fabrica eta optimizarea holistică a eficienţei energetice · 2020. 6. 9. · pierderi optimizate...

Facilitator

Fabrica ETAOptimizarea holistică a eficienţei energetice

Dominik Flum

4 iunie 2019, Bucureşti

Bukarest | 4th of June, 2019 | Seite 2

Facilitator

Fabrica ETA


Facilitator


Facilitator

Punctul de plecare: eficienţa energetică a maşinilor-unelte (MAXIEM

2012)Economie totală de

energie

[kWh/an]

Perioada de

recuperare a

investiţiei într-un

utilaj

Perioada de

recuperare a

investiţiei în

adaptare

1,58 ani*

0,57 ani*LR-P

Hidr.

LR-PR 2,06 ani*

*

Ipoteza: producţie în 3

schimburi, 6 zile pe

săptămână şi un preţ al

energiei electrice de 10

c/kWh

12167

13935

11213

2494

7796

17152

2275

4474

1883

2891

6377

12167

4743

5212

0

901

547

9852

1658

4474

1883

2891

4373

-63%

-100%

Sursă 230 V

Aer condiţionat tablou comandă

Ventilaţie evacuare

Sursă 24 V

Aer comprimat

-75%

-27%

-64%

-43%

-31%

Purjare, pulverizare lubrifiant răcire

Presiune lubrifiant răcire

Instalaţie hidraulică

Răcitor utilaj

Sistemul de antrenare

Pompă ridicare lubrifiant răcire

-93%

Filtru cap lubrifiant răcire

48.620 kWh

101.547 kWh

-52%

Optimizat

Iniţial

kWh/an

- 5.293 €/an cost energie


Facilitator

Ideea: Creşterea holistică a eficienţei energetice

În prezent: Optimizarea izolată a diferitelor sisteme dintr-o fabrică

Viziunea noastră: Optimizarea holistică a fabricii, incluzând toate subsistemele

< 30 %

Economie

maximă

Interacţiunea dintre:

• Utilaje

• Lanţurile de procese tehnologice

• Hale

Sinergii prin măsuri de control şi

recuperare a energiei

Utilajele

30%

Lanţul de procese

tehnologice20%

~ 40 %

Hala

25%

Sursa: Prof. Ing. J. Eisele

Potenţial


Facilitator

Interacţiunea termică în cadrul fabricii ETA

Maşină-

unealtă

Stocare

termică Tmică

Stocare

termică Tmare

Utilaj de

curăţare

Tratament

termic


Facilitator

Ideea: Creşterea holistică a eficienţei energetice

Procesul iniţial este utilizat pentru necesităţile în domeniul calităţii şi funcţionalităţii

Cercetare în domeniul eficienţei energetice pe baza unui proces de producţie realist dintr-o hală de

fabrică inovatoare

Interdisciplinaritate pentru reducerea necesarului de energie al companiilor industriale

Crearea unui proces de producţie optimizat d.p.d.v. al eficienţei energetice împreună cu partenerii ETA

Cercetare în domeniul eficienţei energetice pe baza unui proces de producţie realist dintr-o hală de

fabrică inovatoare

Strunjire Găurire

Logis

tică

Logis

tică

Logis

tică

Procesul

iniţial de

configurare

Montaj

Logis

tică

Logis

tică

Logis

tică

Curăţarea Tratament termic Şlefuire Curăţare


Facilitator

Partenerii

Volumul de lucru: 911 luni de

cercetare

Parteneri: 36

Finanţări de la terţi: aprox. 1 mln €

Fonduri proprii: aprox. 3,7 mln €

Volum total: aprox. 15 mln €


Facilitator

Principalele inovaţii în cadrul fabricii ETA

Interacţiune energetică Un singur material: beton Structură

modulară

Îmbinare energetică Control holistic Nivelarea vârfurilor de sarcină

a utilajelor, serviciilor din clădire şi al energiei prin stocarea energiei

clădirii cinetice

Combinare energetică Îmbunătăţire energetică Nivelarea vârfurilor de sarcină

a utilajelor de control a controlului prin concepte inovatoare

Stator

Rotor

Rulment magnetic

activ

Unitate

motor-

generator

Rulment magnetic

activ


Facilitator

Inovaţii în tehnologia construcţiilor – activare termică şi structură

modulară

Sursa: Eibe Soennecken, Darmstadt


Facilitator

Inovaţii în tehnologia construcţiilor – faţada vitrată

Sursa: Hessen Agentur, Jan Hosan

Sursa: Eibe Soennecken, Darmstadt

Lumină solară fără

căldură

Reflectarea

luminii solare

în clădire

Faţada

sudică


Facilitator

Inovaţii în tehnologia utilajelor de producţie

• Controlul pompelor şi

compresoarelor în

funcţie de necesar

• Transfer de sarcină cu

o singură componentă

• Reducerea la minimum

a pierderilor

• …

• Program individual de

curăţare pentru fiecare

componentă

• Izolare

• Recuperarea energiei

• …

• Arzător de recuperare

• Izolare

• Utilizarea unei

construcţii cu greutate

redusă

• Optimizarea procesului

• Recuperarea căldurii

reziduale

• …


Facilitator

Căldura reziduală generată de un utilaj

𝑃𝑢𝑠𝑒

vc

Fc

𝑄𝐹𝐿𝑈𝐼𝐷

ca. 30%

𝑃𝑖𝑛

ca. 30%

𝑃𝑐𝑜𝑜𝑙𝑖𝑛𝑔

ca. 100%

𝑄𝑒𝑛𝑣

ca. 70%

𝑄𝑒𝑛𝑣 Reducerea necesarului de

energie

Dimensionare

Eficienţa energetică a

componentelor

Funcţionare eficientă (de ex.,

controlul vitezei)

Valorificarea căldurii reziduale

în sistemul de ansamblu al

fabricii

Disiparea căldurii în mod

economic

Posibilităţi


Facilitator

Interacţiunea termică (total fabrică)


Facilitator

Interacţiunea termică la nivel de utilaj (1)

72%

28%

Heater CM

Chiller MT

100 % energie electrică


Facilitator

Interacţiunea termică la nivel de utilaj (2)

62 % energie electrică (-38%)

87%

6%7%

Heat Pump

Circ. Pump

PLC


Facilitator

Implementare în fabrica ETA

SCADA

În fabrica

noastră

Su

rsa:

Eib

e S

oen

nec

ken

, D

arm

stad

t


Facilitator

Stocare cu volante - reducerea vârfului de sarcină al fabricii

~~

Pierderi optimizate

• Vid redus 0,3 Pa• Lagăre magnetice fără

contact

Putere ridicată

• Timp de reacţie scurt

Capacitate 1,4 kWh

Putere 60-110 kW

Turaţie maximă 7500 - 15000 rpm (+)

Materialul rotorului Material sintetic cu fibre

Diametrul şi înălţimea

rotorului300 mm, 500 mm

Masa rotorului 50 kg


Facilitator

Monitorizarea şi controlul fluxurilor energetice

PU141

10,3 °CTVL

18,1 °CTRL

2,6 m³/hV

54 WPele

Trueu

100 %u%

WZM-100Y

21,6 kWPele

-1,2 kWPth

126 l/minVDL

912 U/minUSP

4um

LI013

Trueu

83 %u%

RV542

29 %u%

PU100

17,3 °CTVL

24,4 °CTRL

1,2 m³/hV

35 WPele

Trueu

95 %u%

PU261

23,2 °CTVL

22,8 °CTRL

0,0 m³/hV

0 WPele

Falseu

0 %u%

WS000

11,1 °CTA

53 %f%

137 W/m²EGS

7,3 m/svw

FalseRS

LS001

1300 lxEv

RM-KEA

66,9 °CTRB

18,9 kWPth

4760 WPele

293 l/minVDL

3um

SV100

Trueu

TrueFB

WZM-100GT

0,7 kWPele

-0,1 kWPth

0 l/minVDL

0 U/minUSP

1um

HO-RH655g

558,7 °CTK

-5,3 kWPth

2914 WPele

40 l/minVEG

2um

AKM

Trueu

100 %u%

10,5 °CT*

TS001

21,7 °CTL

LA-H

Trueu

15 m³/hVL

TS003

21,5 °CTL

FE010

FalseuPU321

69,1 °CTVL

60,6 °CTRL

1,7 m³/hV

39 WPele

Trueu

91 %u%

PU322

25,1 °CTVL

24,9 °CTRL

0,0 m³/hV

2 WPele

Falseu

0 %u%

SV605

Falseu

SV300

Trueu

SP100

18,1 °CTO

17,6 °CTM

13,1 m³/hTu

DS200

1,5 barp

BHKW2

20,7 °CTK

0,0 kWPth

230 WPele

0 l/minVEG

Falseu

0 %U%

BHKW1

70,2 °CTK

-21,9 kWPth

-6100 WPele

36 l/minVEG

Trueu

100 %u%

DL-Kompr

29,7 °CTVL

27,4 °CTRL

811 l/minVDL

6,7 kWPele

Trueu

100 %u%

DLS5

7 barp

571 l/minVDL

SV215

Trueu

TrueFB

SV315

Trueu

TrueFBPU215

33,8 °CTVL

26,0 °CTRL

1,2 m³/hV

85 WPele

Trueu

81 %u%

PU315

65,3 °CTVL

55,9 °CTRL

2,7 m³/hV

49 WPele

Trueu

100 %u%

Fluxurile energetice sunt

în general, invizibile

ubicue

parţial foarte dinamice

distorsionate de

influenţe

parţial controlabile

Peste 200 de puncte de

colectare a datelor!


Facilitator

Abordarea noastră faţă de Energy 4.0

4 Optimizare3 Evaluare2 Modelare1 Măsurare


Facilitator

Măsurare

1Măsurare

2Modelare

3Evaluare

4Optimizare

Arhitectura ICT

Achiziţie de date în timp

real

Conceptul de puncte de

măsurare

Monitorizare redusă cu senzori


Facilitator

Modelare

1Măsurare

2Modelare

3Evaluare

4Optimizare

Identificarea modelelor Ajustarea variabilelor

perturbate

Modele de prognoză


Facilitator

Evaluarea

1Măsurare

2Modelare

3Evaluare

4Optimizare

Teilsystem

Kompressor

Nicht wiederverwendbare

Abwärme

Käl teleistung pn. Leistung

Störgröße: Umgebungs-temperatur, rel. Luftfeuchte

el. Leistung Abwärmestrom

Direkter

Verbrauch

=

Direkter Verbrauch

nach Energieform

Pneumatische

EnergieDampf Energie

+

Elektrische

Energie

Direkter Verbrauch

nach Prozessschritt

Zerspanung Dampf Energie

+

Wärmebe-

handlungRoboter MontageReinigung Trocknung

Schrumpf-

ofenFörderband

Sisteme de indicatori-cheie de

performanţăEtalonarea tehnologiei

Întreţinere predictivă Monitorizarea proceselor


Facilitator

Optimizare

1Măsurare

2Modelare

3Evaluare

4Optimizare

Optimizarea programului

Planificarea şi controlul

producţiei cu adaptarea

consumului de energie

Atenuarea vârfurilor de sarcină

şi reacţia la consum IA pentru creşterea eficienţei


Facilitator

Concluzii

Există un potenţial ridicat de implementare a unor măsuri vizând eficienţa

energetică, în special printr-o abordare holistică.

Majoritatea măsurilor din cadrul proiectului ETA pot fi transferate în diferite

industrii

Monitorizarea energetică este o componentă esenţială a eficienţei

energetice, care ne oferă şi posibilitatea de a ne gândi mai departe, la

Energy 4.0!

Industry 4.0 / Energy 4.0 creează posibilitatea de a valorifica mai bine

energiile regenerabile şi, ca urmare, de a reduce emisiile de CO2.


Facilitator

Contactaţi-ne

Dominik Flum, M.Sc

TU Darmstadt, Institut PTW

[email protected]

www.eta-fabrik.de

www.ptw.tu-darmstadt.de
http://www.eta-fabrik.de/http://www.ptw.tu-darmstadt.de/

fabrica eta optimizarea holistică a eficienţei energetice · 2020. 6. 9. · pierderi optimizate...

Documents