VEMA: Podwójna korzyść – gdy system chłodzenia zapewnia dodatkowo bezpłatne ogrzewanie
Dzięki kompleksowym rozwiązaniom z jednej ręki – od rozwoju produktu, przez produkcję narzędzi, aż po wysoce wyspecjalizowane procesy produkcyjne – firma VEMA, jako innowacyjny partner w zakresie systemów tworzyw sztucznych, wypracowała sobie bardzo dobrą pozycję rynkową w różnych gałęziach przemysłu. Od wielu lat odnosząc sukcesy w swojej podstawowej działalności, firma wyznaczyła nowe standardy również pod względem efektywności energetycznej i świadomości ekologicznej dzięki nowej siedzibie.
Założona w 1982 roku z niewielkich początków firma VEMA GmbH w Krauchenwies-Göggingen, ze swoimi działami produkcji narzędzi i form oraz technicznych elementów z tworzyw sztucznych, jest dziś jednym z najlepszych adresów dla wymagających klientów. Międzynarodowe grono klientów obejmuje branżę motoryzacyjną, a także branżę sanitarną, pomiarową i medyczną. „Dzięki naszej kompetencji, niezawodności i elastyczności wzmacniamy potencjał innowacyjny naszych klientów, tworząc w ten sposób opartą na zaufaniu współpracę, która stanowi podstawę ciągłego rozwoju naszych krajowych i międzynarodowych relacji biznesowych” – wyjaśnia Werner Veser, wspólnik zarządzający.
Rozwój firmy znajduje odzwierciedlenie w stale rosnącej liczbie pracowników oraz w nowym budynku, który powstał w 2012 roku na terenie niezagospodarowanym. Na łącznej powierzchni około 6000 metrów kwadratowych znalazły swoje nowe siedziby: dział produkcji narzędzi wyposażony w najnowocześniejsze maszyny obróbcze, odlewnia tworzyw sztucznych z 30 wysokowydajnymi wtryskarkami oraz administracja. W zakresie optymalizacji energetycznej wdrożono kompleksową koncepcję, która stanowi wzór dla przedsiębiorstw energochłonnych. „Poprzez nowy budynek i zainstalowaną w nim technikę eksploatacyjną chcieliśmy pokazać, że jako przedsiębiorstwo energochłonne można wiele zrobić, aby w sposób zrównoważony zredukować koszty energii i obciążenie środowiska do minimum” – tak Christian Veser opisuje intencje kierownictwa firmy dotyczące ukierunkowania energetycznego nowego budynku. „Z tego powodu do planowania i wdrożenia koncepcji energetycznej zaprosiliśmy specjalistów z firmy ONI-Wärmetrafo GmbH, którzy przekonali nas dzięki przykładom instalacji referencyjnych oraz spójnej koncepcji dostosowanej do naszej sytuacji”.
W obliczu stale rosnących kosztów energii każdy operator instalacji jest dziś zainteresowany jak największym obniżeniem zużycia energii. Pytanie brzmi tylko: jak i jakim kosztem? Na pierwszy rzut oka nieco łatwiej jest dostosować system technologii energetycznej, gdy chodzi o nowy budynek. W firmie VEMA, dzięki zgromadzonemu doświadczeniu, obrano właściwy kierunek. Podstawowa koncepcja została tak skonstruowana, aby wytwarzanie energii chłodniczej było idealnie dostosowane do sytuacji operacyjnej i temperatury zewnętrznej, a zużywana energia była wielokrotnie wykorzystywana.
Wszystko w jednym kręgu
Na około 30 maszynach do przetwórstwa tworzyw sztucznych o sile zamykania od 250 do 2500 kilonewtonów wytwarzane są wysokiej jakości wyroby z tworzyw sztucznych, takie jak elementy designerskie, elementy optyczne i widoczne. Dla procesu produkcyjnego kluczowe znaczenie ma całoroczne, niezawodne zaopatrzenie w wodę chłodzącą o stabilnej temperaturze, zarówno dla napędów maszyn, jak i dla złożonych systemów narzędziowych, aby zapewnić temperaturę powierzchni narzędzi dostosowaną do procesu. Zamiast stosowanych wcześniej instalacji wież chłodniczych, które powodowały problemy z jakością wody chłodzącej oraz wymagały skomplikowanej obsługi środków chemicznych, firma VEMA wykorzystuje do zasilania tych obszarów w wodę chłodzącą chłodnice swobodne pracujące na biegu jałowym. Te agregaty chłodzące przekonują optymalnym dostosowaniem mocy do rzeczywistego zapotrzebowania, zużywając przy tym wyjątkowo mało energii elektrycznej. Urządzenia wyposażone w tzw. adiabatyk są w stanie zapewnić zasilanie wodą chłodzącą latem, nawet przy wyższych temperaturach zewnętrznych. Szczególną zaletą tego systemu chłodnic bezglikolowych stosowanego przez ONI jest brak glikolu. Glikol jest uważany za substancję zagrażającą wodzie i zgodnie z ustawą o gospodarce wodnej wymaga specjalnych środków bezpieczeństwa, których przestrzeganie często wiąże się ze znacznymi nakładami technicznymi. Aby od początku uniknąć tej problematycznej kwestii i nie obciążać niepotrzebnie operatora instalacji, wybrano te systemy bezglikolowe.
Gwarancja bezpieczeństwa dostaw
Dotrzymywanie terminów dostaw stanowi kluczowe wymaganie klientów wobec dostawców. Wymóg ten nabiera szczególnego znaczenia zwłaszcza wtedy, gdy części muszą być dostarczane w systemie just-in-time lub just-in-sequence. Aby być przygotowanym na wszelkie ewentualności, w firmie VEMA zaplanowano więc, równolegle do instalacji chłodzącej z bezglikolowymi chłodnicami swobodnymi, system chłodzenia cystern. Zapewnia to nie tylko nadmiarowość mocy, ale jednocześnie możliwość pokrycia szczytów obciążenia lub obciążeń chłodniczych przy ekstremalnych temperaturach zewnętrznych.
Ponadto chłodzenie cystern ma jeszcze jeden przyjemny efekt uboczny. Przy intensywnym nasłonecznieniu i wysokich temperaturach zewnętrznych utrzymujących się przez kilka dni nawet najlepsza izolacja termiczna nie jest w stanie zatrzymać ciepła z zewnątrz w budynku. W takim przypadku wykorzystuje się chłodzenie cystern, aby doprowadzić pomieszczenia firmowe do poziomu temperatury, przy którym możliwa jest skoncentrowana praca.
Chłodzenie pozwala obniżyć koszty ogrzewania
Aby ogrzać zakład o powierzchni kilku tysięcy metrów kwadratowych, obejmujący hale produkcyjne, biura i magazyny, w miesiącach przejściowych i zimowych, a także zapewnić przez cały rok podgrzaną wodę użytkową do pryszniców i umywalek, zazwyczaj potrzeba znacznych ilości gazu ziemnego lub oleju opałowego. Zużycie energii grzewczej i wynikające z tego koszty eksploatacyjne są zatem dość wysokie. Ponadto ten system wytwarzania ciepła wymaga kotłowni z kotłem, palnikiem i instalacją odciągową spalin. Dzięki koncepcji zaopatrzenia w energię grzewczą opracowanej przez firmę ONI energia wykorzystana raz w zakładzie w Krauchenwies-Göggingen jest po prostu wykorzystywana po raz drugi. Pozwala to nie tylko zaoszczędzić bardzo dużo energii, ale także uniknąć inwestycji w kotłownię. „Dysponujemy ciepłem odpadowym z różnych obszarów, jednak w przeszłości nie wykorzystywaliśmy go. Dzięki nowej koncepcji ogrzewania całkowicie zmieniliśmy dotychczasową sytuację, a wynik jest oszałamiający nawet dla nas” – tak Christian Veser komentuje potencjał oszczędności wynikający z wykorzystania ciepła odpadowego. Podstawą nowej koncepcji energetycznej dla VEMA jest wykorzystanie ciepła odpadowego z chłodzenia wtryskarek i narzędzi o temperaturze 35 stopni, a także z wytwarzania sprężonego powietrza o temperaturze około 70 stopni Celsjusza. Ciepło to jest nadal w wielu zakładach przemysłowych po prostu odprowadzane do atmosfery przez systemy chłodzenia powrotnego i powoduje niepotrzebne obciążenie środowiska.
Dzięki specjalnym urządzeniom grzewczym do hal i biur oraz systemowi ogrzewania podłogowego firmy ONI ten poziom temperatury w zupełności wystarcza, aby zapewnić odpowiednie ogrzewanie wszystkich obszarów operacyjnych w sezonie grzewczym, nawet przy ekstremalnych temperaturach zewnętrznych.
Technologia ogrzewania niskotemperaturowego ma ponadto dodatkowy, nie do przecenienia pozytywny efekt. Urządzenia grzewcze do biur i hal są w stanie zapewnić idealny rozkład temperatury w pomieszczeniu. Stosunkowo niewielka różnica temperatur między wylotem ciepła a temperaturą powietrza w pomieszczeniu prowadzi do najlepszego możliwego, równomiernego wymieszania w pomieszczeniu i przyjemnego klimatu w porównaniu z często stosowanymi systemami grzewczymi wysokotemperaturowymi.
Do higienicznego, centralnego zaopatrzenia w wodę pitną niezbędne są systemy zasobnikowe lub przepływowe, zasilane wodą grzewczą o temperaturze na wylocie wynoszącej 70 stopni Celsjusza i więcej. Jeśli jednak w trybie pracy zmianowej należy spodziewać się szczytów zużycia, tak zwane systemy przepływowe są wykluczone ze względu na wysokie moce przyłączeniowe. W każdym razie do zasilania takich systemów wody pitnej niezbędne są jednak źródła ciepła, które muszą pracować w trybie priorytetowym, aby zapewnić wymagane temperatury zasilania. Z doświadczenia wynika jednak, że takie źródła ciepła pracują w ciągu roku z wyjątkowo niską sprawnością, która w wielu przypadkach wynosi poniżej 50 procent.
Zamiast kotła grzewczego lub podgrzewacza wody firma VEMA wykorzystuje ciepło odpadowe z produkcji sprężonego powietrza do podgrzewania wody pitnej, ponieważ dzięki chłodzeniu sprężarek sprężonego powietrza przez cały rok dostępna jest woda chłodząca o temperaturze nieco powyżej 70 stopni Celsjusza!
W firmie VEMA, w okresach produkcji w systemie trzyzmianowym, z różnych obszarów dostępna jest łącznie ponad 200 kilowatów użytecznej mocy ciepła odpadowego do celów grzewczych. Wykorzystanie tego ciepła odpadowego ma dla operatora podwójną korzyść finansową. Ciepło odpadowe, które dotychczas musiało być kosztownie schładzane, dzięki technologii ONI zamienia się w darmową energię grzewczą i znacznie obniża koszty ogrzewania, co jest szczególnie cenne w czasach rosnących kosztów energii. Ponadto zużycie energii na pracę agregatów chłodniczych jest znacznie zmniejszone, przynajmniej w sezonie grzewczym. Zaufanie jest dobre, kontrola jest lepsza. To powiedzenie z pewnością znają większość z nas, ponieważ odzwierciedla ono po prostu doświadczenie życiowe, które być może sami zdobyliśmy w tej czy innej sytuacji.
Wiarygodne obliczenia ekonomiczne i przykładowe projekty referencyjne z pewnością mogą być pomocne w podejmowaniu decyzji, ale dobrze jest móc na pierwszy rzut oka sprawdzić prognozowane oszczędności i stan techniczny instalacji. W przypadku firmy VEMA kierownictwo przedsiębiorstwa chciało mieć właśnie taką możliwość, aby móc z perspektywy czasu ocenić swoją decyzję o wyborze instalacji zoptymalizowanej pod kątem energetycznym.
W związku z tym zainstalowano system regulacji, w którym gromadzone i analizowane są wszystkie istotne dane dotyczące instalacji, a także wizualizowane są stany eksploatacyjne.
Centralnym elementem jest moduł PLC z oprogramowaniem systemowym ONI, opracowanym przez firmę ONI w celu optymalizacji zużycia energii, które jako dynamiczny system zarządzania przejmuje organizację zasilania energią w firmie VEMA. Tutaj gromadzone są wszystkie informacje dotyczące stanu całego systemu, są one analizowane, a stąd do kluczowych elementów systemu trafiają wszystkie niezbędne polecenia. System regulacji rozpoznaje na przykład natychmiast, kiedy szczytowe obciążenie wymaga włączenia chłodzenia zbiorników lub w którym obszarze możliwe jest obecnie wykorzystanie ciepła odpadowego. Dzięki temu zapewnione jest, że w każdej godzinie zużywa się tylko tyle energii pierwotnej, ile jest absolutnie konieczne. Jeśli w jednym z obszarów przedsiębiorstwa potrzebne jest ciepło grzewcze, odpowiednia moc jest udostępniana z obiegu chłodzenia maszyn. Zmniejszenie w ten sposób mocy chłodzenia powrotnego powoduje z kolei zmniejszenie mocy chłodnicy swobodnej, co dodatkowo oszczędza energię elektryczną.
„Współpracując z ekspertami ONI, pozyskaliśmy odpowiednich partnerów, aby zapewnić naszej firmie optymalne pod względem ekonomicznym zaopatrzenie w energię. Sami byliśmy zaskoczeni, jak bardzo można ograniczyć zużycie energii dzięki zoptymalizowanemu systemowi energetycznemu. Naszym zdaniem dzięki naszej całościowo zoptymalizowanej koncepcji energetycznej stworzyliśmy najlepszą możliwą sytuację wyjściową, aby również w przyszłości móc prowadzić szczególnie ekonomiczną, a tym samym oszczędną produkcję energii. W związku z tym spodziewamy się dalszego, ciągłego rozwoju firmy i dlatego postawiliśmy na modułowy system energetyczny. Taka konstrukcja systemu umożliwia w dowolnym momencie dostosowanie mocy wynikające z rozszerzenia produkcji” – tak podsumowują Werner i Christian Veser zrealizowaną koncepcję energetyczną w firmie VEMA.
