Energioptimering hos energiintensiv virksomhed

Transkript

1 Energioptimering hos energiintensiv virksomhed Figur 1. Pressebillede fra Cheminova. Kilde: (27/5 2014) Bachelorprojekt af ved Aarhus Maskinmesterskole Juni 2014

2 Forfatter Rapporttitel Projekttype Fagområde Uddannelsesinstitution Vejleder Afleveret: Standard sider:, A11048 Energioptimering hos energiintensiv virksomhed Bachelorprojekt Energioptimering og Management Aarhus Maskinmesterskole, AAMS Esben Hedegaard Thomsen, Adjunkt og Maskinmester d. 2/6 2014, Aarhus 34,3 normalsider á 2400 tegn inkl. mellemrum 2 af 51

3 Abstract This report is acting as the final paper for the 9 th semester at Aarhus School of Marine and Technical Engineering, the project is conducted in cooperation with the Danish company Cheminova. The title of the project is Energy optimization at an energy intensive company. The purpose of this report is to explore a specific production facility, at the company headquarter near Lemvig. I am striving to identify possibilities for energy optimization throughout this report, further more I want to investigate the structure of the company s energy management system and its efficiency. If I as a result of this investigation estimate that the company s energy management system isn t achieving the entire energy optimization potential I will propose possible causes for the potential failure to achieve the full optimization potential. The objective with the investigation of the production facility is to identify whereby there is energy optimization potential, both by restructuring of the existing installation and by change of human behaviour. The exploration of the specific production facility, lead to three suggestions for energy optimization. These suggestions were covering three different supply systems at the production facility (steam, cooling water and lighting). Furthermore the suggestions covered both the objective of energy optimization by restructuring of installations and by change of behaviour. The suggestion regarding restructuring of the internal cooling water system will be effectuated if the engineers at Cheminova after a thorough detail analysis of the suggestion reach a similar conclusion regarding an acceptable repaying period. As a result of the examination of the company s energy management system, I concluded that the systems structure didn t work efficiently. This conclusion was reached after having looked at it from both the managers and the operators perspective and taken the reached results in the past years into account. The decisive explanation for the inefficient energy management system is in my opinion that the responsible personnel do not have enough continuous time to make an ongoing examination of energy optimization because of their daily assignments. This conclusion could lead to inspire future Marine engineers to do their Bachelor project at Cheminova and examine the company s energy management system with the objective of generating a more thorough design of an alternative to the current structure of the energy management system. 3 af 51

4 Indholdsfortegnelse Abstract Forord Læsevejledning Opbygning Kildehenvisning Fodnoter Enheder Indledning Formål med projektet Projektsted Baggrund for Projekt Problemstilling Problemformulering Afgrænsning Metode Litteratur valg Positivistisk empiri Hermeneutisk empiri Valg af metoden Det specifikke produktionsanlæg Energiforbrug Energisparetilskud Anlægs- og procesændringer Nuværende opbygning Dampsystemet Den væsentligste årsag til overskridelsen af nøgletallet Det interne kølevandssystem af 51

5 8 Hoveddel 1 Energioptimerende forslag Økonomisk rentable omstruktureringer på anlægget Automatisk regulering af det interne kølevand Gevinster gennem ændret adfærd Regulering af damptrykket på anlægget Lysstyring i tavlerum Hoveddel Miljø og energi på Cheminova Tiden inden CSR Forandringer som følge af CSR Cheminovas miljøledelsessystem Målsætninger for energioptimering gennem CSR- og miljørapportering Undersøgelse af kendskab og engagement hos mellemledere Undertegnedes egne observationer med henhold til energioptimering Vurdering af energiledelsessystemet på Cheminova Hvilke parametre kan være afgørende for at besparelsespotentialet ikke nås? Kritik af metode Opsummering Konklusion Referencer Bibliografi Faglitteratur Online dimensioneringssoftware Figuroversigt Tabeloversigt Bilagsoversigt af 51

6 1 Forord Undertegnede har i samarbejde med virksomheden Cheminova A/S, med hovedkontor på Rønland, gennemført den afsluttende bachelorpraktik i forbindelse med afslutningen af maskinmesteruddannelsen hos Aarhus Maskinmesterskole. Projektet er gennemført i perioden d. 3/2 til d. 28/ og fungerer som den skriftlige dokumentation af undertegnedes bachelorprojekt. Projektet omhandler en kortlægning af mulige energioptimeringer, både i form af omstruktureringer af eksisterende installationer og adfærdsændringer hos virksomhedens medarbejdere, samt en vurdering virksomhedens energiledelsessystem. I løbet af bachelorpraktikken har undertegnede fået vejledning, hjælp og gode råd fra adskillige personer. Der rettes en særlig tak til: Arne Cornelius Møller, Maskinmester og mester for fællesanlæg på Cheminova Asger A. Krogh, Driftsingeniør på Cheminova Anton Rønn Andreasen, Plant Manager på Cheminova Freddy Jensen, Senior ingeniør på Cheminova Operatørerne på produktionsanlægget 6 af 51

7 2 Læsevejledning Her følger en læsevejledning med det formål, at minimere risikoen for misforståelser ved gennemlæsning af rapporten. 2.1 Opbygning Anlæggets relevante historie, energiforbrug og systemopbygning bliver præsenteret, for derved at give læseren en bedre forudsætning for at vurdere forfatters påstande og udsagn i den efterfølgende rapport. Rapporten er derefter opdelt i to hoveddele. Hvor den første del omfatter forslag til hvorved der kan opnås økonomi- og energimæssige gevinster, herunder rentable gennem omstruktureringer og opnåelige gennem ændret adfærd. Vil den anden hoveddel omhandle Cheminovas energiledelsessystem, i forhold til energioptimering i forbindelse med fabrikken på Rønland, herunder hvilke aspekter vedrørende forandringsledelse, som i undertegnedes optik er afgørende for succesen og videreudvikling af dette. Efter de to hoveddele er behandlet, foretager forfatter en diskussion af de benyttede metoder og en opsummering af rapportens vigtigste delkonklusioner, inden der foretages en konklusion i relation til hvorvidt problemformuleringen er nået. 2.2 Kildehenvisning I forhold til henvisning af kilder foregår dette efter den internationale standardmetode ISO690:2010. Efter en kilde eller et citat vil et nummer i parentes henvise til samme nummer i bibliografien i den sidste del af rapporten. Her vises et eksempel på metoden: i Cheminovas kodeks for Forretningsprincipper (1), at Cheminova tilstræber ansvarlig adfærd 2.3 Fodnoter Fodnoter er anvendt i forbindelse med henvisning til bilag, forklaring af forkortelser eller andre afsnit i denne rapport. Fodnoten findes nederst på samme på siden og er nummererede 1, 2, 3 osv. 2.4 Enheder Alle enheder i denne rapport angives forkortet og i firkantet parentes, eksempelvis kilowatttimer [kwh] og megawatttimer per ton [MWh/t]. Alle damptryk i denne rapport er angivet ved overtryk [baro], hvor andet ikke er præciseret. 7 af 51

8 3 Indledning Cheminova A/S er et datterselskab af Auriga Industries A/S. Efterfølgende i denne rapport vil Cheminova A/S udelukkende blive benævnt som Cheminova. Cheminova udvikler, producerer og markedsfører produkter til kemisk plantebeskyttelse. I forbindelse med produktion og salg af disse er miljøpåvirkning en væsentlig faktor at forholde sig til. Som følge af dette ses det, af punkt 9 i Cheminovas kodeks for Forretningsprincipper (1), at Cheminova tilstræber ansvarlig adfærd og løbende forbedringer i forhold til miljøpåvirkning. Ved produktionen på fabrikken på Rønland, indgår der mange energikrævende processer. Grundet dette, anvender Cheminova et energiledelsessystem, som lever op til ISO (2) og har desuden erklæreret, at ville efterleve Procesindustriens Brancheforeningens Responsible Care Program (3). Cheminova bliver auditeret og certificeret på dette område af Det Norske Veritas (DNV). Formålet med dette energiledelsessystem er at danne rammerne for en effektiv udnyttelse af energiresurserne, ved bl.a. at dele viden, definere mål og kontinuerligt opsøge forbedringer. 3.1 Formål med projektet På baggrund af undervisningsplanen for Bachelorprojekt (modul 31) i Aarhus Maskinmesterskoles kvalitetsstyrringssystem, beskrives formålet således: Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt. Den studerende skal ved at drage sammenhænge mellem erfaring, praktiske færdigheder og teoretisk viden kunne identificere og analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til professionen som maskinmester. Den studerende skal tilegne sig en særlig indsigt i et emne, område eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk problemformulering og problembehandling samt indsamling og analyse af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning og udvikling. (4) 3.2 Projektsted Cheminova er beliggende på Harboøre Tange i Vestjylland, der er en halvø mellem Thyborøn og Harboøre, også kaldet Rønland og har haft hovedsæde her siden Undertegnede havde kendskab til virksomheden samt dens virke gennem tidligere ansættelse, først som styrings- og reguleringsteknikerlærling og siden som industrielektriker, startende august Produktionsmester Arne Cornelius Møller (ACM) blev kontaktet vedrørende mulighederne for et praktikforløb, hvilket han var positiv med henblik på. Efterfølgende blev der indgået en aftale med gennemførsel af praktik i foråret af 51

9 3.3 Baggrund for Projekt Praktikforløbet for undertegnede på Cheminova, startede uden et specifik og klart defineret projektemne, hvorfor dette forløb blev tilgået med en meget åben og nysgerrig indstilling. Plant Manager Anton Rønn Andreasen (ARA) og Driftsingeniør Asger A. Krogh (AAK) havde et par problemstillinger på et specifikt produktionsanlæg, som de gerne ville have undersøgt. Disse to problemstillinger omhandlede henholdsvis damp og kølevand, til produktionen på anlægget. I forbindelse med dampen, var problemstillingen en voldsom stigning i nøgletallet for dampforbruget per produceret ton produkt [MWh/t] i Nøgletallet endte ud med at blive 25 % højere end det forventede, dette var tilfældet gennem hele året. Det oplyses af anlæggets driftsansvarlige (5 & 6), at den eneste ændring over nytår 2012/2013 var en forøgelse af energi til en spildevandsstripper. Dampmåleren til denne stripper, viser dog kun et øget forbrug svarende til % af overskridelse af nøgletallet. I forbindelse med kølevandet var problematikken, at der optrådte vakuum på sugesiden af de to interne kølevandspumper, der leverer kølevand til anlægget. Problemet med vakuum var først opstået i efteråret Kølevandssystemet på anlægget var ikke styret med tanke på energioptimering, idet de to kølevandspumper ikke var omdrejningsreguleret efter kølebehovet. Gennem det indledende arbejde med disse problemstillinger, blev det klart for undertegnede, at der gennem løsning og videre bearbejdning af disse problemstillinger var et vist potentiale for energioptimering. På baggrund af dette blev det besluttet, at projektet dels skulle omhandle undersøgelse af mulige energioptimeringer og dels en undersøgelse af virksomhedens energiledelsessystem. 9 af 51

10 4 Problemstilling Det specifikke produktionsanlæg blev sat i drift i september 1996 og efter en opstartsperiode overgik anlægget til normal drift i starten af Derved er anlægget fra en tid hvor der ikke var videre fokus på energioptimering i forbindelse med produktionen, men fokus primært var på at forøge den producerede mængde produkt og dennes kvalitet (6). Endvidere har anlægget stopperioder af korte eller længere varighed, hvor procesoperatørerne skal køre med et andet anlæg. Derfor vil der, ved begge disse anlæg, muligvis være en del at hente i energioptimeringer i forhold til forbruget af passiv energi. Der er på Cheminova et energiledelsessystem, som er baseret på et antal energigrupper og energiarbejde organiseret gennem arbejde med LEAN. Energiledelsessystemet er styret af en energikomite, der er sammensat af ledere hvis arbejdsområder omhandler energi, miljø og sikkerhed. Det primære arbejde med at identificere energibesparelsesprojekter afhænger af virksomhedens energigrupper og kvaliteten af virksomhedens LEAN-arbejde. Derved foreligger der, på Cheminova en stor udfordring med på sigt at få alle medarbejderne, på alle niveauer, til at bidrage til at skabe et øget fokus på energiforbrug, samt at styrke den enkeltes evner og vilje til at se perspektiverne i energioptimering. Gennem undertegnedes tidligere ansættelser hos virksomheden, blev det erfaret at der i en vis grad herskede en opfattelse af; at hvis man gør som der altid har været gjort, går det nok ikke helt galt. Hvis dette til stadighed er tilfældet, er dette en potentiel stor hindring mod at forbedre arbejdet med LEAN og opnå et øget fokus på energiforbrug, som vedbliver et stort fokusområde på nationalt plan i forbindelse med de politiske målsætninger om et fossilfrit samfund i Klimaaftale mellem regeringen, SF, Enhedslisten og De Konservative 10 af 51

11 5 Problemformulering Med afsæt i de to ovenstående problemstillinger besluttede undertegnede, at projektet dels skulle omhandle en samlet energioptimering på det specifikke produktionsanlæg, med fokus rettet primært på damp, kølevand og el. Udover energioptimeringen ønsker undertegnede endvidere at undersøge hvorledes virksomhedens energiledelsessystem er opbygget samt hvor vidt denne opbygning er hensigtsmæssig i forhold til hovedkontoret på Rønland. Med baggrund i dette kan følgende spørgsmål stilles: Kan der, ved en gennemgang af energiforbruget på et produktionsanlæg findes økonomiske og energimæssige gevinster ved en omstrukturering af eksisterende installationer på anlægget, der anses som økonomisk rentable? Kan der, i de tilfælde hvor en omstrukturering af eksisterende installationer ikke besidder et tilstrækkeligt stort økonomisk incitament; opnås økonomiske og energimæssige gevinster, gennem en ændring af adfærden hos den enkelte, i forhold til drift af anlægget og fokus på forbruget af energi? Hvorledes er Cheminovas organisation opbygget i henhold til energiledelse? o Opnår Cheminova det fulde energioptimeringspotentiale med den nuværende opbygning af energiledelsessystem? Hvis ikke, hvilke parametre er så afgørende for dette? For Cheminova er det, som udgangspunkt, interessant at gennemføre energibesparende omstruktureringer, hvis der kan påvises et økonomisk incitament. Dette indebærer at tilbagebetalingstiden skal være kortere end fire år og at det nuværende drifts- og sikkerhedsniveau ikke samtidig må forringes. 5.1 Afgrænsning Idet bachelorprojektet er begrænset af både tid og omfang, vælger undertegnede med henhold til omstruktureringen primært at fokusere på dampsystemet og det interne kølevandssystem. I forbindelse med elforbruget vil dette blive begrænset til at undersøge rentabiliteten af tiltag, der allerede er foretaget på andre anlæg på fabrikken. 11 af 51

12 Da bachelorprojektet er begrænset i tid og produktionsanlægget er i drift, så længe det er muligt at få råvarer, er det ikke sikkert at der er mulighed for at udføre alle de ønskede omstruktureringer af eksisterende installationer. Derved er der en risiko for at samtlige effekter af optimeringsforslag, der fremsættes i denne rapport ikke kan eftervises og dokumenteres. Hvor dette viser sig at være tilfældet vil der, i samarbejde med de relevante personer på Cheminova, blive forsøgt at frembringe et kvalificeret estimat på effekter og installationsomkostninger. Det må derfor efterfølgende, være op til disse personer at beslutte, om hvorvidt der skal arbejdes videre med disse optimeringsforslag. Tilbagebetalingstiden for optimeringsforslag beregnes efter den simple metode: ( ) Hvis der skal søges energisparetilskud til et projekt, er det påkrævet at der udfærdiges en ansøgning på baggrund af den forventede energibesparelse inden de fysiske ændringer påbegyndes. Grundet opbygningen af energiledelsessystemet samt de nuværende arbejdsgange, er det ikke muligt grundet begrænsning af tid, at et eventuelt projekt indeholdende omstrukturering af eksisterende installationer kan nå at blive endeligt besluttet. Som arbejdsgangene er nu skal et eventuelt forslag fra undertegnede, også hvis det er udfærdiget med mestre og ingeniører, gennemregnes af virksomhedens tegnestue inden det i for endelig kontrol gennemregnes af Afdelingschef Hans Christian Sloth. Derved kan effekterne af forslagne ikke bevises, men disse vurderes som nævnt med virksomheden erfarne medarbejdere. Grundet alt dette skal energioptimeringerne i denne rapport opfattes som fagligt begrundet oplæg til videre bearbejdning af virksomhedens tegnestue. Hvis det af undertegnede vurderes, at Cheminova ikke opnår det fulde energioptimeringspotentiale, vil der i dette projekt ikke blive foretaget en ydereligere kortlægning, vedrørende opnåelse af dette med baggrund i ledelsesteorier. Dette vil være tilfældet, da undertegnede udelukkende har haft gang på et enkelt produktionsanlæg og på denne baggrund ikke kan foretage en dækkende vurdering af hele fabrikkens produktionsafdeling. 12 af 51

13 6 Metode Dette afsnit vil beskrive de metoder, der har været anvendt for at skabe en fyldestgørende besvarelse af rapportens problemformulering. De valgte metoder vil blive diskuteret sidst i rapporten, derved vil ulemperne ved de valgte metoder blive belyst. 6.1 Litteratur valg Til hjælp for besvarelse af problemformuleringer benyttes undervisningsmateriale, benyttet i forbindelse med undertegnedes hidtidige forløb på Aarhus Maskinmesterskole, information tilgået via internettet samt materiale fra Cheminovas interne intranet. Da lærebøgerne er vurderet egnet til undervisning, må disse vurderes som værende relevante og fyldestgørende. I forhold til information tilgået via internettet, bestræber undertegnede, i et så vidt omfang som muligt, at benytte materiale fra offentlige instanser, i form af lovforslag og bekendtgørelser, da disse skønnes at besidde høj validitet. Hvor der benyttes andet materiale fra internettet, vurderes dettes validitet via bl.a. forfatterens baggrund og nuværende position. 6.2 Positivistisk empiri Målinger vil i et bredt omfang stamme fra anlæggets SRO-system, dette giver undertegnede muligheder for danne et bedre billede af anlæggets drift, da disse data kan sammensættes i trendkurver og målingerne er registreret siden d. 31/ Dette vil endvidere give undertegnede mulighed for, at sammenligne med data fra før praktikkens start. Hvor nødvendige data ikke kan fremskaffes via SRO-systemet, vil virksomhedens brede udvalg af måleinstrumenter blive taget i brug. Målingerne via anlæggets SRO-system vil, hvis der opstår usikkerhed om hvorvidt disse er valide, blive forsøgt eftervist via virksomhedens udvalg af måleinstrumenter. For at kontrollere hvorvidt disse data besidder høj reliabilitet, udføres målingerne gentagne gange under ensartede forhold, for derved forhåbentlig at opnå en række enslydende måleresultater. Hvor nødvendige data ikke kan fremskaffes, via SRO-systemet eller gennem andre målinger med tilstrækkelig høj validitet, vil undertegnede søge at opnå et kvalificeret estimat gennem sparring og diskussion med virksomhedens erfarne og kompetente personalle. 13 af 51

14 6.3 Hermeneutisk empiri Gennem en spørgeskemaundersøgelse ønsker undertegnede, at kortlægge kendskab og holdninger hos virksomhedens ledere og mellemledere i forhold til Cheminovas energiledelsessystem. Dette opnås gennem brug af et spørgeskema bestående af lukkede spørgsmål, derved indsamles kvantitative data, som skaber et overblik og synliggør eventuelle fællestræk ved deltagerne. Via hyppig gang på produktionsanlægget, vil undertegnede indsamle påstande og holdninger gennem interaktion med anlæggets operatører samt drage brug af denne gruppes historiske viden om bl.a. anlæggets drift, dets opbygning og dets forandringer. 6.4 Valg af metoden Metoden til at besvare spørgsmålene, der er stillet i problemformuleringen, er at undersøge det specifikke produktionsanlæg med øje for at finde et udvalg af energioptimeringsmuligheder. Dette udvalg skal forsøge at afdække: En mulighed, hvor en omstrukturering af en eller flere installationer skønnes rentabel i forhold til en tilbagebetalingstid på mindre end 4 år. Samt en eller flere muligheder, hvor en omstrukturering af installationer ikke skønnes rentable i forhold til en tilbagebetalingstid på mindre end 4 år, men kan opnås ved en adfærdsændring. Via dette kan de to første hovedspørgsmål i problemformuleringen besvares. Dette er endvidere en del af vurderingen af, hvorvidt Cheminova opnår det fulde optimeringspotentiale gennem det nuværende energiledelsessystem (det afledte spørgsmål af det sidste hovedspørgsmål). 14 af 51

15 7 Det specifikke produktionsanlæg Der vil i dette afsnit blive frembragt en udredning af de relevante aspekter og systemer, der senere bliver behandlet i rapporten, i forbindelse med det specifikke produktionsanlæg. Aktivstoffet, der produceres på dette produktionsanlæg på Rønland, bruges i produkter til insektbekæmpelse, der sælges af Cheminova i det meste af verden. 7.1 Energiforbrug Af nedenstående figur, fremgår det historiske energiforbrug for produktionsanlægget. Nøgletallene, for henholdsvis el og damp, anvendes af Plant Managere og driftsingeniører til bagudrettet at opdage forbrug ud over det forventede 2. Figur 2. Historisk energiforbrug på produktionsanlægget. Kilde: Bilag 1, "Energirapport for 2013" Via energiforbruget og produktionsmængden, fastlægges den tilnærmede lineære udvikling for henholdsvis el og damp. Denne tilnærmede lineære udvikling bruges for beregning af det forventede energiforbrug og deraf et nøgletal, på baggrund af en forventede årlig produktionsmængde. 2 Nøgletallet for Damp i 2011 ikke er korrekt, da flowmåleren overskred måleområdet igennem en længere periode. 15 af 51

16 I 2013 var det forventede nøgletal i forbindelse med elforbrug på 0,59 [MWh/t], hvilket stemte overens med det angivne i figur 2., i forbindelse med damp var det forventede nøgletal på 5,12 [MWh/t]. Derved overskred det målte dampforbrug det forventede med 24 %, overskridelsen havde været gældende gennem hele året. På den baggrund ønskede Cheminova og Det Norske Veritas, som auditerer Cheminovas energiledelsessystem, at få denne overskridelse undersøgt. Cheminova forventede at undertegnede, i løbet af bachelorpraktikken, fandt frem til baggrunden for denne overskridelse samt at dette blev rettet. På den baggrund blev det forventede nøgletal til damp for 2014 fastholdt til 5,12 [MWh/t], som var forventningen for Der blev, af undertegnede, fundet en årsag 3 til den markante overskridelse af nøgletallet. Fejlen blev rettet i den første halvdel af februar måned. Anlæggets driftsingeniør (5) bekræfter at nøgletallene efter fejlen blev rettet, har udviklet sig positivt. Han fortæller at nøgletallene for perioden (februar, marts og april), er på niveau med det forventede for året og at det forventes at denne udvikling fastholdes. Dette vil betyde at nøgletallet for året 2014 vil falde yderligere og komme på niveau med det forventede, da det høje forkerte nøgletal for januar måned vil blive udlignet. 7.2 Energisparetilskud Det er muligt for private og erhverv at opnå et energisparetilskud til energispareaktiviteter. Det er pålagt de danske net- og distributionsselskaber, fra politisk hold, at bidrage til reduktionen af erhvervslivets samlede CO 2 udslip. Gennem den politiske aftale af 22 marts 2012 (7), øges besparelsesforpligtelserne for energiselskaberne, i perioden med 75 % og i perioden med 100 %, i forhold til indsatsen i Energibesparende investeringer, der kan udløse tilskud, kan bl.a. være optimering af eksisterende installation (8). Dette kan præciseres ved hjælp af 3 Stk. 2. i bekendtgørelsen vedr. energispareydelser (9) af Klima-, Energi- og Bygningsministeriet 4 offentliggjort d. 17/ I denne bekendtgørelse forstås ved følgende: Stk. 2. Med energispareaktiviteter forstås følgende: 1) Aktiviteter som reducerer behovet for tilførsel af energi til slutforbrugeren, herunder: a) effektivisering af energianvendelsen i produkter, anlæg, processer og bygninger hos forbrugerne og 3 Se afsnit Den væsentligste årsag til overskridelse af nøgletallet 4 BEK nr af 16/12/ af 51

17 Tilskuddet pr. sparet kwh, er varierende over året da energiselskaberne har fået pålagt en kvote de skal opfylde. Grundet dette vil energiselskabernes behov for at få opfyldt disse kvoter, påvirke størrelsen på tilskuddet der tilbydes. Ifølge Energisparetilskud.nu, kan størrelsen på tilskuddet stige, hvis energiselskaberne har svært ved at få opfyldt sine kvoter, mens der tidligere er blevet lukket for tilskud hvis selskaberne allerede havde opfyldt de pålagte kvoter. Tilskuddet er i øjeblikket mellem 200- og 380 [kr./mwh] ifølge Energitilskud.nu. (10) 7.3 Anlægs- og procesændringer Undertegnede rettede henvendelse til anlæggets første driftsingeniør(11), det primære formål med denne henvendelse var at blive bekendt med anlæggets historie. Hovesagligt med hensyn til anlægs- og procesændringer, da dette ikke var kendt af undertegnede, samt at energiforbrug fra anlæggets start i 1996 til 1999, ikke var omfattet af den nuværende energirapport. Den oprindelige kemiske proces, der blev udviklet på Cheminova i starten af 1990 erne, omfattede 6 procestrin, hvoraf de første 4 trin bestod af produktion af en råvare. Det første projekt indebar trin 2 til 6 i processen. Efter udviklingen blev laboratorieprocesserne opskaleret til teknisk skala, i Cheminovas forsøgsafdeling. Inden opførslen af anlægget, blev projektet dog revideret, da det nu kun var nødvendigt at omfatte trin 5 og 6 i processen. Det skete da Cheminova fik en aftale i stand, om ekstern levering af den nødvendige råvare. 7.4 Nuværende opbygning Dampsystemet Dampsystemet på produktionsanlægget opererer ved tre forskellige tryk, henholdsvis 1, 2 og 5,5 [baro], da dampen benyttes ved forskellige processer og derved ønskes ved forskellige temperaturer. Dampen tilgår anlægget, via en dampstreng i rørbroen, fra fabrikkens kedelcentral. Dampflowet og damptrykket måles umiddelbart inden anlæggets første reduktionsstation (0004), derved vil trykket ved målingen variere. Denne variation vil forekomme ved en variation af trykket leveret fra kedelcentralen og tab i distributionsrør til anlægget, der ændres efter forbruget på anlægget samt de andre produktionsanlæg tilknyttet den samme streng. I reduktionsstation 0004, reduceres trykket til 5,5 [baro]. 5,5 bars dampsystemet leverer damp både til adskillige af de energitunge processer samt flere reduktionsstationer på anlægget, hvor trykket sænkes til 1 og 2 [baro]. Der er udlagt en streng for 5,5 bars systemet i hele anlæggets længde samt ført en streng til en nærliggende bygning, hvor en af råvarerne til produktionen opvarmes i containere og pumpes, til en opvarmet lagertank inden det pumpes, videre ind på anlægget til produktionen. 17 af 51

18 2 bars damsystemet leverer primært damp til opvarmning af containere indeholdende den føromtalte råvare, der har sit smeltepunkt ved 91 C og det er derfor essentielt med damp til opvarmning for at råvaren ikke krystalliserer. 1 bars dampsystemet leverer damp til bl.a. opvarmning af reaktorer og beholdere, opvarmning af varmtvandssystemet og som direkte indblæsning i produktionsprocessen. Systemet modtager desuden damp, via genfordampning i en afspændingsbeholder, af kondensat fra 5,5 bars systemet. Kondensatet fra dampsystemerne opsamles i en beholder på anlægget, returpumpning til fabrikkens kedelcentral er niveaustyret og kvaliteten af kondensatet overvåges via en ledningsevnemåler. Afgasningen fra kondensatbeholderen føres gennem en varmeveksler inden udluftning til atmosfæren, derved udnyttes varmeveksleren både til opvarmning af varmtvandssystemet og genkondensering af afgasningen. Risikoen ved denne konstruktion er dog at en forøget afgasning, f.eks. i form af defekte vandudladere, kan blive skjult for procesoperatørerne da energien afsættes i varmtvandssystemet og ikke udluftes til atmosfæren Den væsentligste årsag til overskridelsen af nøgletallet Den væsentligste faktor til den markante overskridelse af nøgletallet, var en uheldig kombination af Vortex-flowmålerens placering og måden hvorpå dennes volumenmåling blev konverteret til en visning af masseflow, på procescomputeren til procesoperatørerne. Herefter følger en kort gennemgang af virkemåden for en Vortex-flowmåler samt resultatet af den uheldige kombination. Vortex-flowmålere benytter sig af det fænomen, der opstår når væske eller gas passerer et legeme og opnår en tilstrækkelig høj hastighed. Så vil disse ikke længere kunne følge legemets overflade, men vil blive presset væk fra overfladen og derved øges mediets hastighed i et område og danner et lavtryk. Trykændringen resulterer i at, en del af mediet strømmer tilbage mod legemet og danner en hvirvel, frekvensen hvorved disse hvirvler opstår, er ligefrem proportional med hastigheden af mediet. Bag legemet flyder hvirvlerne væk i et ensartet mønster og via afstanden mellem hvirvlerne kan transmitteren derved bestemme volumenflowet(12). Udfordringen opstår idet der ønskes en visning af masseflow i stedet for volumenflow, dette kan f.eks. gøres ved at lave en skalering af måleområderne (f.eks. [L/min] for transmitteren og [kg/h] for procescomputeren) eller at lade transmitteren regne det om, ved at programmere en konstant massefylde for mediet i transmitteren. Ved begge modeller opstår problemet idet mediets massefylde ændre sig, hvilket vil forekomme ved en ændring af damptrykket, derved vil hverken skaleringen af måleområdet eller transmitterens udregning vise det korrekte masseflow længere. 18 af 51

19 Energioptimering hos energiintensiv virksomhed Dette problem kan elimineres, da det nu er muligt at få Vortex-målere med integreret temperaturmåling, derved kan transmitteren selv udregne masseflowet af dampen via Vortexmålingen og den integrerede temperaturmåling. Derved vil et ændret damptryk blive opdaget via transmitteren og en fejlvisning vil ikke forekomme. Så hvis der ikke skal eller kan anvendes Vortex-målere med indbygget temperaturmåling, kan det kraftigt anbefales at montere måleren således at damptrykket varierer mindst muligt, som f.eks. efter en reduktionsstation Resultatet af forkert indstilling af dampmåler Det faste måleområde på procescomputeren var [kg/h] ( ), mens det oprindeligt indstillede måleområde på transmitteren var [L/min] ( ). På baggrund af disse to måleområder kunne massefylden udregnes, for derved at bestemme hvilket damptryk, transmitteren var indstillet efter: Denne massefylde svarer til et damptryk på 11,8 [baro] 5, ved mættet damp. Dernæst blev tryktransmitteren aflæst til et damptryk på mellem 8,3 og 8,4 [baro] og via dimensioneringssoftware blev massefylden fundet til 4,8225 [kg/m 3 ]. Ud fra dette blev transmitterens nye måleområde beregnet. På baggrund af det nye korrekte beregnede flow og det gamle indstillede flow, beregnes den procentvise afvigelse i forhold til den korrekte indstilling. 5 Via Applicator fra E+H. For kilde se online dimensioneringssoftware under referenceafsnit. 19 af 51

20 7.4.3 Det interne kølevandssystem På produktionsanlægget benyttes et internt kølevandssystem, for derved at sikre mod spredning af forurening ved lækager i produktionsprocesserne. Systemet består af et forlag, i form af en 15 [m 3 ] stor glasfiberarmeret polyesterbeholder, der føder to parallelforbundne kølevandspumper. Hver pumpe drives af en elmotor på 45 [kw] og begge pumper har mulighed for at blive omdrejningsreguleret via den eksisterende styring, denne styring er imidlertid ikke i brug og begge pumper kører derfor manuelt med fuldt omdrejningstal. Den eksisterende styring kan regulere pumperne med frekvensomformere via differenstrykket i kølevandssystemet. Når styringen kører manuelt, har differenstryksmåleren kun til funktion at informere procesoperatørerne om det aktuelle differenstryk i systemet og alarmere ved trykfald, f.eks. grundet lækager eller fejl. Det interne kølevand bliver kølet, i en varmeveksler, af det eksterne kølevand, der pumpes op fra Nissum Bredning. Inden det eksterne kølevand når varmeveksleren, passerer det først et grovfilter og sidenhen et finere filter, det finere filter er konstrueret således at det kan tilbageskylles under drift. Denne skylning foregår med faste tidsintervaller og styres via procescomputeren, intervallerne kan ændres af procesoperatørerne i programmet. Det er i øjeblikket forskelligt hvorvidt den enkelte kølevandsforbruger på anlægget er reguleret. En stor del af forbrugerne er ikke reguleret, men udelukkende udstyret med afspærringsventiler på til- og afgangssiden. Disse forbrugere bliver ikke reguleret manuelt ved ændrede belastning, derved bliver de gennemløbet af samme mængde kølevand ved drift, af den enkelte proces, som når denne ikke er i drift. Enkelte forbrugere er ON/OFF reguleret, mens en del af forbrugerne er temperaturreguleret. De forbrugere, der er temperaturreguleret er bl.a. køling af varmtvandssystemet og køling af kappevand på døgntanke indeholdende færdigprodukt klar til fabrikkens tapperi. De enkelte forbrugere med ON/OFF regulering, er hvor driften og behovet for kølevand er begrænset til et par gange i døgnet. 20 af 51

21 8 Hoveddel 1 Energioptimerende forslag 8.1 Økonomisk rentable omstruktureringer på anlægget Automatisk regulering af det interne kølevand Baggrund for optimeringsforslaget Baggrunden for fokusering på det interne kølevand, er undertegnedes gang på anlægget i starten af praktikforløbet og den manglende udnyttelse af systemets tilgængelige reguleringsmuligheder, da kun 12 ud af 31 kølevandsforbrugere er reguleret. Ydermere var den store skepsis, der tidligere har hersket og til dels til stadighed hersker omkring potentialet vedrørende regulering af systemet, blandt de afgørende faktorer i valget af dette fokuspunkt. Data er tilegnet via anlæggets SRO-system, gennem snak med tidligere og nuværende driftsingeniører for anlægget samt gennem forsøg udarbejdet af undertegnede, der er suppleret med enkelte data fra en tidligere maskinmesterstuderende. Hvor der benyttes data fra den tidligere maskinmesterstuderende, vil dette blive begrundet med baggrund i data fra SRO-systemet, undertegnedes egne observationer ved regulering på anlægget og driftsingeniørernes historiske viden. Systemets nuværende opbygning er beskrevet i afsnittet om produktionsanlægget og vil af denne grund ikke blive beskrevet endnu en gang. Der frembringes af undertegnede de ændringer, som optimeringen vil medføre i det nuværende system. Grundet anlæggets meget korte stopperioder og genelle travlhed, samt at anlæggets mandskab skulle køre med et andet anlæg i disse perioder, har det ikke været muligt for undertegnede at foretage en komplet regulering og forsøg med udskiftning af nuværende materiel. Dette optimeringsforslag skal derfor primært tjene som et oplyst grundlag, for Cheminova at kan vurdere hvorvidt optimeringen ønskes gennemført. Hvis dette efterfølgende ønskes, skal der søges energisparetilskud inden fabrikkens ingeniører og planlæggere, kan starte med valg af bl.a. de specifikke størrelser af det foreslået materiel og generer de nødvendige tegninger for håndværkere Valg af reguleringsform samt materiel På nuværende tidspunkt er forbruget ikke reguleret på 19 ud af 31 kølevandsforbrugere på anlægget, endvidere er der monteret forskellige typer afspærringsventiler, nogle er kugleventiler fra DVC, mens andre er membranventiler fra Saunders. Undertegnede foreslår sammen med etablering af regulering af kølevandsmængden, for hver enkelt forbruger, endvidere at de nuværende membranventiler udskiftes med kugleventiler, med det formål at mindske den modstand 6 disse enkeltkomponenter yder på systemet. 6 Se figur 5 og 6 for sammenligning af K v -værdier. Jo højere K v -værdi, jo mindre tab ved samme mængde. 21 af 51

22 Ved valg af reguleringsform, i form af enten ON/OFF eller temperaturregulering, foretages der en individuel vurdering for hver enkelt forbruger, idet der i øjeblikket er stor forskel på forbrugernes potentiale for regulering af kølevandsmængden. Dette viser sig bl.a. ved at det ved flere forbrugere ikke er muligt ved fysisk berøring at differentiere kølevandstilgangen fra afgangen under drift, samt at der via anlæggets SRO-system blot ses en marginal forskel på mediets temperatur om denne proces er i drift eller ej 7. Vurderingen af hver enkelt forbruger er foretaget i samarbejde med anlæggets Plant manager og driftsingeniør på baggrund af data fra SRO-systemet, forsøg med manuel regulering ved tvivlstilfælde og på baggrund af procesoperatørernes erfaring med drift af anlægget. Vurderingen af hvorvidt den enkelte forbruger skal ON/OFF-reguleres, (forbrugere med meget begrænset potentiale) eller temperaturreguleres (forbrugere med betydeligt potentiale), er vigtig i forhold til økonomien for optimeringen og dennes tilbagebetalingstid, som det ses af prisforskellen på nedenstående figurer. Figur 3. Omkostninger til ON/OFF regulering, pr. forbruger. Kilde: Eget arkiv (2014), se Bilag 3. Figur 4. Omkostninger til temperaturregulering, pr. forbruger. Kilde: Eget arkiv (2014), se Bilag 3. Der er til begge reguleringsformer, af undertegnede, foreslået at benytte kugleventiler fra DVC. 7 Se Bilag 2. for print fra SRO-systemet. 22 af 51

23 I forhold til ON/OFF regulering blev dette valgt efter sammenligning med membranventiler fra Saunders. Her var det udslagsgivende for valget, at kugleventilerne fra DVC besidder en langt højere K v -værdi 8 end tilsvarende dimension af membranventil fra Saunders. K v -værdierne for henholdsvis kugleventil og membranventil med samme dimension ses på figurerne herunder. Figur 5. Cv- og Kv-værdier for Saunders membranventiler. Kilde: (13) i bibliografi. Figur 6. Kv-værdier for DVC kugleventiler. Kilde: Bilag 5, side 2. for oprindelig tabel. I forhold til ventilvalg ved temperaturregulering er der foretaget sammenligning mellem regulering via tre forskellige typer, disse var Saunders membranventiler, DVC kugleventiler med V- kugle samt Masoneilan reguleringsventiler. 8 K v -værdien er udtrykt ved m 3 /time ved et trykfald på 1 bar. Se Bilag af 51

24 I forhold til de reguleringsmæssige egenskaber er Masoneilan ventilen den bedste, da denne er designet udelukkende til formålet, dette er dog også den markant dyreste løsning med en stykpris på kr. 9. En løsning med regulering via DVC kugleventil med V-kugle er vurderet, i samarbejde med en af fabrikkens senior ingeniører(14), til at levere en acceptabel regulering for kølevand og samtidig er denne løsning billigere end en Masoneilan reguleringsventil, se figur. 4. En løsning med temperaturregulering via Saunders membranventiler blev fravalgt, da denne var den ringeste reguleringsmæssigt og omkostningerne ville være på niveau med løsningen fra DVC Praktisk udførsel I forbindelse med af ON/OFF- og temperaturregulering, skal kølevandsstregen enten før eller efter den eksisterende afspærringsventil afkortes for derved at skabe plads til DVC-ventilen. Dette udføres af fabrikkens egne smede og kan, ved demontering af det aktuelle rørstykke, sandsynligvis gøres i en bygning 10 ved et nærliggende anlæg. I forhold til udskiftning af eksisterende afspærringsventiler, er dette muligt uden ændring af rørsystemet, da DVC-ventilerne kan sammensættes, via galvaniseret nippelrør og flanger, til samme byggelængde som de nuværende Saunders membranventiler. 9 Hentet fra Cheminovas SAP-system (varenummer ). Dette kan bekræftes af (15). 10 Denne bygning er placeret ca. 150 m fra produktionsanlægget. 24 af 51

25 De økonomiske- og energimæssige gevinster Som nævnt i tidligere afsnit har det ikke været muligt for undertegnede at foretage en udskiftning af eksisterende udstyr og det har derfor ikke været muligt via forsøg, at frembringe et scenarie, der afspejler de kommende forudsætninger for regulering. Målinger af kølevandsmængder er foretaget med en, af fabrikken ejet, ultralyds flowmåler med clamp-on transducere (Fluxus ADM 6725 fra Flexim). Undertegnede havde desuden store udfordringer med at foretage målinger med tilstrækkelig reliabilitet, dette havde efter undertegnedes overbevisning flere årsager, disse er fremført og argumenteret for i det nedenstående: Den benyttede flowmåler havde udfordringer med at levere gentagne og enslydende resultater, på trods af at samme placering af transducere og samme indstilling af transmitter var benyttet. Dette viste sig, efter konferering med produktionsmester (15), også at have været tilfældet for tidligere maskinmesterstuderende, ved brug af netop denne ultralyds flowmåler. Nøjagtigheden og mulighederne for, ved denne transmitter, at opnå entydige og enslydende resultater beroede endvidere på flere parametre, bl.a. de to nedenstående som undertegnede havde været i tvivl om var opfyldt. o Der havde ved måling, ved flere forbrugere været tvivl om hvorvidt rørene havde været tilstrækkeligt væskefyldte. Hvor dette var tilfældet, blevet det forsøgt ved f.eks. at drøvle på forbrugerens afgang samt en udluftning ved forbrugeren, at sikre mod at dette parameter gjorde sig gældende. På trods af dette var det ved enkelte forbrugere stadig ikke muligt at opnå gentagne succesfulde målinger. o Der blev af flere omgange i løbet af undertegnedes praktikforløb, konstateret spor af produkt i det interne kølevand. Dette bidrog muligvis også negativt i forbindelse med at opnå gentagne og enslydende målinger, da målbare væsker ikke må overskride et vist indhold af gasser eller faststof. De målinger der trods ovenstående forhold er fremkommet, er i samarbejde med både driftsingeniør og produktionsmester, vurderet til at kunne sikre en besparelse på niveau med resultatet af tidligere forsøg af maskinmesterstuderende i Undertegnede har været i kontakt med daværende driftsmester (16), der var inde over forsøget, for at opnå en bekræftelse af rigtigheden af de opgivne data. Han kunne bekræfte at reguleringen blev foretaget i samarbejde med daværende operatører samt at den beskrevne besparelse var korrekt. 25 af 51

26 Der blev ved dette forsøg, i august måned, fundet en opnåelig besparelse på 51 [kw] ved omdrejningsregulering af de to interne kølevandspumper. Der forudsættes at anlægget har 5000 årlige driftstimer og der beregnes ud fra en elpris på [0,439 kr./kwh] 11. Når anlægget er forladt under stopperioder kører der kun en pumpe, ved en regulering af denne forventes der som minimum en besparelse på 30 [kw], grundet det meget begrænsede kølevandsbehov. Figur 7. Beregning af rentabilitet for energioptimeringsforslag. Kilde: Eget arkiv. se Bilag 3 Ud fra ovenstående figur, vises de estimeret omkostninger ved gennemførelse af forslaget, den årlige besparelse på baggrund af perioden med varmeste kølevand og lavest tænkelige elpris, samt de forskellige tilbagebetalingstider. 11 Pris ved egenproduceret el. 26 af 51