Grupa Hilti: Ogranicz koszty energii dzięki proaktywnej strategii oszczędzania energii
Wśród profesjonalistów z branży budowlanej nazwa Hilti jest synonimem niezawodności i bezpieczeństwa. Firma wypracowała sobie czołową pozycję wśród największych światowych producentów urządzeń i systemów dla branży budowlanej. W tej wiodącej dziedzinie działalności oszczędne gospodarowanie energią również przyczynia się do trwałego sukcesu przedsiębiorstwa. Oprócz wydajnych produktów i systemów obejmuje to również efektywność własnych instalacji energetycznych w procesie produkcji.
Grupa Hilti, z siedzibą w Liechtensteinie, dostarcza branży budowlanej na całym świecie wiodące technologicznie produkty, systemy i usługi. Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom dla profesjonalistów z branży budowlanej firma odnosi dziś sukcesy w ponad 120 krajach na całym świecie. Jednak również pod względem zoptymalizowanej efektywności energetycznej firma Hilti zajmuje wyjątkową pozycję wśród dużych producentów sprzętu budowlanego. Od lat prowadzi ona aktywną politykę oszczędzania energii. W ten sposób z wyprzedzeniem reaguje na spodziewany dalszy wzrost cen energii, aby poprawić własną konkurencyjność i tym samym dalej umacniać swoją pozycję rynkową.
Jednocześnie chce się jednak pokazać, że odpowiedzialne gospodarowanie energią pierwotną opłaca się nie tylko z ekonomicznego punktu widzenia, ale stanowi również istotny wkład w aktywną ochronę środowiska. Obecnie w firmie Hilti Kunststofftechnik GmbH w Nersingen, gdzie produkuje się elementy mocujące oraz komponenty urządzeń z tworzyw sztucznych, system zasilania energią chłodniczą został zmodernizowany przez specjalistę ds. oszczędzania energii, firmę ONI z Lindlar, zgodnie z najnowszymi standardami efektywności energetycznej.
W zakładzie Hilti w Nersingen produkcja podzielona jest na dwa obszary i zasilana wodą chłodzącą za pośrednictwem dwóch oddzielnych sieci. Do zasilania wtryskarek stosowany jest klasyczny dwuobwodowy układ chłodzenia. W obszarze chłodzenia form przez cały rok zapewniana jest temperatura wody chłodzącej wynosząca 12 °C, a do chłodzenia oleju hydraulicznego, ze względu na wybraną geometrię wymiennika ciepła, wystarcza temperatura wody chłodzącej na wylocie wynosząca 33 °C. Oprócz maszyn produkcyjnych instalacja chłodnicza zasila różne obszary w ramach techniki budynkowej.
Dzięki konstrukcji systemu jako dwuobwodowego układu chłodzenia oraz wybranym temperaturom w obwodach sieciowych zapewniono, że w obu obszarach wytwarzania energii chłodniczej możliwe jest wdrożenie niezwykle efektywnych środków oszczędzania energii.
Istotnym podejściem jest obszar zaopatrzenia w wodę chłodzącą do chłodzenia form. Zazwyczaj woda chłodząca do chłodzenia form i obszaru instalacji technicznych budynku jest wytwarzana przez agregaty chłodnicze.
Aby ta energochłonna metoda wytwarzania wody chłodzącej była jak najbardziej ekonomiczna, zdecydowano się na zastosowanie szczególnie energooszczędnych, chłodzonych wodą agregatów chłodniczych. Ponieważ jednak również w tym obszarze, po zoptymalizowaniu pracy agregatów chłodniczych pod kątem energooszczędności, chciano wykorzystać dalszy potencjał oszczędności energii, na okres przejściowy i miesiące zimowe przewidziano obwód oszczędzania energii w celu odciążenia agregatów chłodniczych. Kolejnym obszarem, który idealnie nadaje się do skutecznego wdrożenia środków oszczędzania energii, jest chłodzenie maszyn. W tym przypadku zużywaną energię można wielokrotnie wykorzystać w miesiącach przejściowych i zimowych dzięki zastosowaniu odzysku ciepła.
Praca agregatów chłodniczych na minimalnym poziomie
Do chłodzenia form wtryskowych przez cały rok potrzebna jest woda chłodząca o temperaturze na wylocie wynoszącej około 12 °C, przy zachowaniu jak największego bezpieczeństwa dostaw. Do wytwarzania wody chłodzącej w wielu przypadkach przez cały rok stosuje się obecnie agregaty chłodnicze z napędem elektrycznym, co prowadzi do znacznych obciążeń finansowych wynikających z wysokiego zużycia energii elektrycznej. Ponadto koszty eksploatacji systemu chłodzenia wielokrotnie przewyższają koszty zakupu instalacji w całym okresie użytkowania. Jeśli weźmie się pod uwagę nawet umiarkowany wzrost cen nośników energii pierwotnej, udział kosztów energii w kosztach całkowitych staje się istotnym i poważnym czynnikiem. Aby skutecznie rozwiązać ten problem, kierownictwo projektu firmy Hilti od samego początku postawiło wymóg szczególnie energooszczędnego wytwarzania wody chłodzącej.
Z tego powodu zdecydowano się na rozwiązanie systemowe, które z natury jest szczególnie energooszczędne, a ponadto w znacznym stopniu eliminuje energochłonne stosowanie technologii agregatów chłodniczych w ciągu roku. W celu wytwarzania wody chłodzącej do form wtryskarek w Nersingen przewidziano zatem szczególnie energooszczędne, chłodzone wodą agregaty chłodnicze. Dzięki wodnemu chłodzeniu maszyn osiąga się niezwykle wysoką sprawność, a tym samym zapewnia się bardzo niskie zużycie energii, nawet przy ciągłej pracy pod pełnym obciążeniem. Zasilanie wodą chłodzącą skraplaczy agregatów chłodniczych odbywa się poprzez zamknięty system chłodzenia powrotnego, który jako rozwiązanie zintegrowane przejmuje również zasilanie wodą chłodzącą do chłodzenia maszyn.
Chociaż z energetycznego punktu widzenia praca agregatów chłodniczych została już zoptymalizowana dzięki tej wersji wykonawczej, postanowiono ograniczyć pozostałe zużycie energii do ekonomicznie uzasadnionego poziomu poprzez dodatkowe działania. Należało zapewnić, aby zastosowana technologia systemowa gwarantowała, że praca agregatów chłodniczych ogranicza się w jak największym stopniu do miesięcy letnich oraz krótkiego okresu w okresie przejściowym. W tym celu system agregatów chłodniczych dla obiegu narzędziowego został wyposażony w tzw. zimowe odciążenie ONI. Technologia ta przejmuje w okresie przejściowym i zimowym zaopatrzenie w wodę chłodzącą obiegu chłodzenia form zamiast agregatów chłodniczych. W tej technologii wykorzystuje się dostępne bezpłatnie powietrze otoczenia jako medium chłodzące. Gdy tylko powietrze zewnętrzne pozwala na uzyskanie wymaganej temperatury wody chłodzącej, agregaty chłodnicze są po prostu wyłączane i nie zużywają już energii elektrycznej. Zużycie energii elektrycznej związane z odciążeniem zimowym zmniejsza się przy tym do około dwóch do trzech procent zużycia jednej maszyny chłodniczej. Dzięki temu przez około 65 procent czasu pracy można zrezygnować z użycia maszyn chłodniczych. Pozwala to zaoszczędzić bardzo dużo energii i pieniędzy.
Zarządzanie energią zapewnia opracowany przez firmę ONI dynamiczny system regulacji z oprogramowaniem optymalizującym zużycie energii. Dzięki temu w każdej chwili zapewnione jest, że wytwarzanie chłodu odbywa się przy jak najniższym możliwym zużyciu energii. Ponadto system ten dba o to, aby odciążenie zimowe pozostawało aktywne jak najdłużej, ponieważ każda godzina, w której agregat chłodniczy pozostaje wyłączony, oznacza dla operatora realne oszczędności.
Dzięki systemowi chłodzenia można ogrzewać pomieszczenia bez dodatkowych kosztów
Przetwórstwo tworzyw sztucznych jest z natury rzeczy procesem niezwykle energochłonnym. W związku z tym zrozumiałe i uzasadnione jest, że przetwórca tworzyw sztucznych dąży do maksymalnego obniżenia kosztów energii. Idealnym rozwiązaniem jest sytuacja, w której konieczne ilości energii można wykorzystać wielokrotnie. Takie optymalne podejście zastosowano w systemie zasilania energią chłodzącą wtryskarek w firmie Hilti w Nersingen.
Dzięki geometrii wymienników ciepła chłodnic oleju w wtryskarkach można było wybrać rozpiętość temperatur wody chłodzącej wynoszącą 33/38 °C. To zwiększone w stosunku do standardowej rozpiętości 30/35 °C zestawienie temperatur w systemie zapewnia od razu kilka korzyści. Po pierwsze, zasilanie maszyn wodą chłodzącą będzie wystarczające nawet przy najwyższych temperaturach letnich bez konieczności stosowania chłodzenia szczytowego za pomocą systemów wtórnych. Ponadto powrót wody chłodzącej o temperaturze 38 °C dostarcza ciepło odpadowe z maszyn, które dzięki systemowi odzyskiwania ciepła można doskonale wykorzystać do celów grzewczych.
W tym konkretnym przypadku ciepło odpadowe o mocy około 1400 kilowatów jest wykorzystywane jednocześnie w kilku obszarach zastosowań. Obejmują one systemy ogrzewania podłogowego oraz wentylacyjne lub powietrzne do ogrzewania pomieszczeń biurowych i socjalnych, a także centrum logistycznego i działu produkcji narzędzi. Dzięki temu ciepło odpadowe, które dotychczas musiało być kosztownie schładzane, staje się cenną energią grzewczą, zastępującą gaz ziemny lub olej opałowy. W rezultacie koszty ogrzewania zostają obniżone nawet o 95 procent.
Ta technologia niskotemperaturowa ma ponadto szczególną zaletę w zakresie dystrybucji ciepła w pomieszczeniu. Ciepło grzewcze wytwarzane przez konwencjonalne systemy grzewcze w naturalny sposób przemieszcza się najkrótszą drogą do sufitu pomieszczenia lub hali, gdzie zazwyczaj nie jest ono pożądane. Ciepło grzewcze oparte na niskiej temperaturze znacznie szybciej miesza się z chłodniejszym powietrzem w pomieszczeniu, dzięki czemu ostatecznie dociera tam, gdzie jest naprawdę potrzebne.
W żadnej innej dziedzinie wdrożenie środków oszczędzających energię nie ma tak znaczącego wpływu jak w przypadku zaopatrzenia w wodę chłodzącą. Właściwy dobór technologii systemowej i rozkładu temperatur już na samym początku zapewnia niskie koszty wytwarzania wody chłodzącej. Dzięki zastosowaniu odzysku ciepła koszty ogrzewania są znacznie obniżone, ponieważ darmowe ciepło odpadowe zastępuje drogie nośniki energii pierwotnej, takie jak olej opałowy lub gaz ziemny. Odzysk ciepła zapewnia jednocześnie, że w okresie wykorzystania ciepła odpadowe nie ma potrzeby oddzielnego schładzania wody chłodzącej. W ten sam sposób oczywiście eliminowane są koszty związane z chłodzeniem powrotnym. Dzięki zastosowaniu szczególnie energooszczędnych agregatów chłodniczych oraz wbudowanego systemu odciążania zimowego zużycie energii elektrycznej na zasilanie zimną wodą w układzie chłodzenia form zostaje zredukowane do minimum.
Podsumowując, konsekwentne wdrażanie wymagań określonych przez firmę Hilti nie tylko pozwala ograniczyć koszty energii do minimum. Dzięki tej koncepcji energetycznej, zaprojektowanej i zrealizowanej przez specjalistów z ONI we współpracy z KTO-engineering i Hilti, firma Hilti wyznacza jednocześnie nowe standardy w zakresie aktywnej ochrony środowiska. Dzięki temu zarówno ekonomia, jak i ekologia czerpią ogromne korzyści z zastosowania energooszczędnych rozwiązań, zwłaszcza w przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych.
