Neden Enerji Otomasyonu Yapılır? ve Nasıl Bir Otomasyona İhtiyacınız Var?
Günümüzün artan rekabet ve çevre koşullarında işletmeler; gerek ürün ve hizmetlerinin daha rekabetçi fiyatlara sahip olması ve gerekse gelecek nesillere daha yaşanabilir bir dünya mirası bırakmak amacı ile enerji tüketimlerini eskisine göre çok daha fazla kontrol altında tutmak zorundadırlar. Bu nedenle bir tesisteki; elektrik, gaz, su, buhar ve diğer maliyetlerin hassas biçimde analiz-kontrol edilmesi artık bir zorunluluk haline gelmiştir. Ayrıca kritik yüklere sahip işletmeler enerji altyapısını sürekli izleyerek arızalardan anında haberdar olmak ve enerji kesintisinin önüne geçmeleri gerekir.
Enerji otomasyonuna geçen veya geçmek isteyen tesislerin beklentileri kısaca 4 kalemde sıralanabilir
- Enerji tüketim noktalarının tespiti ve enerji tasarrufu önlemleri (ISO50001)
- Üretilen ürün ve hizmetlerin üzerine düşen enerji maliyetinin hesaplanması
- Enerji sağlayacı kurumlara karşı cezalı duruma düşmemek
- İşletmedeki enerji devamlılığının-kalitesinin sağlanması ve raporlanması
- Enerji tüketim noktalarının tespiti ve enerji tasarrufu önlemleri
Tesise monte edilecek haberleşme özelliğine sahip cihazlar ile bir tesisin enerji haritası çıkartılıp yoğun tüketim noktalarında enerji tasarrufuna yönelik iyileştirme çalışmaları yapılabilir. Elde edilen veriler ile yapılmış çalışmaların etkileri kolayca kontrol edilebilir.
- Üretilen ürün ve hizmetlerin üzerine düşen enerji maliyetinin hesaplanması
Tesiste çalışmakta olan makine ve bölümlere takılacak haberleşme özellikli cihazlar ile elde edilen veriler sayesinde ürün-hizmet başına tüketilen elektrik, su, gaz ve buhar bedelleri net olarak ürün birim fiyatlarına yansıtılabileceğinden, firmalar ürün birim maliyetlerini net olarak çıkartabilirler. Bunun doğal sonucu olarak firmalar daha rekabetçi fiyat seviyeleri belirleyerek, satışlarında artış elde edilebilir ve artan üretim kapasitesi ile birlikte ürün birim maliyetlerinin de düşmesi sağlanmış olur.
- Enerji sağlayıcı kurumlara karşı cezalı duruma düşmemek
Son zamanlarda düşürülen, reaktif enerji tüketimi kullanım oranı ile birlikte tüketiciler kompanzasyon sistemlerinin sağlıklı bir şekilde çalışıp çalışmadığını devamlı kontrol etmek zorunda kalmışlardır. Kurulacak olan enerji otomasyonu ile reaktif enerji tüketiminin belli bir oranın dışına çıkması durumunda alarm alınarak sisteme anında müdahale edilebilir.
Aynı şekilde demand güç tüketimlerinin devamlı kontrolü sayesinde, demand güç aşımından anında haberdar olarak önlem alınabilir.
- İşletmedeki enerji devamlılığının-kalitesinin sağlanması ve raporlanması
Tüm sistem bir bilgisayar sistemi üzerinden simule edilerek bir veya birkaç ekran üzerinden izlendiğinden sistemde meydana gelen en küçük bir limit değer aşımından veya durum bilgisi değişiminden anında haberdar olunarak daha arıza ortaya çıkmadan veya çıktığı anda sisteme müdahale etme olanağı doğar.
Otomasyon sistemi devamlı olarak kayıt yaptığından kayıtlardan alınan raporlardan yapılacak analizler ile önleyici bakım faliyetleri yapmak mümkündür. Örneğin bir motorun çektiği güçteki değişimler takip edillir ve bunda devamlılık görülüyor ise motor yatakları, redüktörler veya motor sargılarında arıza aranır. Böylece daha arıza oluşmadan önlem alınmış ve üretim kaybı önlenmiş olur. Benzer şekilde trafoların yük seviyesi kontrol edilerek düşük yüklü trafoların yükü diğer trafolara aktarılabilir. Böylece trafoların boşa çıkan trafo servis dışına alınıp trafonun iç kayıplarından dolayı tasarruf elde edilebilir.
Üretimden veya ilgili bölümden sorumlu kişilere yönetim tarafından gönderilecek periyodik tüketim raporları ile sorumluların üretimde kullandıkları elektrik, su, gaz ve buharın her an kontrol edildiğinin bilinmesi bile çoğu yerde %10 lara varan enerji tararrufu elde edilmesini sağlamaktadır. Örneğin; otomasyon kurulmadan önce öğle yemeğinde makina operatörü makinasını boşta enerjili halde bırakırken otomasyondan sonra makinasının enerjisini tamamen keserek yemeğe gittiği görülmüştür. Tecrubeler göstermiştirki ürün başına düşen tüketim maliyeti hedefleri ile operatörler çok daha verimli bir şekilde makinalarını çalıştırmaktadırlar. Hatta elde edilen tasarrufun bir kısmının bölümde çalışanlara prim olarak verilmesi bu kazancın daha fazla olmasını sağlamaktadır.
PC üzerinden izlenen sistemin her bir noktası uzaktan on/off yapılabilir. Böylece operatörsüz çalışan sistemler uzaktan çalıştırılıp durdurulabilir. Aynı şekilde bir yangın durumunda girilemeyen yerdeki elektrik-gaz uzaktan off yapılarak sistem güvenliği arttırılabilir. Eğer otomasyon sistemi bir yangın sistemi ile koordine edilir ise belirli bir senaryo çalıştırılarak insan hayatı dahi korunabilir.
Günümüzde kullanılan üretim ekipmanları eskiye oranla çok daha kompleks hale gelmiştir. Bunun bir sonucu olarak, enerji kalitesindeki en küçük bir problem bile makinaların durmasına veya arıza yapmasına dolayısı ile üretim, hammadde, işçilik ve prestij kayıplarına sebep olmaktadır. Bu nedenle enerji kalitesinin izlenmesi ve enerji kalitesi olaylarının kayıt altında tutulması, enerji kalitesi olaylarından anında haberdar olarak periyodik meydana gelen olaylara karşı önlem alınması zorunludur. Enerji otomasyonu ile bu harmonikler, transientler, flicker, nötr-toprak arası potansiyel farkları, sag-swell olayları izlenerek önlem alınabilir.
Nasıl Bir Enerji Otomasyonuna İhtiyacınız Var?
Mühendisliğin temeli optimizasyondur. Mühendislik çalışması ile müşteri ihtiyaçları tam olarak minimum maliyetle karşılanmalıdır
Bu durum mühendislik branşlarının tümünde olduğu gibi otomasyonda da aynıdır. Bir mühendis müşterisini ziyaret edip ihtiyaçlarını dinlediğinde müşterisi için olabilecek en uygun konfigürasyonu müşterisine sunmalıdır. Aksi taktirde müşteri hem gereksiz veriler elde edebilir hemde sistemi işletmesinde sorunlar yaşayabilir.
Özellikle enerji otomasyonu konusunda durum çok daha belirgindir. Müşteri ihtiyaçları, müşterinin uygulamasına göre kolayca belirlenip boyutlandırılabilir. Burada aşağıda belirtilen kriterleri göz önünde bulundurmak yeterli olacaktır.
- Enerji kalitesi izlenecek mi? Cevap evet ise trafo çıkışlarına harmonik, flicker, transient ölçen Ethernet veya RS485 haberleşme yeteneğine sahip bir enerji analizörü koymak yeterli olacaktır. Aksi taktirde basit bir ürün işinizi görecektir.
Enerji Kalite Analizörlerimiz İçin Tıklayınız
- Trafo çıkışındaki yüklerin tüketimleri izlenecek mi? Cevap evet ise izlenecek her bir çıkış için kwh yanında basit elektriksel parametreleri de ölçen haberleşme özelliğine sahip bir enerji analizörü koymanız yeterli olacaktır. Ancak bazı çıkışlarda harmonik ölçümü de isteniyor ise buna uygun bir analizör alınması şarttır.
Enerji Analizörlerimize Ulaşmak İçin Tıklayınız
- Gaz, su, buhar, kalorimetre gibi sayaçlar izlenecek mi? İzlenecek sayaçlar tesiste var ise bunların izleme için uygun bir haberleşme portu veya pulse kontak çıkışı bulunup bulunmadığı kontrol edilmeli eğer yok ise pulse çıkışı veya RS485 çıkışlı olanları ile değiştirilmelidir.
- Sahadaki şalter, kesici, makine durum bilgisi gibi kontak bilgileri PC ye taşınacak ise remote I/O lar ile bu işlem kolayca yapılabilir.
- Birden Fazla PC den veya internet üzerinden izleme yapılacak mı? Eğer bu özellik isteniyor ise Scada server ile birlikte ihtiyaca uygun sayıda PC client veya web client da kurulmalıdır.
Eğer sahada kompleks bir kontrol sistemi yok sadece izleme ve uzaktan kontrol işlemleri yapılacak ise RTU ve PLC kullanımı gereksizdir.
Enerji otomasyonlarının olmazsa olmazı enerji otomasyonu için özel olarak dizayn edilmiş bir otomasyon yazılımı ve iyi bir raporlama arayüzüdür. Eğer standart bir endüstriyel otomasyon yazılımı ile enerji otomasyonu yapmaya çalışırsanız hem gereksiz mühendislik yapar hem de sonuçta elde ettiğiniz projeden kullanıcılar mutlu olmaz. Bu nedenle enerji otomasyonu için dizayn edilmiş olan zenon energy edition gibi scada yazılımıı ile
Otomatik bara renklendirme
Arıza yeri tespiti
Dâhili trafo, jeneratör, kaynak, bara, kesici, ayırıcı tanımları
Dâhili enerji otomasyonu protokolleri (IEC61850, IEC101,103,104, Modbus, DNP, IEC62056)
Gibi işinizi kolaylaştıracak mühendisliği önceden yapılmış ara yüzlere sahip olursunuz.
Aynı şekilde kaydettiğiniz verilerden düzgün bir raporlama yapamıyorsanız sahadaki donanımınız ne kadar iyi olursa olsun sonuç yetersiz olacaktır. Günümüzün modern enerji otomasyonu uygulamalarında raporlamanın olmazsa olmazı ISO50001 olmuştur. Alacağınız enerji otomasyonu yazılımında eğer TUV sertifikalı ISO50001 var ise kaydettiğiniz verilerden tek tuş ile birçok raporlamayı kolayca elde edebilirsiniz. Zenon analyzer raporlama modülü bu konuda rakipsiz raporlamalar sunmaktadır.
- İki tarih-saat arası kayıtların sayısal dökümü ve grafik değişim eğrileri
- İki tarih-saat arası her bir noktanın toplam tüketim değerleri
- İki tarih-saat arası alarmların raporlanması
- Arıza noktası bulma ve izolasyon
- Karşılattırmalı tüketim raporları....
Tüm raporlardaki veriler tarih ve saat etiketli olmalıdır. Arıza noktası bulma, enerji kalitesi takibi gibi özel projelerde mili saniye mertebesinde saat hassasiyeti gerekebilir bu durumlarda uydu üzerinden net saat bilgisi alınıp sahadaki tüm röle ve analizörlerin saatleri senkron edilmelidir.
Enerji Otomasyonunun Faydaları ve Getirileri
- Sistemin PC üzerinden on-line olarak izlenmesi ve denetimi (kumandası)
- Bakım süresinin azaltılması yoluyla zaman ve işgücü tasarrufu,
- Tüketim noktalarının tespiti ve enerji tasarrufu önlemleri alınmasında öncülük
- Güvenli enerji, güç, yük dağıtım ve denetiminin sağlanması,
- Cezalı durumların önlenmesi. (Demand ve kompanzasyon)
- İnsan hatasına yer vermeyecek şekilde manevralar yapılaması
- Sisteme yapılan müdahalelerin kayıt altında tutulması
- Sahadaki alarmlardan anında haberdar olunması ve kaydedilmesi
- Üretimdeki enerji maliyetlerinin çıkartılması ve enerji tüketimlerinin kaydı
- Arızalı noktalardan anında haberdar olunarak izole edilmesi ve müdahale
- Arıza riski olan noktaların tespiti ve önceden önlem alınması
- Sahadaki ekipmanlar tarafından ölçülen değerlerin (akım, gerilim, güç, enerji, THD vs..) tek tek aynı anda izlenmesi çok zor ve zahmetli olduğundan tüm bunların aynı anda tek ekranda izlenebilmesi
- Sistemin işleyişi (şalter pozisyonları vs..) bilgi sahibi olma
- Ölçümlerin kaydı
- Kayıtlarından bir tuş yardımı ile otomatik grafik ve sayısal raporlaması
- Sistemi besleyen enerji kalitesinin takibi (harmonikler, transientler, flicker, nötr-torak arası potansiyel farkı takibi...)
Enerji otomasyonunun Genel Yapısı
Enerji otomasyonu; aşağıdaki temel elemanlardan meydana gelir.
1- Enerji analizörü
2- Su-Gaz-Kalorimetre Sayacı
6- Transducer, switch, sensör, DC güç kaynağı, otomasyon panosu
7- Server (lar)
8- Yazıcı (lar)
9- GPS Saati
Sahadaki cihazlar ile PC de çalışan scada yazılımının haberleşmesi farklı yollarla olabilir. Bunlar;
- RS232/RS485 gibi seri iletişim portu
- Radyo modem üzerinden (wireless)
Ancak bunlar arasında en etkili ve hızlı haberleşme yöntemi Ethernet tir. Cihaz sayısının fazla olduğu projelerde ethernet kullanılması ekrandaki verilerin değişim hızını arttıracağından tercih edilmelidir. Böylece bir alarm limit değeri ayarlandığında geciken değerlerden doğru alarm alınamaması gibi durumlar ortaya çıkmayacaktır.