Pomiar zużycia energii w procesach produkcyjnych. Energia elektryczna zmierzona na produkcji.

Faktura za energię pokazuje koszt całego punktu poboru, ale nie odpowiada na pytanie, ile prądu zużyła konkretna linia, chłodnia czy sprężarkownia, jaki jest koszt energii konkretnej maszyny oraz ile wynosi koszt energii na sztukę produktu. To pokazuje jak ważny jest pomiar zużycia energii. Bez opomiarowania produkcji wzrost rachunku można błędnie przypisać cenie energii, chociaż jego przyczyną był dłuższy postój, praca urządzeń w gotowości, większa liczba braków albo spadek wydajności procesu.

Energia elektryczna zmierzona na produkcji pozwala przypisać zużycie do miejsc, w których faktycznie powstaje. Po połączeniu danych pomiarowych z liczbą dobrych produktów i zasadami rachunku kosztów firma może wyznaczyć pełny energetyczny składnik jednostkowego kosztu wytworzenia. Nie jest to jednak automatycznie cały koszt produktu — ten obejmuje również materiały, pracę, amortyzację, utrzymanie ruchu i koszty wydziałowe.

Jeden licznik główny nie pokaże kosztu maszyny

Licznik w punkcie poboru energii jest potrzebny do rozliczenia obiektu. Pokazuje łączny pobór, lecz nie rozdziela go pomiędzy produkcję, magazyn, biura, wentylację i media pomocnicze. Dlatego opomiarowanie produkcji warto budować warstwowo:

1. punkt poboru energii lub cały zakład;
2. budynek, hala albo pomieszczenie;
3. linia lub gniazdo technologiczne;
4. kluczowa maszyna i urządzenia bezpośrednio związane z procesem;
5. instalacje wspólne, np. sprężone powietrze, chłodzenie, wentylacja, odpylanie i oświetlenie.

Pomiar zużycia energii - jak często mierzyć energię na produkcji?

Interwał 15-minutowy jest użyteczny do obserwowania profilu obciążenia, mocy oraz kosztów całego obiektu. Nie zawsze wystarczy jednak do analizy krótkiego cyklu maszyny. Jeśli operacja trwa kilkadziesiąt sekund lub kilka minut, potrzebne mogą być dane o większej częstotliwości albo pomiar energii przypisanej do konkretnego cyklu i stanu pracy.

Opomiarowanie maszyn produkcyjnych nie wystarczy. Ważna jest również jakość danych. Przed rozpoczęciem kalkulacji należy sprawdzić przekładnie przekładników, kierunek i kolejność faz, synchronizację czasu, kompletność odczytów oraz zgodność sumy podliczników z licznikiem nadrzędnym. Różnica nie zawsze oznacza błąd — może obejmować odbiorniki nieopomiarowane i straty — ale powinna być wyjaśniona.

Jeżeli pomiary mają służyć rozliczeniom pomiędzy odrębnymi podmiotami, trzeba zweryfikować wymagania prawne i metrologiczne dla urządzeń oraz przyjętego sposobu rozliczeń. System do wewnętrznej analizy zarządczej może mieć inny cel i zakres niż układ rozliczeniowy operatora.

System zarządzania energią

Sama liczba kWh nie pokaże, czy proces działa efektywnie. Do każdego okresu pomiarowego należy dołączyć informacje takie jak:

1. czas pracy, postoju, rozruchu i przezbrojenia;
2. liczba wszystkich sztuk, dobrych produktów oraz braków;
3. typ produktu, receptura, partia lub format;
4. prędkość linii i wykorzystanie jej zdolności;
5. temperatura, ciśnienie albo inne parametry wpływające na proces;
6. udział instalacji wspólnych przypadający na daną linię.

Dzięki temu można odróżnić większe zużycie wynikające ze wzrostu produkcji od pogorszenia energochłonności. Wskaźnik kWh na sztukę powinien być porównywany dla podobnych produktów i warunków pracy. Mieszanie różnych receptur, formatów albo zmian obciążenia może prowadzić do fałszywych wniosków.

Jak przypisać koszt sprężarkowni, chłodzenia i innych mediów?

Energię zużytą bezpośrednio przez maszynę można przypisać do jej zlecenia lub czasu pracy. Więcej uwagi wymagają instalacje wspólne. Ich koszt powinien być rozdzielany przy użyciu mierzalnego czynnika, który ma związek z poborem:

1. sprężone powietrze — według zmierzonego przepływu, a gdy nie ma przepływomierzy, według zweryfikowanego zapotrzebowania i czasu pracy;
2. chłodzenie — według energii chłodniczej, obciążenia lub udziału odbiornika w czasie;
3. wentylacja i odpylanie — według strefy, czasu pracy lub aktywności obsługiwanej linii;
4. oświetlenie — według powierzchni i godzin użytkowania;
5. transformacja i infrastruktura wspólna — według przyjętej w firmie, konsekwentnej reguły kosztowej.

Dzielenie wszystkich kosztów wspólnych wyłącznie proporcjonalnie do kWh maszyn jest proste, ale nie zawsze odzwierciedla przyczynę ich powstawania. Reguły alokacji powinny być opisane i stosowane tak samo w kolejnych okresach.

Modelowy jednostkowy koszt energii produktu. Jak obliczyć energetyczny składnik kosztu produktu?

Przeprowadźmy symulację kalkulacji kosztu energii produktu. Załóżmy, że w miesiącu linia A:

1. zużyła bezpośrednio 18 000 kWh;
2. otrzymała 3500 kWh udziału sprężarkowni i 2500 kWh udziału chłodzenia;
3. miała zmienny koszt energii przyjęty na poziomie 0,76 zł/kWh;
4. otrzymała 3600 zł pozostałych kosztów energetycznych zgodnie z rachunkiem kosztów firmy;
5. wyprodukowała 84 000 sztuk, w tym 80 000 dobrych i 4000 braków.

Łączne zużycie przypisane do linii: 18 000 + 3500 + 2500 = 24 000 kWh.

Koszt energii: 24 000 kWh × 0,76 zł/kWh + 3600 zł = 21 840 zł.

Energia na dobrą sztukę (kWh na sztukę): 24 000 kWh ÷ 80 000 = 0,300 kWh.

Jednostkowy koszt energii dobrej sztuki: 21 840 zł ÷ 80 000 = 0,273 zł.

Koszt energii zużytej na braki nie znika. Jeżeli firma kalkuluje koszt dobrej sztuki, pozostaje on w kosztach procesu i zwiększa wynik przypadający na produkty sprzedawalne. Dokładny sposób ujęcia braków powinien być zgodny z zasadami rachunku kosztów stosowanymi w przedsiębiorstwie.

Kwota 0,76 zł/kWh jest założeniem modelowym, a nie stawką rynkową. W praktyce koszty zmienne należy przypisać według czasu zużycia i warunków umowy. Opłaty zależne od mocy, stałe składniki dystrybucji oraz koszty wspólnej infrastruktury wymagają osobnej reguły. Nie wszystkie elementy faktury rosną proporcjonalnie do kWh.

Od kosztu energii do pełnego kosztu wytworzenia.

Opomiarowanie pozwala policzyć pełny energetyczny składnik kosztu produktu: energię maszyny, przypisany udział instalacji pomocniczych i odpowiednią część pozostałych kosztów energetycznych. Pełny jednostkowy koszt wytworzenia produktu powstaje dopiero po dodaniu między innymi:

1. materiałów bezpośrednich i opakowań;
2. pracy bezpośredniej;
3. amortyzacji albo kosztu wykorzystania maszyny;
4. utrzymania ruchu, narzędzi i kontroli jakości;
5. kosztu braków i przeróbek;
6. uzasadnionej części kosztów wydziałowych.

Takie rozróżnienie jest ważne przy wycenie produktu. Dane energetyczne zwiększają dokładność kalkulacji, lecz nie powinny być przedstawiane jako kompletny rachunek kosztów bez połączenia z systemem finansowo-produkcyjnym.

Jakie decyzje wspiera opomiarowanie produkcji?

Prawidłowo zebrane dane pozwalają porównać energochłonność zmian, produktów i maszyn, wykryć pobór podczas postoju, ocenić koszt rozruchów oraz sprawdzić efekt modernizacji. Nietypowy wzrost zużycia może być sygnałem do diagnostyki technicznej, ale sam w sobie nie potwierdza awarii — wymaga zestawienia z parametrami procesu i oceną utrzymania ruchu.

Profil obciążenia pomaga również planować harmonogram produkcji i inwestycje. Pokazuje, kiedy występują szczyty mocy, jaka część zapotrzebowania przypada na godziny dzienne oraz czy własne źródło energii miałoby odbiorców w czasie produkcji. Dzięki temu opomiarowanie staje się wspólnym źródłem danych dla produkcji, finansów, utrzymania ruchu i zespołu odpowiedzialnego za energię.

HOBO Systems opisuje monitoring danych z obiektów i maszyn w ramach systemu zarządzania energią AIFLO. Jeżeli firma chce połączyć pomiary ze spersonalizowanymi raportami kosztów linii i produktów, warto sprawdzić również zakres doradztwa energetycznego. Punktem wyjścia do weryfikacji rozliczeń całego zakładu może być natomiast audyt kosztów energii elektrycznej.