Dlaczego ciągłość dostaw energii w przemyśle może stanowić problem na wielu poziomach
Klienci z sektora przemysłowego do zasilania awaryjnego odnoszą się bardzo różnie. Nierzadko zabezpieczają tylko pojedyncze urządzenia, pomijając kluczowe połączenia, sterowanie czy infrastrukturę pomocniczą. Tymczasem to właśnie te elementy decydują, czy linia produkcyjna faktycznie działa, czy z braku zasilania notuje często bardzo kosztowne przestoje.
Tekst: Adam Brzozowski
Zdjęcie: AdobeStock
MĄDROŚĆ PO SZKODZIE
Ciągłość dostaw energii jest jasnym warunkiem nieprzerwanej pracy wszelkiego rodzaju maszyn. Specjaliści radzą, by zasilanie awaryjne traktować wręcz jako oczywisty, niezbędny element infrastruktury energetycznej sekcji produkcyjnej w firmie. Problemy z dostawą energii elektrycznej mogą bowiem generować spore koszty. Specjaliści podkreślają, że największe straty spowodowane są tzw. „mrugnięciami” prądu, czyli krótkimi przerwami w jego dostawie. Wystarczy już ułamek sekundy, by maszyny się zrestartowały, a linia produkcyjna została unieruchomiona, co w praktyce generuje straty.
Janetta Sałek, Dyrektor Marketingu, EVER, nie ma wątpliwości, że świadomość znaczenia ciągłości zasilania rośnie, jednak nadal zbyt często temat ten analizowany jest dopiero po wystąpieniu kosztownego przestoju. W wielu zakładach infrastruktura zasilająca jest traktowana przede wszystkim jako obszar techniczny, podczas gdy jej rzeczywisty wpływ obejmuje również wydajność produkcji, jakość, terminowość dostaw oraz bezpieczeństwo procesów. Problemem nie jest wyłącznie długotrwały zanik napięcia. – Równie niebezpieczne mogą być krótkie przerwy, zapady napięcia, przepięcia i inne zakłócenia, które powodują zatrzymanie sterowników, utratę danych, błędy automatyki lub konieczność ponownego uruchomienia całej linii. Sam zanik może trwać bardzo krótko, ale powrót procesu do normalnej pracy – znacznie dłużej. Do kosztu niewytworzonej produkcji dochodzą wówczas odpady, dodatkowa praca personelu, ryzyko uszkodzenia urządzeń i opóźnienia w realizacji zamówień. Dlatego ocenę zabezpieczeń należy rozpocząć od analizy krytyczności procesów i odbiorników. Nie każda maszyna wymaga takiego samego poziomu ochrony. Najważniejsze jest określenie, gdzie nawet krótkie zakłócenie powoduje największe konsekwencje oraz czy dany proces powinien być kontynuowany, czy raczej bezpiecznie i kontrolowanie zatrzymany – tłumaczy J. Sałek.
CO MA DO TEGO KAIZEN?
Bywa, że zasilanie gwarantowane postrzegane jest jako narzędzie wspierające realizację koncepcji kaizen, zakładającej ograniczanie przestojów i eliminowanie strat. Zdaniem J. Sałek (EVER) nie zawsze jest bezpośrednio kojarzone z kaizen, choć w praktyce rzeczywiście może wspierać realizację jego podstawowych założeń. – Kaizen koncentruje się na systematycznym ograniczaniu strat, stabilizowaniu procesów i usuwaniu przyczyn problemów. Zakłócenia zasilania wpływają natomiast na dostępność maszyn, liczbę nieplanowanych zatrzymań, jakość produkcji oraz wykorzystanie czasu pracy ludzi i urządzeń. Jeżeli przedsiębiorstwo analizuje powtarzające się przestoje, powinno uwzględnić również ich przyczyny związane z jakością i ciągłością energii. Bez tego działania optymalizacyjne mogą koncentrować się na skutkach, a nie na źródle problemu – tłumaczy J. Sałek, zaznaczając przy tym, że odpowiednio zaprojektowany system może podtrzymać pracę wybranych urządzeń, zapewnić czas potrzebny do uruchomienia agregatu albo umożliwić kontrolowane zatrzymanie procesu. Każdy z tych scenariuszy ogranicza skalę strat, choć nie zawsze oznacza nieprzerwaną pracę całej linii. – Z perspektywy kaizen istotna jest także standaryzacja reakcji na zakłócenia. Obejmuje ona monitoring parametrów zasilania, procedury awaryjne, regularne testy i przeglądy oraz analizę zdarzeń. Zasilanie gwarantowane przynosi największą wartość wtedy, gdy jest elementem uporządkowanego systemu zarządzania ryzykiem, a nie pojedynczym urządzeniem kupionym po awarii – podsumowuje J. Sałek.
DYWERSYFIKACJA POŻĄDANA
Trudno raczej spierać się co do tego, że dywersyfikacja źródeł energii jest bardzo istotna w kontekście bezpieczeństwa energetycznego przedsiębiorstwa. Przedstawiciel firmy Astat przyznał niedawno na naszych łamach, że dywersyfikacja źródeł energii jest jednym z filarów bezpieczeństwa energetycznego, ponieważ minimalizuje ryzyko uzależnienia od pojedynczego kierunku dostaw i ogranicza skutki awarii sieci. Coraz częściej zakłady przemysłowe korzystają z własnych źródeł OZE – farm fotowoltaicznych, turbin wiatrowych czy biogazowni, które mogą wspierać zasilanie podstawowe. – Ich praca w trybie OFF-GRID, szczególnie podczas zaniku napięcia z sieci, wymaga jednak spełnienia dodatkowych wymogów technicznych i formalnych, m.in. uzgodnień z operatorem systemu elektroenergetycznego oraz zastosowania układów zapewniających stabilność i bezpieczeństwo pracy instalacji. Kluczową rolę w takim układzie pełnią magazyny energii, które pozwalają na akumulację nadwyżek generowanych przez OZE i ich wykorzystanie w okresach zwiększonego zapotrzebowania. Dzięki temu niweluje się stochastyczny charakter pracy źródeł odnawialnych, gdy fotowoltaika nie produkuje energii, zasilanie mogą przejąć turbiny wiatrowe lub biogazownia, a magazyn energii zapewnia stabilny bufor – zauważał przedstawiciel firmy Astat, dodając, iż połączenie kilku technologii i ich właściwe skoordynowanie sprawia, że zakład przemysłowy zyskuje większą odporność na przerwy w dostawie energii, ogranicza koszty związane z przestojami i buduje przewagę poprzez większą niezależność od zewnętrznych dostawców energii. J. Sałek (EVER) przypomina jednak, że sama liczba dostępnych źródeł nie przesądza jeszcze o odporności zakładu. Znaczenie ma sposób ich połączenia, możliwość automatycznego przełączania, dostępna moc, czas uruchomienia oraz zdolność do zasilenia odbiorników krytycznych w wymaganym czasie. – Zasilanie sieciowe, druga niezależna linia zasilająca, agregat, magazyn energii czy instalacja wykorzystująca odnawialne źródła energii pełnią różne funkcje. Przykładowo agregat potrzebuje czasu na uruchomienie, dlatego w instalacji może być konieczne zastosowanie UPS, który przejmie obciążenie w pierwszych sekundach zakłócenia. Z kolei instalacja fotowoltaiczna bez odpowiedniego magazynu, układu sterowania i możliwości pracy wyspowej zazwyczaj nie stanowi samodzielnego zasilania awaryjnego. Dywersyfikację należy więc projektować na podstawie scenariuszy ryzyka, a nie samej dostępności technologii – mówi J. Sałek, podkreślając, że przedsiębiorstwo powinno określić, które procesy muszą funkcjonować bez przerwy, które mogą zostać bezpiecznie zatrzymane, a które mogą poczekać na przywrócenie zasilania. Takie podejście pozwala skierować środki tam, gdzie ograniczenie ryzyka przynosi największą wartość operacyjną i ekonomiczną.
ZABEZPIECZENIE WARSTWOWE
Przedsiębiorstwa przemysłowe mogą zabezpieczyć się przed przerwami i zakłóceniami w dostawie energii elektrycznej w różnoraki sposób. Zdaniem J. Sałek (EVER) skuteczne zabezpieczenie wymaga podejścia warstwowego. – Pierwszym krokiem powinien być audyt obejmujący parametry zasilania, strukturę instalacji, wrażliwość urządzeń oraz skutki zatrzymania poszczególnych procesów. Dopiero na tej podstawie można określić, gdzie potrzebny jest UPS, agregat, układ redundancji, magazyn energii, ochrona przeciwprzepięciowa lub modernizacja instalacji. Należy też właściwie zdefiniować oczekiwany sposób działania. W jednym zakładzie celem będzie nieprzerwana praca kluczowych systemów automatyki. W innym wystarczy podtrzymanie do czasu uruchomienia agregatu – tłumaczy przedstawicielka firmy EVER, dodając jednocześnie, że w procesach, których długie podtrzymywanie byłoby technicznie lub ekonomicznie nieuzasadnione, właściwym rozwiązaniem może być zapewnienie czasu na kontrolowane zatrzymanie maszyn. Chroni to urządzenia, produkt w toku oraz dane procesowe. J. Sałek wyjaśnia też, że same urządzenia nie wystarczą, system powinien być monitorowany, regularnie testowany i serwisowany, a personel musi znać procedury postępowania podczas awarii. Zaznacza też, że konieczne jest również sprawdzanie stanu baterii, dostępności paliwa, poprawności przełączania źródeł oraz aktualności listy odbiorników krytycznych. – Odporność procesu powstaje poprzez połączenie technologii, organizacji i konsekwentnego utrzymywania przyjętych standardów – podsumowuje J. Sałek.
MOŻE WŁASNE ŹRÓDŁA?
Słychać opinie, że tylko inwestowanie we własne źródła energii jest przyszłością przemysłu. J. Sałek (EVER) jest zdania, że własne źródła energii będą odgrywać coraz większą rolę, trzeba jednak zdawać sobie sprawę z tego, że nie w każdym przedsiębiorstwie będą w stanie zapewnić jednakowe korzyści. Decyzja powinna bowiem zależeć od profilu zużycia energii, charakteru produkcji, dostępnej infrastruktury, możliwości magazynowania oraz kosztów potencjalnych przestojów. Nie jest to zatem uniwersalna recepta, lecz jeden z elementów szerszej strategii energetycznej. – Własna generacja może zmniejszać zależność od sieci i wspierać optymalizację kosztów, lecz nie należy automatycznie utożsamiać jej z zasilaniem awaryjnym. Instalacja może produkować energię, a mimo to wyłączyć się podczas awarii sieci – tłumaczy J. Sałek, dodając, że aby zapewniała rzeczywistą ciągłość działania, potrzebne mogą być magazyny energii, odpowiednie układy sterowania, możliwość pracy wyspowej oraz rozwiązania gwarantujące natychmiastowe przejęcie obciążenia. – Przyszłość przemysłu będzie więc należeć raczej do systemów hybrydowych, łączących różne źródła i technologie zgodnie z potrzebami procesu. Najważniejsze pytanie nie powinno brzmieć: „Jakie źródło energii kupić?”, lecz: „Które procesy musimy zabezpieczyć, na jak długo i przed jakimi zdarzeniami?”. Dopiero taka analiza pozwala zbudować rozwiązanie uzasadnione zarówno technicznie, jak i ekonomicznie – konkluduje J. Sałek.
