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2022年9月26日

利用能源測量和監測發掘新節能潛力

PC-based控制技術助力實現可持續成長

節約能源的重要性不言而喻,不僅有利於環境保護,而且還有助於抵消一次能源價格大幅上漲的影響,包括每一千瓦時未消耗的能量,每一公斤未釋放的二氧化碳。有鑒於此,倍福已著手在其生產過程以及現有建築中採取節能措施,堅定不移地朝著碳中和目標努力前進。

倍福已採取很多綠色低碳行動,包括在 2016 年成功實施能源管理系統,並在同年通過TÜV Süd 的 ISO 50001 標準認證。能源管理系統可以持續記錄所有相關能源消耗情況,穩步降低公司的運營成本和能源消耗。透過分析這些資訊,可以發現更多節能減耗的措施和潛力。這也顯示倍福不僅自覺遵守相關法規,還積極實踐氣候和生態環境保護責任。畢竟,降低能源消耗能夠直接減少大量碳排放,而這也是未來所有公司在打造氣候中和經濟的過程中遇到的主要挑戰。倍福已做好準備迎接挑戰,並制定了宏偉的目標:

  • 每年提高 0.5% 的能源績效
  • 透過減少碳排放和碳抵消打造倍福的氣候中和生產基地

「我們一直致力提高公司的能源效率。」Johannes Beckhoff 說道。他除了擔任 XPlanar 產品經理,還是倍福能源團隊負責人。具體而言,此承諾意味倍福將不斷優化能源效率(能耗:千瓦時/1,000 歐元),並長期的提升可再生能源的利用比例。2018 年倍福德國總部的這個比例為 14.32 千瓦時/1,000 歐元,到 2021 年,這個關鍵數字降至 13.35 千瓦時/1,000 歐元。

同時,倍福集團,包含德國境內的倍福德國總部、Smyczek、Fertig Motors內部「灰色能源」在總能源消耗中所占比例不到 1% (截至 2021年)。而在消耗的 1100 萬千瓦時的綠色電力中,倍福透過自己的太陽光電系統自行發出的電量約占 10%,目前的輸出峰值為 1081 kWp,並且倍福還將進一步推廣太陽光電發電的應用。在今年的漢諾威工業博覽會上,Hans Beckhoff 宣佈倍福即將推動的最新項目,在威爾生產基地安裝更多的太陽能電池板,目標是在 170 個太陽能發電車棚上安裝總輸出功率為 509 kWp 的元件。另一個在生產大樓屋頂安裝 650 kWp 太陽光電站的項目也在有序進行中。一旦項目完成,倍福、Smyczek 和 Fertig Motors 的太陽光電裝機總容量將達到 2240 kWp。此外,倍福還透過加裝供暖板、散熱板和熱泵等方式對現有建築的供暖系統進行部分改造和擴展,甚至完全轉換為區域供暖。盡可能地將所有燈具換成 LED 燈,並更多地採用戶外光源和用戶需求的照明控制。

截至目前,倍福採取的節能降耗措施已頗有成效。根據國際公認的「溫室氣體核算體系企業核算和報告標準」進行的評估,在 2019 年至 2020 年期間,倍福的二氧化碳排放量有明顯下降,從每百萬歐元銷售額的 23.7 噸二氧化碳(二氧化碳當量)下降至 14.9 噸,相當於降低 37%,僅排放 13,763 噸二氧化碳,倍福積極參與 myclimate 基金會組織的碳補償計畫抵消了這些無法避免的排放,並拿到了碳中和證書。倍福能源管理團隊負責人 Anne Schaper 強調說:「當然,重點首先是要避免碳排放,然後尋找能夠持續減少碳排放的方法。」

SCT 系列鉗形電流互感器可以方便地改造並將現有的設備和建築整合到一個全面的能源管理系統中。
SCT 系列鉗形電流互感器可以方便地改造並將現有的設備和建築整合到一個全面的能源管理系統中。

透明的能源數據開啟優化潛力

能源監測在減少碳排放方面扮演非常重要的腳色。畢竟,瞭解現狀是實現任何目標的基礎。因此,倍福多年來一直採用位於斯圖加特的 Optenda 公司提供的軟體。「第一步是瞭解能耗情況並針對性地降低能耗,當然,我們需要在盡可能多的負載上進行能耗測量,然後集中合併測量資料。」Johannes Beckhoff 解釋道。自 2019 年起,倍福與 Smyczek 就一直使用 Optenda 能源監測軟體確保所有流程都符合 DIN ISO 50001 標準。該工具透過PC-based控制系統和豐富的測量端子模組以及電流感測器記錄公司所有建築內的各種能耗,包含電力、暖氣、壓縮空氣和氮氣消耗,實現資料透明化管理。系統整合的通用型電能測量技術為保持顯示主要生產數據以及直接在控制系統內比較系統和建築的目標與實際狀態奠定基礎。透過這種方式,可以在早期發現即將發生的設施損壞或不當使用,也更容易發掘過程優化潛力。

在公司內部推行各種節能措施,如控制照明時間和室內空調的開啟時間,透過資料監測量化節省的電量。例如,倍福在其生產大樓內採取的優化措施已明顯地節省210 MWh/a。

持續的生產能耗監測能夠早期發現和糾正不符合項,例如壓縮空氣管網洩漏。記錄生產過程中的能耗資料,將能夠量化和監測每件產品的能耗。

完整測量鏈支援數據透明化管理

持續的數據監測通常需要大量的支出,因為在後期通常需要花費很高的成本整合更多的感測器,有時還需要借助特殊元件;但使用倍福的電力測量端子模組、電流互感器、過電流保護端子模組和電源模組,可以透過標準元件以較低的成本實現,甚至適用於翻新改造。

倍福作為自動化專家,能夠將相關的電源元件組合起來,形成一個透明、完整的系統。只有這樣的整合實施,才能總覽能源供應情況,從單台設備到生產廠房與辦公大樓。

倍福透過 SCT 系列電流互感器完善了從測量物理值到將採集的數據傳輸到雲端的電能測量鏈。用電流互感器產品系列涵蓋了電流範圍從 1 A 到 5000 A 的所有應用。使用者可以從兩種設備類型中進行選擇,每種類型都有不同的設計和性能等級,並具有高度可擴展性,因此適用各種應用。SCT 產品系列包括針對樓宇技術的低成本三相電流互感器和針對機器設備的標準工業用互感器,以及具有極高精度要求的測試台解決方案。

分散式電力測量解決方案能夠特別高效、經濟地從高度複雜的系統中採集到準確的電力測量數據:其核心元件是用於測量高達 1 A 的交流/直流電流的 6 通道 EL3446 電流輸入端子模組。用戶可以使用它來測定精確的電力值,即使是物理上分離的電壓和電流測量。EL3446 是一個純電流測量端子模組,它能夠測定供電網路的所有相關電氣資料,包括所有電力測量值。計算電力資料所需的電壓值由 EL3443 三相電力測量端子模組(每個網路只能安裝一次)透過 EtherCAT 傳輸,並透過 EtherCAT 分散式時鐘功能進行同步。分散式電力測量方案減少硬體以及安裝費用。

嵌入式IPC能夠透過 OPC UA 靈活實現通訊,是採集能耗數據並制訂有效對策的核心組件。
嵌入式IPC能夠透過 OPC UA 靈活實現通訊,是採集能耗數據並制訂有效對策的核心組件。

OPC UA 和PC-based控制技術提升透明度

TwinCAT 3 Building Automation 是一個功能全面的樓宇自動化軟體。若要將控制系統整合到管理平台和策略層,可以透過 BACnet 和 OPC UA 進行的通訊直接整合到範本中。PC-based控制技術的開放性,讓 Optenda 能夠透過 OPC UA 快速連接他們的 Energy Monitor 軟體與現有的倍福測量基礎元件。「我們進行專案的過程中,很快就注意到,200 多個相關的數據是多麼大的優勢。」Optenda 公司銷售及業務拓展部經理 Dennis Ulke 強調說道。

PC-based控制技術將照明、遮陽、窗戶控制、供暖、通風及空調等功能整合在同一個中央平台上,智能控制所有系統。這將減少物理數據點的數量,能降低出錯風險。此外,僅使用一個系統獲取所有數據是成功實現能耗監測的前提。自動化遮陽功能和透過日光進行照明控制的解決方案的節能降耗效果顯著。此外,TwinCAT 套裝軟體中還有很多 HVAC 功能模組,如夏季夜間製冷、夏季補償、備份操作和排程。HVAC功能模組可以根據入住情況進行控制,進一步挖掘系統的節能潛力。

CX9020、CX5100 或 CX7000 系列嵌入式控制器打造電能監測的控制中心。CX9020 嵌入式控制器搭載無風扇型 ARM Cortex ™ -A8 處理器(1 GHz 時鐘頻率),因此非常適合用於實現樓宇自動化領域的中、小型項目。CX9020 可與 TwinCAT 3 Lighting Solution 照明解決方案配套使用,實現控制整個大廳的照明控制任務,並與 TwinCAT 3 Building Automation 一起用於房間遮陽、照明和空調控制器等應用。功能更強大的 CX5100 嵌入式控制器構成具有多個數據點的理想樓宇自動化控制平台。例如,透過該系列嵌入式控制器可以輕鬆控制和管理 2,000 多個 BACnet 物件。CX70xx 系列嵌入式控制器是在建築物中實施小型獨立解決方案的理想選擇,如小型通風系統或房間自動化系統,它整合 8 個多功能輸入和 4 個多功能輸出,是一款價格實惠的緊湊型控制器。

僅三個月即發現巨大的節能潛力

倍福在裝備完這些元件並開始進行能耗監測後,不久就在大樓和設施的通風和空調系統中發現可減少 63 噸碳排放的巨大節能潛力。Energy Monitor 的人性化介面可以清楚地顯示資料分析結果和最初的優化潛力,同時也可確保日後對結果進行相應的控制。「投入使用三個月後,可以確定的是,每年可以節省約 20,000 歐元,而且是可持續地節省,因為節能降耗是一項長期工作。另一方面,如果不採取任何措施,節省的這 20,000 歐元會是一個經常性成本。隨著能源價格的上漲,這個成本將會越來越高,因此需要找出能源利用效率低的原因並快速消除。我們很高興我們的軟體能滿足倍福的需求。」Dennis Ulke 說道。

Energy Monitor 軟體不僅能夠記錄用電資料,而且還可記錄其它能源資料,例如熱能和壓縮空氣的消耗相關數據。它同樣可以用於快速減少各種能源的碳排放量。這樣可以更快速、更輕鬆地實現碳中和所需的整個平衡過程,因為高效能源管理就意味著高效的碳排放管理。