Monitorowanie i targetowanie energii
Monitorowanie i kierowanie energią (M&T) jest techniką efektywności energetycznej opartą na standardowym aksjomacie zarządzania stwierdzającym, że „nie możesz zarządzać tym, czego nie możesz zmierzyć”. Techniki M&T dostarczają menedżerom ds. energii informacji zwrotnych na temat praktyk operacyjnych, wyników projektów zarządzania energią oraz wskazówek dotyczących poziomu zużycia energii, jakiego oczekuje się w określonym okresie. Co ważne, dają również wczesne ostrzeżenie o nieoczekiwanym nadmiernym zużyciu spowodowanym awariami sprzętu, błędami operatora, niepożądanymi zachowaniami użytkowników, brakiem efektywnej konserwacji itp.
Podstawą M&T jest określenie normalnych relacji zużycia energii do odpowiednich czynników napędowych (sprzęt HVAC, przepustowość produkcji, pogoda, dostępność światła dziennego itp.), a celem jest pomoc menedżerom biznesowym:
- Zidentyfikuj i wyjaśnij nadmierne zużycie energii
- Wykrywaj przypadki, gdy zużycie jest nieoczekiwanie wyższe lub niższe niż zwykle
- Wizualizuj trendy zużycia energii (dzienne, tygodniowe, sezonowe, operacyjne...)
- Określ przyszłe zużycie energii i koszty podczas planowania zmian w firmie
- Zdiagnozuj określone obszary marnowanej energii
- Obserwuj, jak zmiany istotnych czynników napędowych wpływają na efektywność energetyczną
- Opracuj cele wydajności dla programów zarządzania energią
- Zarządzaj zużyciem energii, zamiast akceptować je jako stały koszt
Ostatecznym celem jest obniżenie kosztów energii poprzez lepszą efektywność energetyczną i kontrolę zarządzania energią. Inne korzyści na ogół obejmują zwiększoną efektywność wykorzystania zasobów , lepsze budżetowanie produkcji i redukcję emisji gazów cieplarnianych (GHG) .
Historia
M&T to uznana technika, która po raz pierwszy została uruchomiona jako program krajowy w Wielkiej Brytanii w 1980 roku i od tego czasu rozprzestrzeniła się w całej Europie. Te techniki są teraz [ kiedy? ] również szybko rośnie w Ameryce. [ potrzebne źródło ]
Cele i korzyści
W ramach licznych projektów M&T realizowanych od lat 80. XX wieku pewna liczba korzyści okazała się powtarzalna:
- Oszczędność kosztów energii: ogólnie 5% pierwotnych wydatków na energię, według The Carbon Trust . Carbon Trust przeprowadził badanie ponad 1000 małych firm i stwierdził, że średnio organizacja może zaoszczędzić 5%.
- Redukcja emisji gazów cieplarnianych : mniejsze zużycie energii pomaga zredukować emisje
- Finansowanie: mierzone redukcje zużycia energii pomagają uzyskać dotacje na projekty efektywności energetycznej
- Lepsze kalkulacja kosztów produktów i usług: opomiarowanie podlicznikami umożliwia podział rachunku za energię między różne procesy w branży i może być obliczane jako koszt produkcji
- Ulepszone budżetowanie : Techniki M&T mogą pomóc w prognozowaniu wydatków na energię, na przykład w przypadku zmian w firmie
- Unikanie marnotrawstwa: pomaga diagnozować marnotrawstwo energii w dowolnym procesie.
Technika
Kluczowe zasady
Techniki monitorowania i ukierunkowania opierają się na trzech głównych zasadach, które tworzą stały cykl sprzężenia zwrotnego , poprawiając w ten sposób kontrolę zużycia energii.
Monitorowanie
Monitorowanie informacji o zużyciu energii w celu ustalenia podstaw gospodarowania energią i wyjaśnienia odchyleń od ustalonego schematu. Jego głównym celem jest utrzymanie wspomnianego wzorca poprzez dostarczanie wszystkich niezbędnych danych na temat zużycia energii, a także niektórych czynników napędzających , zidentyfikowanych podczas wstępnego badania (produkcja, pogoda itp.)
Raportowanie
Ostatnią zasadą jest ta, która umożliwia bieżącą kontrolę zużycia energii, osiąganie celów i weryfikację oszczędności: raporty muszą być wysyłane do odpowiednich menedżerów. To z kolei pozwala na podejmowanie decyzji i działań zmierzających do osiągnięcia celów oraz potwierdzenie lub zaprzeczenie, że cele zostały osiągnięte.
Procedury
Zanim zostaną wdrożone same środki M&T, konieczne jest wykonanie kilku kroków przygotowawczych. Przede wszystkim należy zidentyfikować kluczowych odbiorców energii w obiekcie. Ogólnie rzecz biorąc, większość zużycia energii koncentruje się na niewielkiej liczbie procesów, takich jak ogrzewanie lub niektóre maszyny . Zwykle wymaga to pewnego przeglądu budynku i sprzętu w celu oszacowania poziomu zużycia energii.
Konieczne jest również oszacowanie, jakie inne pomiary będą wymagane do właściwej analizy zużycia. Dane te zostaną wykorzystane do sporządzenia wykresu w odniesieniu do zużycia energii: są to podstawowe czynniki wpływające na zużycie, często produkcja (w przypadku procesów przemysłowych) lub temperatura zewnętrzna (w przypadku procesów grzewczych), ale mogą obejmować wiele innych zmiennych.
Po ustaleniu wszystkich zmiennych, które mają być mierzone, i zainstalowaniu niezbędnych mierników, możliwe jest zainicjowanie procedur M&T.
Mierzyć
Pierwszym krokiem jest zestawienie danych z różnych liczników. Dostępne stały się niedrogie wyświetlacze informujące o zużyciu energii. Częstotliwość, z jaką dane są kompilowane, różni się w zależności od pożądanego interwału raportowania, ale może wynosić od raz na 30 sekund do raz na 15 minut. Niektóre pomiary można wykonać bezpośrednio z mierników, inne trzeba obliczyć. Te różne pomiary są często nazywane strumieniami lub kanałami.
Czynniki napędowe, takie jak produkcja lub stopniodni, również stanowią strumienie i muszą być gromadzone w odpowiednich odstępach czasu.
Zdefiniuj linię bazową
Zebrane dane muszą być następnie wykreślone na wykresie w celu zdefiniowania linii bazowej ogólnego zużycia. Wskaźniki zużycia są wykreślane na wykresie rozrzutu w zależności od produkcji lub dowolnej innej wcześniej zidentyfikowanej zmiennej i identyfikowana jest linia najlepszego dopasowania . Ten wykres przedstawia średnią wydajność energetyczną firmy i zawiera wiele informacji:
- Punkt przecięcia z osią Y daje minimalne zużycie przy braku zmiennej (brak produkcji, zero stopniodni ...). Jest to podstawowe obciążenie systemu, minimalne zużycie, gdy nie działa.
- Nachylenie reprezentuje zależność między konsumpcją a wcześniej zidentyfikowaną zmienną . Oznacza to efektywność procesu.
- Rozrzut to stopień zmienności zużycia z czynnikami operacyjnymi.
Nachylenie nie jest tak często wykorzystywane do celów M&T . Jednak wysoki punkt przecięcia z osią y może oznaczać, że w procesie występuje błąd, powodujący zużycie zbyt dużej ilości energii bez wydajności, chyba że istnieją szczególne charakterystyczne cechy, które prowadzą do wysokiego obciążenia podstawowego. Z kolei bardzo rozproszone punkty mogą odzwierciedlać inne istotne czynniki wpływające na zmienność zużycia energii, inne niż ten wykreślony na pierwszym miejscu, ale mogą też być ilustracją braku kontroli nad procesem.
Monitoruj zmiany
Następnym krokiem jest monitorowanie różnicy między oczekiwanym zużyciem a rzeczywistym zmierzonym zużyciem. Jednym z najczęściej używanych do tego narzędzi jest CUSUM , czyli KUMULOWANA SUMA różnic. Polega to na obliczeniu najpierw różnicy między oczekiwanymi a rzeczywistymi wynikami ( linia najlepszego dopasowania i same punkty).
CUSUM można następnie wykreślić w czasie na nowym wykresie , który dostarcza więcej informacji dla specjalisty ds. efektywności energetycznej . Wariancje rozrzucone wokół zera zwykle oznaczają, że proces przebiega normalnie. Wyraźne wahania, stale rosnące lub malejące, zwykle odzwierciedlają modyfikację warunków procesu.
W przypadku wykresu CUSUM nachylenie staje się bardzo ważne, gdyż jest głównym wskaźnikiem uzyskanych oszczędności . Stały spadek nachylenia wskazuje na stałe oszczędności . Każda zmiana nachylenia wskazuje na zmianę w procesie. Na przykład na wykresie po prawej stronie pierwsza sekcja wskazywała brak oszczędności . Jednak we wrześniu (początek żółtej linii) musiał zostać wdrożony środek efektywności energetycznej, ponieważ zaczęły pojawiać się oszczędności . Linia zielona wskazuje na wzrost oszczędności ( ponieważ nachylenie nachylenia staje się bardziej strome), natomiast linia czerwona musi odzwierciedlać modyfikację procesu, która nastąpiła w listopadzie, gdyż oszczędności nieco się zmniejszyły.
Zidentyfikuj przyczyny
Specjaliści ds. efektywności energetycznej we współpracy z zarządcami budynków rozszyfrują wykres CUSUM i zidentyfikują przyczyny prowadzące do wahań zużycia. Może to być zmiana zachowania , modyfikacja procesu, inne warunki zewnętrzne itp. Zmiany te muszą być monitorowane i identyfikowane przyczyny w celu promowania i wzmacniania dobrego zachowania i zniechęcania do złego.
Ustalić cele
Po ustaleniu linii bazowej i zidentyfikowaniu przyczyn wahań w zużyciu energii nadszedł czas, aby wyznaczyć cele na przyszłość. Teraz, mając wszystkie te informacje, cele są bardziej realistyczne, ponieważ opierają się na rzeczywistym zużyciu budynku. Targetowanie składa się z dwóch głównych części: środka, do którego można ograniczyć zużycie, oraz ram czasowych , w których kompresja zostanie osiągnięta.
Dobrym celem początkowym jest linia najlepszego dopasowania zidentyfikowana w kroku 2. Linia ta reprezentuje średnią skuteczność historyczną. Dlatego utrzymanie całkowitego zużycia poniżej lub na poziomie średniej historycznej jest celem możliwym do osiągnięcia, ale pozostaje wyzwaniem, ponieważ wiąże się z eliminacją wysokich szczytów zużycia.
Niektóre firmy, poprawiając zużycie energii, mogą nawet zdecydować się na obniżenie średniej wydajności do historycznego rekordu. Jest to uważane za znacznie trudniejszy cel.
Monitoruj wyniki
To prowadzi nas z powrotem do kroku 1: pomiaru zużycia. Jedną ze specyfiki M&T jest to, że jest to proces ciągły, wymagający stałej informacji zwrotnej w celu konsekwentnej poprawy wydajności. Po ustaleniu celów i wdrożeniu pożądanych działań powtarzanie procedury od początku zapewnia, że menedżerowie są świadomi sukcesu lub porażki działań, a następnie mogą zdecydować o dalszych działaniach.
Przykłady
Przykładem z niektórymi funkcjami aplikacji M&T jest ASU Campus Metabolism , która zapewnia w czasie rzeczywistym i historyczne dane dotyczące zużycia i wytwarzania energii dla obiektów Arizona State University na publicznej stronie internetowej. Wiele mediów oferuje również klientom usługi monitorowania danych dotyczących interwałów elektrycznych. Xcel Energy to przykład przedsiębiorstwa energetycznego należącego do inwestora, które oferuje swoim klientom usługi monitorowania energii elektrycznej i gazu ziemnego pod nazwą produktu InfoWise firmy Xcel Energy, która jest administrowana przez zewnętrznego partnera Power TakeOff.
