Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Cikksorozatunk előző részében foglalkoztunk az alméréssel kiegészített enegriamenedzsment-rendszer kiépítésének folyamatával. Bemutattuk azokat a készülékeket (mérőműszerek, áramváltók, számlálók, érintkezők, beavatkozók), amelyek szóba kerülhetnek egy installáció során, kiemelve a kommunikáció fontosságát. Mostani cikkünkben a MID-es almérők gyakorlati alkalmazásairól sorakoztatunk fel konkrét példákat.
Társasházi példa
Az első példa egy 36 lakásos társasház esetén villamos energia (sárga téglalap) és vízfogyasztás (kék téglalap) mérése (lásd 1. ábra). Tegyük fel, hogy a ház hatemeletes, és minden szinten hat lakás található. Mivel nem tudunk a közműszolgáltatók fogyasztásmérőiről adatokat gyűjteni, ezért külön mérőeszközöket kell telepíteni. A társasház egy fő villamos fogyasztásmérővel rendelkezik, illetve minden lakásban egy-egy almérőt (zöld téglalap) helyezünk el, amely képes fogadni a vízfogyasztásmérő és a villamos fogyasztásmérő impulzusjelét. Ebben az esetben az almérő nem más, mint egy adatgyűjtő (koncentrátor). Ezek az almérők egy központi Ethernet átjárón (gateway) keresztül csatlakoztathatók egy felügyeleti szoftverhez. A szoftver adatbázis-kapcsolatot (MS Access vagy MySQL) biztosít a számlázóprogram felé.
1. ábra: Társasházrendszer felépítése
Természetesen a rendszer így csak mérésekre képes, ahhoz, hogy intelligensé tegyük, olyan beavatkozó (aktor) eszközökre van szükség, amelyek például gazdaságtalan használat esetén működésbe lépnek. Lehetőség van arra, hogy PLC-n keresztül kerüljön sor a szoftveres összeköttetésre, ami az összegyűjtött adatokat megjeleníti, ilyen lehet például egy SCADA (Supervisory Control And Data Acquistion) funkciókkal rendelkező grafikus felület. Ekkor már alkalmazható egy olyan beavatkozó, mint például a mágneskapcsoló villamos berendezések esetén vagy mágnesszelep a vizes-blokkoknál, akár lakásonként több is.
A rendszer kezelni tudja a társasház közös részeit (például garázs, lépcsőház, folyosók) és a bejövő összmennyiségek, valamint a lakásonkénti mérések eredményét, és vezérelni a nem fizető lakók felé történő korlátozásokat (vízkorlátozás, villamos energia kikapcsolása stb.). Ezzel a rendszerrel egyszerre tudjuk kezelni a gyűjtést és a beavatkozást, így nincs szükség több rendszer kiépítésére.
Irodaházi példa
A második alkalmazási példa egy irodaházban almérőkkel létesítendő energiafelügyeleti rendszer kiépítése (lásd 2. ábra). A rendszer kialakításának célja a létesítmény összesített fogyasztásának nyomon követése és a tulajdonos/bérlő egyedi felhasználásának láthatóvá tétele az egyes bérlők, tulajdonosok és vezetők számára. További törekvés lehet az, hogy a bérlők közötti költségmegosztást ezzel a rendszerrel támogassuk. A fogyasztások megismerésével átalakíthatók a bérlői szokások, és energia-megtakarítás, valamint költséghatékonyabb működés érhető el. Az előző megoldáshoz hasonlóan, itt is a villamosenergia-ellátásra összpontosítunk, de emellett megjelenik a gáz-, a hő- és a vízfelhasználás is.
Az adatgyűjtő rendszerhez be kell építeni (integrálni) a mérendő leágazásokba a régebben telepített, LON kommunikáción alapuló, különböző típusú, impulzuskimenettel rendelkező fogyasztásmérőket. Ilyen lehet például a 15 villamos fogyasztásmérő, a 2 főmérő (amiket az áramszolgáltató telepített), valamint a 2 vízmérő, majd ezekkel párhuzamosan új villamos méréspontokkal (sárga „M” jelzésű kör) szükséges kiegészíteni. Az új kommunikációs rendszer alapja a Modbus, de a LON-nal is tudnia kell kommunikálni. Erre megoldás a szabályozók elhelyezése, ami képes mind a két kommunikáció fajtát (LON, Modbus) kezelni. Az irodaházon belüli nagyobb terek miatt bizonyos távolságoknál jelismétlőket kell elhelyezni, hogy a jel megfelelő erősségű legyen. Nagyobb méretű irodaházak esetén (>1000 m²) érdemes fejlettebb mérőeszközt is használni, például hálózat-analizátort. A főelosztó betáplálási pontjaira telepített teljesítménymérőkkel a feszültségminőséget tudjuk folyamatosan ellenőrizni (világoszöld téglalap). Az irodaház világításvezérlése időzítő kapcsolókkal valósítható meg, amik utasításokat küldenek egy automatizált eszköznek, így döntést lehet hozni a fogyasztók korlátozásáról/kikapcsolásáról. Távműködtetésű készülék elhelyezésével a fogyasztók ütemezetten ki- és bekapcsolhatók, prioritás állítható fel a helyi működtetésű (nyomógomb), az automatizált eszközök és a a felügyeleti rendszer között. Különböző módok kiválasztása során tilthatja az automatizált eszköz(öke)t, vagy a PLC felülírhatja a többi parancsot.
2. ábra: Irodaház felépítése
Az irodaház fogyasztásával kapcsolatos ismeretek birtokában megvalósulhat egy további cél: a bérlői szokások átalakítása. A bérelt területen kívül a közös terek energiafelügyelete is szükséges a precíz költségmegosztáshoz. A felügyeleti rendszer az automatikusan készülő jelentések révén is segíti a döntések előkészítését. Az irodaházban szintenként és bérelt helyiségenként (beleértve a közös tereket és kiszolgáló helyiségeket is) mérési pontokat kell kialakítani, illetve a meglévő mérési pontokat lehet felhasználni: az impulzuskimenettel rendelkező mérőket. Összesen 51 villamos mérési pont és 3 egyéb (gáz és víz) mérési pont lett integrálva az adatgyűjtő rendszerbe. Ezek a pontok és a felügyeleti szoftver közötti kommunikációt nagyobbrészt jelismétlőkkel, részben adatkoncentrátorokon keresztül LON kommunikációval valósítottuk meg.
A szerverszámítógépre fejlett épületautomatizálási szoftver kerülhet telepítésre. A felügyeleti rendszer nyomon követi, ellenőrzi és felügyeli a létesítmény világítási, fűtési, szellőztetési rendszereinek működését, a klímaberendezéseket és a beléptetési/behatolási rendszereket. Ez futhat önálló rendszerként vagy több számítógépes verzióban helyi és/vagy távoli hálózatokkal ötvözve (Microsoft Windows programként vagy Microsoft Windows szolgáltatásként). A rendszer használható helyszíni üzemeltetésre/felügyeletre vagy távoli üzemeltetésre/felügyeletre. A rendszer kiválasztásakor érdemes a funkciókat és modullehetőségeket figyelembe venni (adatbázis és riasztás, biztonság és jogosultság kezelése, időszabályozás és szinkronizálás, időbeli ütemezés, biztonsági mentés és visszaállítás, naplózott trendek, események naplózása, kommunikáció típusa [LON, Modbus, BACnet stb.], diagnosztika).
Egy almérőkkel megvalósult gyári komplex energia-menedzsment-rendszer eredményei
Bemutattuk egy megvalósult energiafelügyeleti rendszer hasznosságát és megtérülését. A következőkben egy magyarországi gyár energiamenedzsment-rendszerét ismertetjük, amely a fogyasztás jellegében, a felhasznált energiahordozókat tekintve és a termelés ütemében hasonlít a feljebb említett ipari alkalmazáshoz. A gyár tevékenységi területe: élelmiszer csomagoló anyagok, ipari, egészségügyi csomagolóanyagok előállítása a papír újrahasznosításával. Felhasznált energiahordozók: villamos energia (2000 kVA lekötött teljesítmény), gáz (1250 m³/h), víz (csomagolóanyagok kezeléséhez) előállítása saját gőzfejlesztővel, gáz felhasználásával. Vízfelhasználás belső kutakról. Szennyvíz-kibocsátás (100 m³/nap).
Az energiafelügyeleti beruházást kiváltó tényezők: lekötött gázfogyasztás túllépése. A limitátlépés okai, a pontos fogyasztási adatok nem voltak ismertek, a túllépésért fizetett biróság: 3 600 000 Ft. Az elavult védelmi berendezések következtében 1 db olajos transzformátor tönkremenetele következett be. A hiba oka a transzformátorolaj elöregedése az ebből következő anyagi kár 1 200 000 Ft, ezen felül súlyosbította a helyzetet a termelés kiesése, ami 24 000 000 Ft értékű volt. Az üzemben gyakran előforduló áramszünetek okai a KÖF/KIF nem megfelelő minőségi jellemzői, ami havonta legalább 1 200 000 Ft kárt okozott a cég számára. Egy felügyeleti rendszer kiépülésével lehetőség nyílt a fogyasztási jelleg figyelésére, a fogyasztási csúcsok kezelésére, a villamosenergia-szerződés optimalizálására, a védelmi működések figyelésére a büntetőtarifák kizárása érdekében és a minőségi jellemzők mérésére. A folyamatosan emelkedő energiaárak jelentősen befolyásolják a termékek árát, ezért kiemelten fontos az almérési pontok megvalósítása, ezáltal a termékenkénti energiaköltségek pontos meghatározása. A megvalósított rendszer esetében szoftver került telepítésre a központi felügyeleti rendszer számítógépére. A gyár energiafelügyelet- kezelőjének az egyedi viszonyoknak megfelelően külön felület és lekérdezések kerültek kialakításra. A szerverszámítógéphez egy GSM modem is csatlakoztatásra került, mivel előzőleg több kiesés és meghibásodás is elhárítható lett volna, ha a karbantartó személyek időben tudomást szereznek a hiba fennállásáról. A felhasználónak lehetősége nyílt az egyes termelési egységek pontos fogyasztásának meghatározására, ezáltal az energia/termék fajlagos költség pontosan meghatározhatóvá vált. Ezzel a rendszerrel feltárhatók olyan beállítási és karbantartási hiányosságok, amelyek következtében az egyes egyforma egységek között lényeges energiaigény-különbség volt kimutatható. A kialakított rendszer folyamatosan bővítésre került. 2008 folyamán a vízmérés is csatlakoztatásra került a rendszerben, ezáltal az összes energiahordozó mérése megvalósult.
A gyárban megvalósított energiafelügyeleti rendszer működésének eredményei: korszerű KÖF/KIF védelem és felügyeleti rendszer valósult meg. Az esetleges hibák vagy meghibásodá-sok időben felderíthetők (pl. transzformátor termosztát hibája), ezáltal a kiesések száma csökkenthető (vagy megszüntethető). A villamosenergia-minőségi problémái csökkentek (korszerű eszközök, minőségi jellemzők folyamatos mérése, fázisjavítás); a kivitelezés előtt az áramszünetek száma havi 1-2 volt, jelenleg évente 1-2, ami külső okokra vezethető vissza. A villamos lekötés optimalizálása megvalósult, nincs túlkötés, és sikerülhet a versenypiacra való kilépés, ami éves szinten kb. 10%-os megtakarítást jelent. A menetrendtartás 10% tűréssel lehetséges, várható a 0,4 kV-os részeken további mérési pontok telepítése a pontosabb menetrendtartás végett. A gázlekötés optimalizálásával szintén jelentős megtakarításokat lehetett elérni. A menetrendtartás 6-8% tűréssel lehetséges, az egyes gépekig történő méréseknek köszönhetően. A nem megfelelő gépbeállítások kimutathatóvá váltak hasonló gépek estében (gáz- és gőzfelhasználás esetében a jelentős differenciák megszüntetésre kerültek). Meghatározhatóvá vált a termékegységre jutó energia költsége. Az egyes termelési egységek pontos fogyasztási adatai meghatározásra kerültek. Az egyes beruházási szakaszok megtérülése 0,5-2 év közötti időtartam volt.
Mobil mérési pont
Ha az épület állapotfelmérésénél (lásd feljebb, 4. lépés: analízis) nem tudjuk eldönteni, szükségünk van-e almérő eszköz(ök)re, vagy csupán érdekelnek bennünket az épület (otthonunk, irodaház stb.) valós fogyasztási adatai, érdemes mobil mérési pont(ok) felállításában gondolkozni. A mobil mérőeszköz segítségével, a mért adatok alapján a fogyasztási viszonyok ellenőrizhetők, a villamos hálózat energiaminőségi jellemzői megállapíthatók, és a létesítményben esetleg kiesett fogyasztók is megfigyelhetők, végül a javító intézkedések révén a veszteségek csökkenthetők. Az ideiglenesen telepített mérőműszer által gyűjtött adatok alapján azt a döntést is hozhatjuk, hogy szükségünk van állandó mérési pontra.
Kitekintés külföldre
Ahogy a cikksorozat első részében már utaltunk rá, a mérés, illetve az almérés nem csak Magyar-országon van átalakulóban, hanem egész Európában. Ez az átalakulás összefügg egyrészt a Smart Metering (intelligens mérés) közelgő bevezetésével, valamint nem szabad megfeledkezni a tendenciózusan növekvő – ugyan hazánkban éppen 10%-os árcsökkentés van ebben a szektorban – energiaárakról sem. Ezek a megállapítások érvényesek Németországra, Európa egyik legfejlettebb gazdaságára is. A németeknél is egyre többször kerül szóba az intelligens almérés témaköre. Ennek oka az, hogy hiába kerül telepítésre például egy többlakásos bérházban egy-egy intelligens főmérő (víz, gáz, villany, távhő), ha az egyes bérlakások nem rendelkeznek almérőkkel. Ha pedig rendelkeznek, akkor ezek a mérők elavultak és nem alkalmasak az energiatudatos fogyasztás kialakulásához többletinformációt szolgáltatni. Emiatt a bérlőknek sokszor a fűtés, a használati meleg víz költsége csak becslés alapján kerül kiszámlázásra. Így például már több nagy német áramszolgáltató (E.ON, RWE) indított kísérleti mintaprojektet (pilot project) az intelligens almérés vizsgálatára.
Összefoglalva
Egy megvalósítandó energiafelügyeleti rendszer a fentiekhez hasonlóan lehetőséget biztosít a termék-előállítás fajlagos energiaköltségeinek pontos meghatározására. A villamos teljesítmény- lekötés és a gázlekötés optimalizálható, a lekötés vonzataként jelentkező költségek jelentősen redukálhatók. Lehetőség nyílik az egyes termelési egységek energiaigényének meghatározására (költségallokáció), az esetleg nem megfelelő hatékonysággal működő egységek kiszűrésére. A mérési adatok ismeretében és azok kiértékelése alapján további energiahatékonysági javaslatok készíthetők. Az energiamenedzsment- szoftver együttes működése nyomán történő értesítések segítségével az esetleges hibák vagy előjelzések időben eljutnak a karbantartó személyek felé, ezáltal a kiesés előre elhárítható, vagy annak hatása csökkenthető. A folyamatos mérés lehetőséget nyújt az energiaminőség folyamatos követésére, nem megfelelő minőségi értékek esetében akár a berendezések tönkremenetele is bekövetkezhet. Egy létesítmény számára kialakításra kerülő egyedi szoftveres alkalmazási modulok segítségével az energia-kimutatások könnyedén a helyi igényeknek megfelelően végezhetők el.
Befejezés
Ebben a cikkben is szó esett az alkalmazási példák kapcsán az energiamenedzsment-szoftverekről. A sorozat következő részében az almérőkkel megvalósított rendszerek informatikai hátterével foglalkozunk részletesebben,kiemelt figyelmet fordítva a szoftveres megjelenítésre, ami a komplex energiamenedzsment-rendszer második pillére.
