BILANTURI ENERGETICE COMPLEXE

Bilanturi electroenergetice
Bilanturi termoenergetice
Bilanturi complexe

Din analiza evoluţiei domeniului energetic se desprind , în esenţă, două direcţii:
- Nevoia dezvoltării unor forme de producere a energiei electrice, pe alte baze decât resursele tradiţionale (dezvoltarea energiei hidro, eoliene, solare, geotermale, nucleare, etc.)
- Controlul şi reducerea pierderilor de energie electrică la utilizatori.
Dacă de realizarea primei direcţii este responsabil, în principal, statul prin politicile energetice, la puctul doi sunt implicaţi toti utilizatorii de energie electrică. În acest sens, conform legilor în vigoare, consumatorii de energie electrică sunt obligaţi să realizeze audituri energetice (bilanţuri electro şi termoenergetice) prin care să evidenţieze locurile cu consum ridicat, cu pierderi mari cât şi măsurile care trebuie aplicate pentru înlăturarea acestor pierderi astfel încât să rezulte un consum energetic optim.
Printr-o definiţie simplă se poate spune că bilanţul energetic este un mijloc de analiză al procesului de conversie a energiei unui sistem de producţie sau într-un contur care este parte a unui sistem de producţie.
Ecuaţia generală unui bilanţ energetic real pentru un contur mărginit de o suprafaţă S se deduce prin aplicarea legea conservării energiei pe conturul respectiv
dW/dl = Pmec + Pj + Psupl + Ptr
adică viteza de scădere a energiei electromagnetice, aferentă conturului, prin suprafaţa S, este egală cu puterea mecanică, Pmec, cedată de câmp corpurilor, puterea transmisă prin efect Joule, Pj, puterea datorată fenomenului de histerezis, Psupl şi puterea transmisă (sau primită) în exterior (din exterior) prin suprafaţa S. Energia electromagnetică fiind o mărime de stare, în regim staţionar este constantă şi trecând de la la bilanţul puterilor la bilanţul energiilor rezultă ecuaţia generală de bilanţ:
Wi = Wu + Wp + We
Adică energia intrată într-un contur este egală cu suma a energiei utile, a pierderilor totale de energie şi a energiei ieşite din acel contur.
Posibilele pierderi: pierderi datorate imperfecţiunilor constructive ale instalaţiilor, daorate defectelor sau reparaţiilor necorespunzătoare, pierderi datorate nerespectării proceselor tehnologice, pierderi prin funcţionarea în gol.

În continuare prezentăm, pe scurt, principalele pierderi şi soluţiile tehnice pe care societate noastră SC MELIOR ELECTROINSTAL SRL le recomadă pentru înlăturarea acestor pierderi.
Pierderile în cablurile electrice: Aceste pierderi se pot determina prin măsurători directe cu analizorul de energie sau prin măsurarea curentului şi calcularea pierderilor cu formula:
W = 0,003K ImIm R t, unde:
Im este curentul mediu , R este rezistenţa echivalentă a liniei, t este timpul de funcţionare, K coeficient de formă.
Pierderile în cabluri sunt datorate:
- Curenţilor capacitivi care determină energii reactive capacitive
- Pierderi prin efect Joule (încălzirea cablurilor)
- Pierderi datorate căderilor de tensiune (cabluri lungi incorect dimensionate)
Pentru eliminarea acestor pierderi, SC MELIOR ELECTROINSTAL SRL Hunedoara, vă propune următoarele măsuri:
- montarea unor inductivităţi astfel dimensionate încât să compenseze curenţii capacitivi. Atenţie mărită la posibilitatea apariţiei unor circuite oscilante care pot să facă rău.
- schimbarea cablurilor sau dublarea secţiunii pentru micşorarea densităţii de curent
Pierderile de energie la transformatoarele electrice: Aici problema este puţin mai complexă deoarece în cele mai multe cazuri transformatoarele există şi schimbarea lor implică costuri ridicate. Pentru determinarea pierderilor se ridică curbele de sarcină şi se fac măsurători la fiecare transformator (în variata în care există mai multe transformatoare). Din curbele de sarcină şi din măsurători pot rezulta urnătoarele pierderi:
- pierderi datorate mersului în gol
- pierderi datorate funcţionării la sarcină redusă
- pierderi datorate circuitelor auxiliare
- pierderi datorate unor defecţiuni sau calităţii slabe a eventualelor reparaţii



Vă propunem următoarele soluţii:
- compensarea energiei reactive inductive prin montarea unor condensatoare astfel dimensionate încât compensarea să fie optimă atât la funcţionarea în sarcină cât şi la mersul în gol (sau la sarcină redusă). Din experienţă, putem să facem afirmaţia, că prin aplicarea acestei soluţii rezultă economii însemnate la plata facturii energiei electrice
- înlocuirea transformatorului slab încărcate şi eventual găsirea unui cumpărător pentru transformatorul înlocuit
- repararea circuitelor auxiliare (instalaţia de răcire, reglarea ploturilor, etc).
Pierderile de energie datorate motoarelor electrice: Motoarele electrice sunt principalele consumatoare de energie electrică fiind prezente în foarte multe aplicaţii şi tehnologii industriale. Asadar şi pierderile în motoarele electrice sunt o componentă importantă din totalul pierderilor dintr-un contur al unei secţii de producţie. Determinarea pierderilor se face ţinându-se seama de regimul de lucru al motorului (regim de lucru uniform cu sarcină uniformă şi regim de lucru cu sarcină variabilă). În principal pierderile la un motor electric sunt: pierderi electrice şi pierderi mecanice.
Pierderi electrice:
- pierderi în înfăşurări
- pierderile în miez
- pierderi datorate regimului deformat produs de sistemele electronice care comandă motorul
Pierderi mecanice (pot ajunge când întreţinerea utilajelor este necorespunzătoare până la 20 – 25% din puterea nominală):
- pierderi prin frecări
- pierderi datorate maselor în mişcare
După determinarea acestor pierderi, care implică anumite cunoştiiţe şi măsurători. Melior Electroinstal va propune adoptarea următoarelor metodele tehnice pentru eliminarea lor, cum ar fi:
- compensarea energiei reactaive prin montarea bateriilor de condensatoare (schema de compensare se dimensionează în funcţie de regimul de lucru al motorului)
- introducerea în aplicaţiile respective a limitatoarelor de mers în gol
- reducerea regimului deformant prin filtrarea armonicilor
- reparaţii mecanice (rulmenţi, lagăre, ventilatoare, mecanisme, etc)
- înlocuirea motoarelor necorespunzătoare (slab încărcate, supra încărcate, cu defecţiuni, sau deteriorate)
- alegerea metodelor de pornire adecvate (pornirea stea-triunghi, pornirea cu softstarter)
- modificare vitezei de turaţie prin folosirea convertoarelor de frecvenţă
- schimbarea conexiunii (din stea în triunghi sau invers) în funcţie de sarcină

Problema întocmirii bilanţurilor energetice este complexă nu complicată. Experienţa noastră în acest sens ne permite să recomandăm celor care vor să stăpânească consumurile energetice, să apeleze la specialiştii noştrii (sau alţii) pentru realizarea auditurilor energetice şi apoi aplicarea măsurile care rezultă din aceste audituri. Se spune, pe bună dreptate, că cea mai ieftină energie este energia economisită. Acest fapt a determinat ca mulţi consumatori de energie electrică sau termică să apeleze la serviciilor noastre pentru realizarea auditorilor energetice.
Amintim câţiva: SC Fares SA Orăştie, SC Sews Romania SRL Deva, SC Marmosim SA, SC Eopaper SA, SC Mecanica Sider SA, SC Apa Prod SA cât şi la aplicarea măsurilor care au rezultat din bilanţuri cum ar fi:
- compensarea energiei reactive inductive datorate motoarelor electrice sau transformatoarelor, prin montarea bateriilor de condensatoare automate
- compensarea energiei reactive capacitive datorate liniilor electrice lungi de medie tensiune
- inlocuirea sau dublarea secţiunii cablurilor incorect dimensionate
- filtrarea armonicilor
- pornirea motoarelor de puteri mari prin softstartere
- controlul vitezei de rotaţie a motoarelor prin convertoare de frecvenţă
- utilizarea limitatoarelor de mers în gol
- înlocuirea lămpilor şi a corpurilor de iluminat cu randament redus

Creşterea eficienţei energetice într-un contur dat, în interiorul căruia se desfăşoară în mod organizat o activitate profitabilă, este o cerinţă care derivă din necesitatea mai generală ca activitatea respectivă să aducă un beneficiu maxim celui sau celor care au investit bani pentru demararea ei. Cheltuielile cu energia, cunoscute şi sub denumirea generică de factură energetică, constitue o parte a cheltuielilor totale implicate de buna desfăşurare a activităţii prestate în interiorul conturului analizat.

Ele reprezintă totalitatea efortului financiar pentru achiziţionarea şi/sau producerea

în interiorul perimetrului a tuturor formelor de energie necesare proceselor de consum final. Reducerea lor contribuie la reducerea cheltuielilor totale şi implicit la majorarea beneficiului obţinut. În cazul în care în interiorul conturului analizat sedesfăşoară o activitate neprofitabilă, această cerinţă se rezumă la minimizarea cheltuielilor şi eventual la încadrarea lor în anumite limite prestabilite. În ultimăinstanţă, mărimea absolută sau specifică a facturii energetice este considerată din aceste motive o măsură a eficienţei energetice realizate în perimetrul analizat.

În general se consideră că o activitate este cu atât mai eficientă sub aspect energetic

cu cât pierderile de energie inventariate la nivelul conturului în interiorul căruia se

desfăşoară activitatea respectivă sunt mai mici.

Analiza eficienţei energetice într-un perimetru dat începe prin precizarea aspectelor

calitative şi cantitative ale alimentării cu energie a activităţilor desfăşurate în

perimetrul respectiv :

– stabilirea naturii purtătorilor de energie care intră în conturul de bilanţ;

– stabilirea ordinului de mărime al consumului pentru fiecare categorie de

purtător de energie;

– stabilirea modalităţii de plată pentru fiecare dintre aceştia.

Mărimea facturii energetice şi modul în care ea este constituită reprezintă deci

primul aspect al analizei.

Al doilea aspect avut în vedere de auditor este reacţia personalului la mărimea

facturii energetice. Experienţa acumulată în ţările dezvoltate a arătat că, la nivelul

conducerii executive a unei organizaţii, atitudinea în raport cu factura energetică se

poate încadra într-una dintre următoarele situaţii :

– facturile energetice sunt plătite la timp fără nici un fel de analiză sau de

control intern;

– facturile energetice lunare sunt comparate cu citirile (înregistrările) lunare

ale aparatelor de măsură montate la intrarea în conturul de bilanţ;

– citirile (înregistrările) lunare sunt raportate la volumul activităţii din luna

respectivă, calculându-se un consum specific global de energie;

– există un sistem de achiziţie (nu neapărat automat) a datelor, care

realizează cel puţin săptămânal monitorizarea consumurilor energetice ale

principalilor consumatori interni şi raportarea acestora la partea care le

revine din volumul activităţii;

– este implementat şi funcţionează un sistem automatizat/informatizat de

supraveghere şi evaluare continuă a eficienţei utilizării energiei, eventual şi

a altor resurse materiale,

Atitudinea conducerii executive şi a restului personalului organizaţiei faţă de

eficienţa cu care este utilizată energia este reflectată de gradul de conştientizare a

importanţei problemei, calitatea şi eficacitatea sistemului de monitorizare, modul

de valorificare a rezultatelor astfel obţinute şi reacţia aşteptată din partea fiecăruia

dintre nivelurile de autoritate la mărimea şi evoluţia în timp a cheltuielilor cu energia.

Al treilea aspect important care trebuie clarificat prin prezentul bilant energetic este legat de modul de funcţionare şi eficacitatea sistemului de urmărire şi transmitere a

informaţiilor privind consumurile de energie în interiorul conturului dat. Analiza

include concepţia, baza materială aferentă şi importanţa acordată sistemului la

nivelul organizaţiei. În acest sens trebuie urmărite următoarele aspecte :

– modul şi frecvenţa de citire a aparatele de măsură, cu deosebire a celor care

constitue baza de facturare;

– modul de transmitere a datelor citite sau înregistrărilor (pe formulare tip,

prin semnale electrice, printr-o reţea informatică etc.);

– modul de prelucrare a informaţiilor (modelul, algoritmul, mărimile

calculate etc.);

– conţinutul, frecvenţa întocmirii raportului (zilnic, săptămânal sau lunar) şi

adresa (destinaţia) sa;

– efectele raportării şi modul în care se iau deciziile privind eficienţa energetică.

Trebuie subliniat că toate cele trei aspecte ale analizei sunt la fel de importante,

între ele existând de altfel unele suprapuneri. Dacă reducerea facturii energetice

reprezintă scopul final, la atingerea lui contribue în egală măsură angajamentul sincer al întregului personal şi un sistem eficient de monitorizare, prelucrare şi valorificare a datelor.

După precizarea caracteristicilor activităţii desfăşurate în interiorul conturului

analizat se trece la întocmirea unui audit energetic preliminar. Acesta are la bază datele existente sub forma evidenţelor şi înregistrărilor contabile sau de altă natură ale organizaţiei. Baza auditului preliminar constă în compararea efectelor globale util şi consumat, pentru o perioadă anterioară de cel puţin cinci ani de activitate în condiţii normale. Se compară astfel mărimea, structura şi valoarea facturilor energetice cu mărimea, structura şi valoarea producţiei sau a serviciilor prestate în perioada respectivă. În cazul unui context economic normal, pe baza evoluţiei anterioare se pot stabili tendinţele evoluţiei viitoare a consumurilor de energie la nivelul conturului analizat. Indiferent de contextul economic se calculează unul sau mai mulţi indicatori sintetici de eficienţă

energetică. Valorile astfel obţinute sunt comparate cu datele de proiect, cu

realizările şi performanţele altor organizaţii având un profil similar de activitate, cu

valorile recomandate de literatura de specialitate sau cu standardele în vigoare.

Auditul preliminar permite deci :

– stabilirea ordinului de mărime al consumului pentru fiecare dintre

purtătorii de energie;

– estimarea tendinţei evoluţiei viitoare a consumurilor de energie

– obţinerea unor indicatori sintetici globali pe baza cărora organizaţia primeşte un calificativ referitor la eficienţa cu care utilizează energia.

Evaluarea globală a eficienţei energetice a organizaţiei analizate nu permite însă

stabilirea unor măsuri sau soluţii concrete prin care se poate corecta sau îmbunătăţi

situaţia existentă. Cu ocazia întocmirii auditului energetic preliminar se pot detecta

unele deficienţe legate de funcţionarea sistemului de măsură, transmitere şi

prelucrare a informaţiilor (lipsa sau precizia insuficientă a unor aparate de măsură, lipsa unor informaţii privind anumite consumuri de energie, etc) sau de modul în care sunt întocmite contractele cu furnizorii. 

           Principii generale pentru intocmirea unui bilant energetic.

           Bilanţul energetic reprezintă metoda sistematică care permite analiza utilizării

energiei într-o activitate oarecare. Întocmirea unui bilanţ energetic la nivelul unui

contur dat permite obţinerea unei reprezentări accesibile a modului în care fluxurile

de purtători de energie intrate se distribuie, se transformă, sunt consumate şi ies din

conturul analizat.

Conturul de bilanţ este suprafaţa imaginară închisă în jurul unui echipament,

instalaţie, clădire, secţie, uzină, agent economic, etc în funcţie de care se definesc

fluxurile de energie care intră şi cele care ies. Conturul de bilanţ poate cuprinde o

întreagă întreprindere, o secţie de producţie, un lanţ tehnologic, o clădire, un

agregat tehnologic, un aparat, etc. Conturul considerat poate cuprinde elemente

care nu sunt neapărat situate pe acelaşi amplasament, dar între care există legături

materiale (cabluri de forţă, conducte, instalaţii sau sisteme de transport, etc).

Bilanţul energetic are la bază legea conservării energiei, scopul său fiind

identificarea şi evaluarea tuturor cantităţilor sau fluxurilor de energie care intră şi

care ies din perimetrul analizat într-o anumită perioadă de timp. Întocmirea corectă

a oricărui bilanţ energetic presupune în primul rând stabilirea precisă a limitelor

conturului în interiorul căruia se desfăşoară activitatea analizată şi a perioadei de

timp considerate. Studiind cu atenţie fenomenele fizice şi chimice implicate în

activitatea desfăşurată în interiorul conturului dat se definesc categoriile de fluxuri

energetice care sunt urmărite la întocmirea bilanţului. Din această categorie pot

face parte căldura fizică (sensibilă), căldura latentă, puterea calorifică, efectul

termic al reacţiilor chimice, lucrul mecanic, energia potenţială, energia electrică, etc.

Întocmirea bilanţului energetic necesită de cele mai multe ori întocmirea în

prealabil a unui bilanţ material, ai cărui termeni pot servi drept bază de calcul

pentru anumite fluxuri de energie intrate sau ieşite din conturul de bilanţ.

Reprezentarea grafică a rezultatelor obţinute prin întocmirea bilanţului se face de

obicei cu ajutorul diagramelor Sankey. Este o metodă simplă şi sugestivă,

accesibilă atât specialiştilor cât şi nespecialiştilor. 

 Trebuie avut în vedere faptul că unele categorii de fluxuri energetice care intră în

conturul de bilanţ dat nu sunt incluse ca atare sau nu sunt incluse deloc în factura

energetică, dar trebuie luate în considerare la întocmirea bilanţului energetic. În

alte cazuri, substanţe combustibile sunt utilizate în alte scopuri, puterea lor

calorifică nefiind luată în considerare ca termen al bilanţului energetic. Ele apar în

evidenţa contabilă a organizaţiei la alte capitole, iar valoarea lor se regăseşte în

costurile totale de producţie.

             Continutul uni bilant 

  1.  DATE GENERALE                                                                                  

  2.  DEFINIREA CONTURuLUI De BILANT

  3.  CARACTERISTICILE TEHNICE ALE PRINCIPALELOR ECHIPAMENTE   

       CUPRINSE IN CONTUR

4.      SCHEMA FLUXULUI TEHNOLOGIC

  5.  PREZENTAREA SUMARA A PROCESULUI TEHNOLOGIC

  6.  STABILIREA UNITATII DE REFERINTA ASOCIATA BILANTULUI

  7.  APARATE DE MASURA FOLosite

  8.  SCHEME SI PUNCTE DE MASURA

  9.  FISe DE MASURATORI

10.  ECUATIA DE BILANT

11.  CALCULUL COMPONENTELOR DE BILANT ELECTROENERGETIC PE CONTURURI

    11.1.1 Schema

    11.1.2 Ecuatia de bilant si calculul componentelor acestuia

    11.1.3 Tabel de bilant si diagrama Sankey

    11.1.4 Consumul specific

12.  ANALIZA BILANTULUI ELECTROENERGETIC

13.  PLAN DE MASURI SI ACTIUNI PENTRU CRESTEREA EFICIENTEI

       ENERGETICE

14. CALCULUL COMPONENTELOR DE BILANT ELECTROENERGETIC PE CONTURURI

    11.1.1 Schema

    11.1.2 Ecuatia de bilant si calculul componentelor acestuia

    11.1.3 Tabel de bilant si diagrama Sankey

    11.1.4 Consumul specific

15. CALCULUL EFICIENTEI ECONOMICE

16. IMPACTUL ASUPRA MEDIULUI