Produkty, wytwarzane przez polskich przedsiębiorców, wyróżniają się na tle swoich zagranicznych odpowiedników, przede wszystkim niską ceną. Wydawałoby się, że w polskich przedsiębiorstwach nie ma już więc miejsca na wprowadzenie kolejnych oszczędności. W rzeczywistości gospodarka energetyczna zakładów w naszym kraju pozostawia ciągle sporo miejsca dla inwestycji, redukujących zużywaną energię końcową.
Ogłoszony przez Regionalne Programy Operacyjne 2014 – 2020 nabór wniosków o dofinansowanie działań termomodernizujących zakłady produkcyjne, wywołał poruszenie wśród przedsiębiorców. Okazało się, że w stereotypowym polskim przedsiębiorstwie ciągle jest jeszcze sporo miejsca na inwestycje, pozwalające w znaczny sposób ograniczyć zużycie energii końcowej w ramach prowadzonej działalności, a co za tym idzie, wprowadzić realne oszczędności w kosztach eksploatacyjnych zakładów.
Przy tej okazji, przedsiębiorcy zaczęli szukać odpowiedzi na następujące pytania:
- Które elementy zakładu można zmodernizować?
- Jaki jest realny koszt planowanych modernizacji?
- Jak realizować inwestycje, tak, aby generowały możliwie szybkie zwroty.
Termomodernizacja zakładu produkcyjnego oraz związane z nią zagadnienia stały się dylematem również i dla jednej z małopolskich firm, zatrudniającej około 90 pracowników, zajmującej się produkcją elementów oraz nakładek stalowych. W tym konkretnym przypadku perspektywa dofinansowania inwestycji modernizujących przedsiębiorstwo stanowiła ogromną szansę zrealizowania działań, o których członkowie zarządu firmy wiedzieli, że muszą zostać wykonane, a na które nigdy nie znaleźliby środków pieniężnych.
W niniejszej publikacji zobrazujemy Państwu zakres, jaki obejmował przeprowadzony audyt efektywności energetycznej, który zlecony został nam przez wspomniane powyżej przedsiębiorstwo. Opisywane działania modernizacyjne zestawione zostały we wniosku o dofinansowanie, wysłanym do Instytucji Zarządzającej Małopolskiego Regionalnego Programu Operacyjnego. Przedmiotowe studium przypadku (case study) całościowo opiera się na obliczeniach, przeprowadzonych na żywym i funkcjonującym od lat przedsiębiorstwie.
INWENTARYZACJA
Hala produkcyjna
Budynek hali produkcyjnej wzniesiono w latach 70-tych zeszłego stulecia, w technologii tradycyjnej. Ściany zakładu skonstruowano w oparciu o cegłę, na którą nałożono warstwy ocieplające. W przekazanej dokumentacji technicznej dach oraz ściany zaizolowano termicznie styropianem, o grubości 12 cm. Przeprowadzona inwentaryzacja wykazała znaczne ubytki w izolacji oraz materiale budowlanym dachu i ścian. Współczynniki przenikania ciepła dla okien, zamontowanych w hali produkcyjnej, w znaczny sposób odstają od wartości, w dzisiejszych czasach przyjętych jako standard. Na dachu o sporej, niezagospodarowanej powierzchni, zamontowane zostały świetliki, których stan można określić jako niezadowalający. Zinwentaryzowano dziury w zabudowie, co w znaczny sposób przyczynia się do utraty ciepła.
Instalacja centralnego ogrzewania
Instalacja grzewcza budynku została zmodernizowana w latach 90-tych. Energia, zużywana na cele grzewcze oraz produkcję ciepłej wody użytkowej, dostarczana jest z dwóch niezależnych źródeł, współpracujących ze sobą lub działających oddzielnie, w zależności od pory roku. Zimą, zapotrzebowanie na ciepło oraz ciepłą wodę użytkową zaspokajane jest w oparciu o czynnik grzewczy, doprowadzany z miejskiej sieci cieplnej. Po zakończeniu sezonu grzewczego, wytwarzanie ciepłej wody użytkowej odbywa się za pośrednictwem kotła gazowego. Zasadniczym problemem opisywanego systemu jest instalacja wewnętrzna, rozprowadzająca czynnik grzewczy w obiekcie. Niezaizolowane rurociągi w dużej mierze poprowadzono przez pomieszczenia, dla których nie istnieje faktyczna potrzeba ich ogrzewania, co wiąże się z konkretnymi stratami ciepła na przesyle.
Park maszynowy
Maszyny, wykorzystywane w celach produkcyjnych, działają w oparciu o technologię lat 90-tych. Oznacza to ich zasadnicze przewymiarowanie, co w praktyce przekłada się na zwiększenie poboru energii elektrycznej. Jednocześnie, przez niską sprawność energetyczną urządzeń, w układzie generowana jest wysoka temperatura.
Funkcjonująca linia produkcyjna stwarza problemy. Pracownicy wielokrotnie muszą stawiać czoła sytuacji, w której dochodzi do zatrzymania całej produkcji. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest wielokrotne zacinanie się wybijarek elementów blaszanych oraz podajników.. Uniemożliwia to wykonanie dalszych obróbek termicznych oraz blacharskich. Przeprowadzone pomiary poboru mocy czynnej i biernej wykazały, iż w momencie zajścia opisanych powyżej zdarzeń, większość maszyn pracuje w trybie tak zwanego biegu jałowym, wymuszając ciągły pobór energii elektrycznej elektrycznej.
Dodatkowe media produkcyjne
W procesach wytwarzania elementów wykorzystuje się sprężone powietrze. Sercem aparatury przygotowującej ww. czynnik są dwa układy sprężarkowe o mocy 38 kW każdy. Praca sprężarki związana jest z generowaniem ciepła odpadowego, którego wielkość może się zmieniać, w zależności od sprawności urządzenia.
Oświetlenie
Dokonano inwentaryzacji funkcjonującego na terenie zakładu źródła oświetlenia. Zastosowane oprawy oświetleniowe charakteryzują się wysoką energochłonnością. Pomimo wysokiego poboru energii, barwa światła jest bardzo nieprzyjemna, na co mocno skarżą się pracownicy.
TERMOMODERNIZACJA ZAKŁADU PRODUKCYJNEGO – ZAŁOŻENIA:
Obszar modernizacji: docieplenie dachu oraz ścian zewnętrznych
Opis problemu:
Zasadniczym problemem wysokiego zużycia energii na potrzeby grzewcze, jest bardzo energochłonne wykończenie budynku. Ocieplenie, które na etapie projektowania zakładu spełniało minimalne założenia izolacyjności, po latach eksploatacji okazuje się być niewystarczające. W ścianach budynku wytworzyły się mostki cieplne o ogromnej powierzchni, przyczyniające się do generowania olbrzymich strat ciepła. Podobnie należy rozpatrywać stan dachu, w którym miejscami zinwentaryzowano przemoknięty i dziurawy styropian.
Rozwiązanie:
Przygotowano wycenę montażu dodatkowych warstw izolacji, w postaci gotowych komponentów typu PUR, o grubości izolacji 12 cm w przypadku dachu, oraz 10 cm w przypadku ścian. Wprowadzenie dodatkowej izolacji zmniejszy zapotrzebowanie budynku na energię cieplną, wprowadzając oszczędności w opłatach za dostarczane ciepło z miejskiej sieci ciepłowniczej. Wycena obejmuje zarówno koszty materiału, jak i prowadzenia robót budowlanych. Przed rozpoczęciem opisywanych robót remontowych należy dokonać zgłoszenia zamierzenia budowlanego w odpowiednim organie administracji architektoniczno – budowlanej. Oszczędność kosztów została wyznaczona w oparciu o ceny ciepła, dostarczonego z miejskiej sieci ciepłowniczej.
Koszt inwestycji: 440 000,00 PLN
Roczna oszczędność energii końcowej: 277,66 GJ
Roczna oszczędność kosztów: 17 500,00 PLN
SPBT: 25 lat
Obszar modernizacji: wymiana świetlików
Opis problemu:
Zinwentaryzowane świetliki charakteryzowały się przestarzałą konstrukcją, w której zastosowano rozwiązania technologiczne, niespełniające narzuconych przez Ustawodawcę wymagań termoizolacyjnych.
Rozwiązanie:
Planuje się wymianę świetlików na produkty certyfikowane, spełniające najwyższe wymagania europejskie. Przygotowana wycena obejmuje swoim zakresem zarówno zakup świetlików, jak i ich montaż w połaci dachowej. Oszczędność kosztów wyznaczona została w oparciu o ceny ciepła, dostarczonego z miejskiej sieci ciepłowniczej.
Koszt inwestycji: 37 900,00 PLN
Roczna oszczędność energii końcowej: 39,35 GJ
Roczna oszczędność kosztów: 2900,00 PLN
SPBT: 13,07 lat
Obszar modernizacji: montaż instalacji PV
Opis problemu:
Dach przedsiębiorstwa charakteryzuje się dużą powierzchnią, która obecnie pozostaje niewykorzystana. W pobliżu zakładu produkcyjnego nie zinwentaryzowano budynków lub drzew, które w jakimkolwiek stopniu mogłyby przesłaniać słońce, uniemożliwiając tym samym generowanie energii elektrycznej z modułów PV.
Rozwiązanie:
Przygotowano wstępny projekt zagospodarowania terenu, w którym pokazano możliwe ulokowanie paneli fotowoltaicznych, oraz kierunek ich skierowania. Wyznaczono ilość energii elektrycznej generowanej przez montowane panele w przeciągu roku kalendarzowego, z podziałem na miesiące. W oparciu o dane, dotyczące kosztów dostarczanej przez dystrybutora, wyznaczono oszczędności finansowe, związane z pozyskiwaniem energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych. Przed rozpoczęciem planowanej budowy instalacji ogniw fotowoltaicznych, należy uzyskać pozwolenie na budowę.
Cena za dostarczoną przez dystrybutora 1 MWh: 376,60 PLN
Łączna produkcja z instalacji: 220,46 MWh rocznie = 793,66GJ
Koszt inwestycji: 1 243 161,00 PLN brutto
Roczna oszczędność kosztów: 83 025,09 PLN brutto
SPBT – 14,97 lat
Obszar modernizacji: zaizolowanie grzewczej instalacji wewnętrznej
Opis problemu:
Grzewcza instalacja wewnętrzna poprowadzona jest przez pomieszczenia, docelowo nieprzeznaczone do eksploatacji przez pracowników, a co za tym idzie, pomieszczenia te nie muszą być ogrzewane. Brak izolacji na takich odcinkach instalacji sprawia, iż układ narażony jest na dodatkowe straty ciepła, które generują niepotrzebne koszty.
Rozwiązanie:
Według funkcjonujących norm oraz wiedzy technicznej, w przypadku prowadzenia grzewczych instalacji wewnętrznych przez pomieszczenia nieogrzewane, koniecznym jest zaizolowanie przewodów. Do izolacji wykorzystuje się otuliny ze spienionego polietylenu o średnicy dostosowanej do przekroju rury. Wzdłużne rozcięcia otulin umożliwiają założenie ich na rury po zmontowaniu instalacji, a następnie sklejenie taśmą samoprzylepną. Nakłady inwestycyjne związane z zakupem i montażem są bardzo małe, cena mb otuliny z polietylenu wynosi ok. 15 zł/mb. Zinwentaryzowano około 100 mb rurociągów grzewczej instalacji wewnętrznej, które należy przeznaczyć do zaizolowania. Instalacja ciepłej wody użytkowej została zaizolowana na etapie jej wykonania.
Jednostkowy koszt inwestycji: 15 zł/mb
Jednostkowa oszczędność kosztów: 5 zł /mb – przyjęte w odniesieniu do ceny ciepła.
Całkowity koszt inwestycji: 2 x 100 x 15 = 3000 zł
Całkowita oszczędność kosztów: 2 x 5 x 100 = 1000 zł
SPBT: 3 lata
Komentarz audytora:
W tym konkretnym przypadku, pomimo szybkiego zwrotu inwestycji, Inwestor nie zdecydował się na zawarcie tego typu działania w analizie wariantowej. Argumentem za tego typu postępowaniem jest niewątpliwie fakt, iż opisywane nieogrzewane pomieszczenia znajdują się wewnątrz budynku zakładu. Z tego powodu nie można mówić o całkowitych stratach ciepła. Ponadto finansowa strona działania jest na tyle mała, że pozwala Inwestorowi sfinansować ją samodzielnie, w momencie uznania tego za stosowne. Dlatego też ww. usprawnienie, pomimo jego przeanalizowania wynikającego z roli audytora energetycznego, nie zostało ostatecznie zawarte w analizie wariantowej.
Obszar modernizacji : wymiana maszyn do wytwarzania form odlewniczych
Opis problemu:
W zakładzie funkcjonują dwie maszyny, odpowiedzialne za wytwarzanie symetrycznych form odlewniczych, w oparciu o które w ostatecznym rozrachunku powstają gotowe produkty. Urządzenia te mają spore gabaryty, natomiast rozwiązania technologiczne, o które oparta jest ich praca są rozwiązaniami dawno już nieaktualnymi, generującymi dodatkowe straty. Silniki, będące sercem maszyn, są mocno przewymiarowane. Niska sprawność urządzeń przekłada się na generowanie dodatkowego ciepła odpadowego.
Rozwiązanie:
Planowana jest wymiana maszyn, na taką, która umożliwi wprowadzenie realnych oszczędności energii oraz w perspektywie czasowej pozwoli zwiększyć ilość produkowanych wyrobów.
Praca planowanej do zainstalowania maszyny, zastępującej możliwości produkcyjne obecnie funkcjonujących urządzeń, generuje konieczność dostarczenia 22,65 MWh rocznie, przy pobieranej obecnie energii elektrycznej w wysokości 365 MWh.
Cena za dostarczoną przez dystrybutora 1 MWh: 376,60 PLN
Koszt inwestycji: 1 306 806,12 PLN brutto
Roczna oszczędność energii końcowej: 1232,46 GJ
Roczna oszczędność kosztów: 129 056,83 PLN brutto
SPBT: 10,13 lat
Obszar modernizacji: wymiana wybijarki elementów blaszanych wraz z podajnikami
Opis problemu:
Funkcjonująca wybijarka elementów blaszanych, transportowanych za pomocą podajników, napędzanych silnikami o mocach 1,1 kW oraz 2,2 kW jest wąskim gardłem całego procesu produkcji. Zdarzają się tam zatrzymania, przez które reszta linii nie jest w stanie wytwarzać produktów. Generuje to dodatkowe straty eksploatacyjne, w postaci konieczności prac innych maszyn na t.zw. biegu jałowym, stale pobierających przy tej okazji energię elektryczną.
Rozwiązanie:
Planuje się wymianę wybijarki, na taką, która poprzez zwiększenie możliwości wytwarzania, nie będzie powodować przestojów produkcyjnych. Dobrane specjalnie pod charakterystykę produkcyjną analizowanego zakładu urządzenie pozwoli wprowadzić oszczędności w zużywanej energii elektrycznej, w wysokości ok. 86,653 MWh rocznie.
Koszt inwestycji: 7 471 103,80 PLN brutto
Cena za dostarczoną przez dystrybutora 1 MWh: 376,60 PLN
Roczna oszczędność energii końcowej: 311,63 GJ
Roczna oszczędność kosztów: 38 403,57 PLN brutto
SPBT: 194,54 lat
Komentarz audytora:
Przedstawiony powyżej przypadek rozwiązania termomodernizacyjnego jest przypadkiem stosunkowo kontrowersyjnym. Temat opłacalności ekonomicznej wymiany opisanego powyżej urządzenia był wielokrotnie omawiany z Inwestorem. W kontekście tej konkretnej inwestycji oraz długości zwrotów poniesionych nakładów, ciężko mówić o szeroko pojmowanej opłacalności. Polityka firmy oraz postanowienia Członków Zarządu wskazywały jednak na konieczność zamieszczenia ww. analizy w opracowywanym audycie efektywności energetycznej, pomimo sporej szansy odrzucenia tego rodzaju działania przez Instytucję Wdrażającą.
Obszar modernizacji: wprowadzenie odzysku ciepła ze sprężarek
Opis problemu:
Pracujące w realnych warunkach sprężarki podnoszą ciśnienie robocze powietrza w układzie. Rzeczywisty proces termodynamiczny odstaje jednak od idealnego układu izentalpowego. Sprawność urządzeń sprężających, odstająca od idealnej, generuje w układzie straty, które oddawane są za pośrednictwem ciepła.
Rozwiązanie:
Ciepło odpadowe ze sprężarek można zagospodarować i wykorzystać. Do tego celu wykorzystujemy kanały ocynkowane oraz dodatkowy wentylator osiowy, wymuszający obieg powietrza. Według inżynierskiego podejścia, wielkość możliwego od odzyskania ciepła, zależy od mocy urządzenia oraz jego sprawności. Można więc bezpiecznie założyć, że w dobrej instalacji odzysku ciepła realnym jest odzyskanie około 40% energii, jaka zostaje przeznaczona do zasilania maszyny roboczej. Według bilansu energetycznego, układy sprężarkowe pochłaniają rocznie około 160 MWh.
Koszt inwestycji: 61 500,00 PLN
Roczna oszczędność energii końcowej: 172,8 GJ
Roczna oszczędność kosztów: 9 000,00 PLN
SPBT: 6,84 lat
Obszar modernizacji: wymiana opraw oświetleniowych na LED
Opis problemu:
Na terenie zakładu zinwentaryzowano wysoce energochłonne oprawy oświetleniowe, takie jak halogeny oraz świetlówki. Przy dłuższym ich użytkowaniu, zużywana jest nie tylko duża ilość energii elektrycznej, ale również generowane jest ciepło. Barwa oświetlenia na dłuższą metę pozostaje męczącą dla oczu pracowników.
Rozwiązanie:
Wymiana zinwentaryzowanego oświetlenia na LED-owe odpowiedniki. Przygotowana wycena obejmuje zarówno zakup oświetlenia LED-owego, jak i jego montaż. Oszczędności, związane z realizacją opisywanego usprawnienia wyznaczono w oparciu o cenę energii elektrycznej, dostarczoną przez dystrybutora.
Cena za dostarczoną przez dystrybutora 1 MWh: 376,60 PLN
Koszt inwestycji: 45 000,00 PLN
Roczna oszczędność energii końcowej: 14,4 MWh = 51,84 GJ
Roczna oszczędność kosztów: 5 400,00 PLN
SPBT: 9 lat
ANALIZOWANY WARIANT TERMOMODERNIZACYJNY
W momencie przygotowywania wniosku o dofinansowanie istnieje szansa wprowadzenia zmian, polegających między innymi na odrzuceniu któregoś z działań. Dzieje się tak najczęściej, gdy opłacalność jednego z przedsięwzięć stanowi ryzyko utraty dofinansowania dla wszystkich pozostałych inwestycji. Z tego powodu, zalecane jest tworzenie poszczególnych wariantów termomodernizacyjnych w taki sposób, aby inwestycje, generujące najmniejsze zwroty, w najdłuższym czasie, znajdowały się na końcu tabeli.
W wariancie termomodernizacyjnym należy zamieścić nakłady finansowe, związane z realizacją opisywanych wcześniej inwestycji oraz przeliczyć wskaźniki rezultatu, osiągane wraz z wdrożeniem projektu w życie. Składają się na to przede wszystkim wskaźniki, związane z oszczędnością energii końcowej. Ważnym aspektem jest również wartość redukcji emisji ditlenku węgla.
| WARIANT TERMOMODERNIZACYJNY | ||
| Usprawnienie | Koszt | |
| 1 | Wprowadzenie odzysku ciepła ze sprężarek | 61 500,00 PLN |
| 2 | Wymiana opraw oświetleniowych na LED-owe | 45 000,00 PLN |
| 3 | Wymiana maszyn do wytwarzania form odlewniczych | 1 306 806,12 PLN |
| 4 | Wymiana świetlików | 37 900,00 PLN |
| 5 | Montaż instalacji fotowoltaicznej | 1 243 161,00 PLN |
| 6 | Docieplenie ścian zewnętrznych i dachu | 440 000,00 PLN |
| 7 | Wymiana wybijarki elementów blaszanych wraz z podajnikami | 7 471 103,80 PLN |
| Całkowity koszt | 10 605 470,92 PLN | |
| Rodzaj wskaźnika | Wartości wskaźnika |
| Średnioroczna oszczędność energii końcowej | 3346,96 [GJ/rok] |
| Tony oleju ekwiwalentnego | 79,94 [toe/rok] |
| Średnioroczna oszczędność energii pierwotnej | 9206,53 [GJ/rok] |
| Tony oleju ekwiwalentnego | 219,89 [toe/rok] |
| Szacowana wielkość redukcji emisji CO2 | 311,43 [ton/rok] |
| Planowane koszty całkowite | 10 605 470,92 [zł] |
| Roczna oszczędność kosztów energii | 168 285,49 [zł/rok] |
Podsumowanie
Przeanalizowana w powyższym studium przypadku termomodernizacja zakładu produkcyjnego gwarantuje sensowne tempo zwrotu poniesionych nakładów finansowych. Jedynym wyjątkiem jest planowane w ramach powyższego projektu działanie pn: Wymiana wybijarki elementów blaszanych wraz z podajnikami, dla którego koszt całkowity inwestycji stanowi praktycznie 75% wartości całej zaplanowanej modernizacji, zapewniając przy tym zwrot finansowy na bardzo niskim poziomie. O fakcie tym poinformowano Inwestora już na etapie tworzenia audytu efektywności energetycznej, oraz poruszono temat możliwości wpływu ww. inwestycji na utratę wsparcia finansowego dla pozostałych działań. Rzeczywistość oraz mechanizmy funkcjonowania dużych spółek sprawiają jednak, iż pewne propozycje oraz rozwiązania wdrażane są dopiero na etapie bezpośrednio zagrożenia projektu.
Opisane studium przypadku miało za zadanie nakreślić możliwości przeprowadzenie termomodernizacji przykładowego zakładu przemysłowego, jednocześnie udowadniając, iż limitem dla działań usprawniających są przede wszystkim aspekty ekonomiczne. Warto pamiętać jednak o tym, iż wszystkie działania, docelowo wprowadzające oszczędności energii końcowej, są działaniami, które Instytucja Wdrażająca rozpatrzy i weźmie pod uwagę przy ocenie wniosku. Z punktu widzenia audytora, każda modernizacja warta jest przeanalizowania. Z punktu widzenia osoby, piszącej wniosek o dofinansowanie, otrzymanie dotacji na niektóre inwestycje może być z góry skazane na porażkę. We wszystkim, co balansuje na granicy ekonomii oraz technologii, należy przede wszystkim kierować się granicą zdrowego rozsądku.