 1,537 1,474 1,873 2,367 2,342 1,4701700 1,383 1,467 1,546 1,482 1,896 2,385 2,355 1,4781800 1,391 1,475 1,553 1,490 1,917 2,404 2,369 1,4871900 1,400 1,483 1,561 1,497 1,938 2,435 2,382 1,4942000 1,408 1,489 1,569 1,503 1,958 2,437 2,391 1,5012100 1,415 1,496 1,576 1,511 1,978 2,452 1,5072200 1,423 1,502 1,582 1,516 1,997 2,465 1,5142300 1,430 1,508 1,589 1,522 2,016 2,479 1,5202400 1,437 1,513 1,596 1,527 2,033 2,491 1,5252500 1,445 1,519 1,602 1,532 2,051 2,503 1,5402600 1,451 1,524 1,608 1,537 2,068 2,541 1,5362700 1,458 1,528 1,614 1,541 2,084 2,525 1,5412800 1,464 1,532 1,620 1,545 2,100 2,535 1,5452900 1,470 1,537 1,626 1,549 2,116 2,545 1,5503000 1,476 1,541 1,632 1,553 2,131 2,554 1,554

ANEXA 3. CĂLDURI SPECIFICE PENTRU METALE ŞI ALIAJE

ANEXA 4. BILANŢUL ENERGETIC PENTRU DIVERSE TIPURI DE CUPTOARE

Nr.crt.

Cantităţile de căldură intrate şi ieşite din conturul de bilanţ, exprimate în %

din totalul intrat

Furnal clasic

Regenerator tip Cowper

Cubilou Cuptor rotativ

Cuptor tunel

Cuptor forjă

Cuptor cu propulsie

1 I Cu combustibilul 90,6 90,0 98,5 90,6 93,5 94,8 90,92 I Cu încărcătura - - 0,3 1,0 0,8 0,6 0,13 I Cu dispozitivele auxiliare - - - 0 0,5 - -4 I C aerul de combustie 9,4 10,0 0,5 2,4 2,4 1,4 0,5

1[1] ***. Energy Management Training. Energy Efficiency Office, Department of the Environment, UK, 1994.[2] Shipper, L. sa Energy Efficiency and Human Activity; past trends, future prospects. Cambridge University Press, Cambridge 1992[3] Leca A. ş.a. Principii de management energetic. Editura tehnică, Bucuresti 1997[4] O’Callaghan, P. Energy Management. McGrow-Hill Book Co., UK, 1994[5] Răducanu, C. Energy Efficiency for Industry and Commerce. Post graduated training course developed under British Council RAL Programme. Kingstone University, UK, 1994[6] Webster, K., Grant, S. Training in monitoring and targeting. PHARE Programme RO 9504-01/02-L001.[7] *** Making a Corporate Commitment. EEO, Department of Environment, UK, 1994[8] *** Managing and Motivating Staff to Save Energy. EEO, Department of Environment, UK, 1993 [9] Reay, D. A. Industrial Energy Conservation. A handbook for engineers and managers. Pergamon Press 1977[10] *** Energy Consumption Guides No. 20, 26, 27, 32, 33, 34 EEO - ETSU Best Practice Programme 1990 - 1994[11] *** Air flotation drying on a paper machine. New Practice Report No. 49/1993 BPP EEO-ETSU [12] O'Connell, J. R. sa Electric infra-red heating for industrial processes Electricity Association Services Ltd. 1991[13] *** Dielectric heating for industrial processes. Reference guide by the British National Commitee for Electroheat 1983[14] Hulls, P. J. Electricity - the flexible approach to industrial drying. Power Engineering Journal, Sept. 1990[15] *** Les techniques propres dans l'industrie. Environnement et electricite. Electra 1994 (sub egida GIE DOPEE85)[16] *** Reduction of costs using an advanced energy management system. Futute Practice R & D Profile No. 33/1992 BPP, EEO-ETSU.[17] *** Energy monitoring system. Good Practice - Case Study No. 24/1990BPP, EEO - ETSU.

5 I Cu aburul injectat - - - - - - -6 I Prin reacţii chimice exoterme - - 0,7 5,9 2,9 3,2 8,57 I Cu energia electrică - - - - - - -8 E Cu produsul principal 6,2 69,4 24,9 1,7 1,2 14,0 47,59 E Cu produsele secundare 45,2 - 1,5 - 26,1 0,7 1,9

10 E Cu dispozitivele auxiliare - - - - 1,1 - -11 E Cu vaporii de apă eliminaţi din

material1,1 - 1,9 25,9 10,0 4,6 -

12 E Prin reacţii chimice endoterme 44,3 - 2,0 - - - -13 E Cu gazele de ardere evacuate - 22 51,2 52,0 45,9 36,6 8,814 E Cu praful antrenat în g.a. - - - 1,7 - - -

[18] *** Computer aided monitoring and targeting for industry. Good Practice Guide No. 31/1991 BPP, EEO - ETSU.[19] *** Design procedures for thermally coupled distillation columns. Future Practice R & D Profile No. 11/1992 BPP, EEO - ETSU.[20] *** Oxy - fuel melting of secondary aluminium. New Practice Final Report No. 53/1993 BPP, EEO - ETSU.[21] *** ARFA drying of heavy textiles. New Practice Final Report No. 25/1990 BPP, EEO - ETSU.[22] *** Heat recovery on a nitric acid plant. New Practice Final Report No. 35/1991 BPP, EEO - ETSU.[23] *** Monitoring of a Plate Evaporator. A demonstration at British Sugar plc. New Practice Report 70/1993 BPP, EEO-ETSU[24]*** Integrated heat recovery in a food factory. New Practice Final Profile 29/1993


15 E Pierderi prin orificii, uşi, neetanşeităţi

- - - - - 8,9 21,6

16 E Pierderi prin pereţi 2,2 5,8 4,0 17,5 15,6 15,5 10,217 E Preluată de apa de răcire - 3,0 - - - - -18 E Acumulată în zidărie - - - - - 19,0 -19 E Cu gazele de protecţie - - 14,3 - - - --20 Total intrat pentru 1 t produs (MJ/t) 19690 3168 5027 4017 3356 5894 1764

130

BIBLIOGRAFIE

-Curs-Audit

Documents

Transcript of -Curs-Audit