Integracja i interpretacja

Dokładne dane o zużyciu energii są fundamentem każdej skutecznej strategii mającej na celu poprawę efektywności energetycznej. Bez szczegółowej wiedzy na temat tego, gdzie i jak energia jest wykorzystywana, trudno podejmować świadome decyzje o optymalizacjach i inwestycjach.

Z doświadczenia, które zdobywałem zarówno jako zamawiający, jak i dostawca, wynika, że systemy zarządzania energią cieszą się ogromną popularnością i popyt na tego rodzaju rozwiązania stale rośnie. Do głównych zadań EMS (Energy Management System) należy przede wszystkim agregacja danych z różnych części obiektu, takich jak sekcje związane z:

• chłodnictwem,
• klimatyzacją,
• wentylacją,
• oświetleniem,
• oraz innymi obszarami istotnymi ze względu na specyfikę obiektu.

Parametry weryfikowane przez system to nie tylko zużycie energii i pobór mocy chwilowej, ale również sieciowe, takie jak wartość i częstotliwość napięcia, natężenie na poszczególnych fazach czy też współczynniki mocy. Takie systemy agregują bardzo dużą ilość danych energetycznych służących do redukcji zużycia energii oraz optymalizacji kosztów.

Systemy monitorujące parametry energetyczne tworzą doskonałą synergię z tymi zarządzającymi automatyką budynkową. Coraz częściej można spotkać narzędzia, które integrują pracę magazynów energii z instalacjami OZE.

Ich celem jest optymalizacja harmonogramów cyklów ładowania, przy uwzględnieniu profilu produkcji energii danego źródła w ciągu doby, a także  warunków rynkowych i cen energii w poszczególnych godzinach.

Dane z systemów umożliwiają nie tylko identyfikację obszarów o największym potencjale oszczędnościowym, ale także monitorowanie postępów i ocenę efektów wdrożonych zmian. W rezultacie można nie tylko obniżyć koszty operacyjne firmy, ale również zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko i emisję CO2, co ma istotne znaczenie w raportowaniu ESG.

Niezwykle istotną kwestią jest fakt, że samo wprowadzenie systemów wspomagających optymalizację zużycia mediów w obiekcie to nie wszystko. Nawet te najbardziej rozbudowane, zbierające ogrom danych, przysłużą nam się tylko wtedy, gdy będziemy na bieżąco z nimi pracować i je analizować. Kluczowe jest nie tylko posiadanie systemu, ale także interpretacja i podejmowanie działań na podstawie danych, które on agreguje.

Aktualne wyzwania w Polsce

Analizując obraz polskiego rynku, należy wziąć pod uwagę świadomość użytkowników systemów do zarządzania energią – rośnie ona w bardzo szybkim tempie. Nie bez znaczenia jest tutaj aspekt ekonomiczny. Ogromna dynamika rynku energii w ostatnich latach spowodowana była takimi czynnikami, jak decyzje polityczne, wydarzenia o charakterze geopolitycznym, narastające konflikty czy też pandemia. Zjawiska te stały się katalizatorem zmian w kwestii budowania świadomości energetycznej, śledzenia trendów i wskaźników rynkowych.

Oceniając aktualny poziom wiedzy, patrzę przez pryzmat dużych przedsiębiorców. Gdy zaczynałem pracę w branży efektywności energetycznej i pracowałem jako dostawca rozwiązań, zdarzali się klienci, którzy nie posiadali żadnego systemu, a swoją wiedzę energetyczną czerpali z dokumentów rozliczeniowych. Obecnie jest to rzadkością.

Jakość systemów również jest coraz lepsza. Nie tylko w kwestii technologii agregowania parametrów, ale też w takich aspektach, jak ich wizualizacja, stosowanie automatycznych powiadomień czy wykorzystanie rozbudowanych algorytmów, a nawet mechanizmów opartych na sztucznej inteligencji. Jest to szczególnie istotne w przypadku przedsiębiorstw posiadających rozbudowaną sieć, w skład której potrafią wchodzić setki, a nawet tysiące obiektów na terenie całego kraju, jak i sąsiednich państw.

Potrzebujemy algorytmów, które potrafią wyśledzić anomalie. Sztuczna inteligencja, która jest tak szeroko dyskutowanym zjawiskiem w dzisiejszych czasach, jest bardzo przydatna i rzeczywiście coraz więcej firm implementuje rozwiązania na niej oparte.

Rynek energii dynamicznie się zmienia i trzeba nadążać za tempem tej rewolucji. Mowa tu nie tylko o zmianie poziomów cenowych, ale także nowościach w prawie energetycznym czy wprowadzanych przez operatorów systemów dystrybucyjnych, spółek obrotu energią lub też operatora sieci przesyłowej.

Jednym z przykładów zmian jest podlegająca stałej analizie opłacalność OZE. Gdy cena rynkowa energii była na stosunkowo niskim poziomie, automatycznie wydłużało to okres zwrotu inwestycji, zwłaszcza przy początkowo niższej efektywności systemów oraz bez wdrażanych później programów wsparcia. W swojej pracy zdarzało mi się analizować opracowania i wyliczenia opłacalności wykazujące okres zwrotu na poziomie siedmiu, ośmiu, 10 lat – oczywiście różnice zależne były od systemu i technologii. Aktualnie, choćby z uwagi na wyższą sprawność źródeł oraz inny poziom cenowy technologii, jak i energii na rynku, okres zwrotu z takich inwestycji uległ znacznemu skróceniu.

Dobra komunikacja między energy managerem a zarządem

W pracy z systemem należy sobie zdawać sprawę, że to, co jest dobre pod kątem efektywności energetycznej, czyli obniżenia zużycia energii, nie zawsze musi być opłacalne pod kątem rentowności biznesu, który prowadzimy. Najważniejsza jest w takich przypadkach analiza realnego wpływu wdrożonych działań energooszczędnych na wszystkie obszary, takie jak:

• komfort i bezpieczeństwo użytkowników obiektów,
• awaryjność,
• cykl życia urządzeń,
• utrzymanie atrakcyjnego wyglądu obiektu,
• rentowności biznesu (wskaźniki sprzedażowe, transakcyjne i inne).

Aktualne rozwiązania technologiczne pozwalają zbierać dane bezpośrednio ze sterowników poszczególnych urządzeń czy też całych systemów związanych z ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją, a także o sterownikach oświetlenia i całych liniach technologicznych czy produkcyjnych. W przypadku braku możliwości technicznych na skomunikowanie ze sterownikami istnieje opcja rozszerzenia układu pomiarowego o dodatkowe podliczniki energii mierzące określone parametry z interesujących nas sekcji.

Przesyłanie danych najczęściej odbywa się za pośrednictwem protokołu GSM lub z wykorzystaniem lokalnej sieci internetowej. Informacje mogą trafiać na środowisko chmurowe, gdzie są dalej odpowiednio grupowane, przypisywane, wizualizowane i archiwizowane.

Warto zwrócić uwagę na bezpieczeństwo – szyfrowanie danych musi iść w parze z możliwością dysponowania nimi i udostępniania ich upoważnionym podmiotom trzecim. Elastyczność wizualizacji i grupowania danych jest również pomocna przy zmieniających się wymogach raportowania.

Często dane energetyczne wymagają korelacji z warunkami otoczenia: temperaturą, wilgotnością, nasłonecznieniem. W zakładach produkcyjnych mierzy się także inne kluczowe media, takie jak przepływ sprężonego powietrza, gazu czy też wody.

Gdy zbierzemy te wszystkie aspekty, tworzy się gigantyczna liczba danych, którą trzeba przechowywać i przesyłać w szybki, bezpieczny i ustandaryzowany sposób.

Zalecana systematyka analizy danych a rodzaj obiektu

W obiektach handlowych, usługowych standardem są odczyty piętnastominutowe z uwagi na tożsamy interwał czasowy pomiarów dokonywanych przez OSD. Często takie dane agreguje się w pełne godziny po to, by przygotowywane wykresy i wizualizacje były bardziej czytelne.

Takie rozwiązanie nie sprawdza się jednak w obiektach przemysłowych, gdzie niezbędna jest większa częstotliwość pomiarów. Pojawia się więc pytanie, jak utrzymać większą częstotliwość odczytów przy jednoczesnym uporządkowaniu danych i wizualizowaniu ich w czytelny sposób.

W takich sytuacjach bardzo pomocna staje się automatyzacja wstępnej analityki, opracowanie algorytmów predykcyjnych, modelów porównawczych i raportów zdarzeń. To klucz do sukcesu. Należy jednak pamiętać, że proces tworzenia metodyki jest bardzo złożony i wymaga indywidualnego podejścia nawet w przypadku obiektów sieciowych.

Korzyści z wykorzystania systemów telemetrycznych

Przy rozważaniu efektywności wdrożenia systemów do zarządzania zużyciem energii należy wziąć pod uwagę, że jest ona zależna od tego, w jakim stopniu zoptymalizowany jest obiekt. Gdy poziom zautomatyzowania jest bardzo wysoki i nie występują kwestie dodatkowych opłat dystrybucyjnych, potencjał dalszej optymalizacji jest znacząco niższy niż w przypadku obiektów dopiero zaczynających proces poprawy efektywności. Należy jednak pamiętać, że nawet w przypadku właściwie funkcjonujących budynków kontrola wyników na bieżąco jest więcej niż wskazana.

Miałem przyjemność brać udział w projekcie, w którym klient sieciowy, mający blisko 400 obiektów w całej Polsce, w trzecim roku projektu osiągnął poziom redukcji zużycia energii w porównaniu do stanu wyjściowego o 15%. Wynik uwzględniał warunki pogodowe oraz zmienny charakter prowadzonego biznesu. Redukcja była możliwa dzięki wdrożeniu polityk oszczędnościowych i opracowywaniu konkretnych zmian w sposobie wykorzystania urządzeń na obiekcie. Efekty były mierzone na podstawie danych zbieranych przez zainstalowany system.

Czym się kierować, wybierając dostawcę systemów?

Decydując się na dany system, dobrze upewnić się, że będzie on miał możliwość przyszłej rozbudowy. Nigdy nie wiadomo, jak przedsiębiorstwo się rozwinie, z jakimi wyzwaniami będzie musiało się mierzyć. Dlatego warto dostosować decyzję do swoich potrzeb.

Ważna jest rzetelność zbieranych informacji i cykliczne porównywanie danych z systemu z równoległym źródłem – np. wskazaniami na dokumentach rozliczeniowych. Kolejną ważną kwestią jest bezpieczeństwo: sposób i miejsce przechowywania oraz archiwizowania danych, a także technologia przesyłu danych powinny odpowiadać standardom przyjętym w danej organizacji. Wiele firm ma określone procedury, w jaki sposób dane mogą być transportowane i udostępniane. Warto kierować się elastycznością dostawcy, np. w kwestii wizualizacji danych. Może okazać się, że mamy specyficzne potrzeby związane z raportowaniem lub że weszły w życie nowe przepisy prawa unijnego lub krajowego. W tej sytuacji warto współpracować z kimś, kto rozumie konieczność zmiany w ustaleniach np. dotyczących gradacji danych.

Korelacja danych z czynnikami zewnętrznymi

W ogromnej liczbie obiektów znaczny wpływ na zużycie energii ma temperatura zewnętrzna, a więc wykorzystanie urządzeń grzewczych i systemów chłodniczych. Wyzwaniem jest użytkowanie systemów HVAC w okresie letnim i zimowym. Klimatyzacja to świetne urządzenie, ale dla efektywności energetycznej – ogromne wyzwanie. Podróżując po kraju w okresie letnim, można napotkać na sytuację, gdy różnica temperatur panujących na zewnątrz i wewnątrz obiektu jest bardzo duża i wchodząc do danego obiektu, odczuwamy chłód. Analogicznie, często zimą staramy się utrzymać w obiekcie temperaturę powietrza na wysokim poziomie. To ogromny wydatek energetyczny. Warto pod tym względem dążyć do optymalnego, z ekonomicznego i użytkowego z punktu widzenia, rozwiązania.

W tym kontekście bardzo korzystne jest zbudowanie modelu analitycznego, który wykaże, jak wrażliwy jest nasz obiekt nie tylko na temperaturę, ale też inne zmieniające się warunki pogodowe, takie jak opady i nasłonecznienie. Te czynniki mogą mieć istotny wpływ na wykorzystywanie systemów, takich jak ogrzewanie podłogowe (np. aby przyspieszyć proces wysuszania podłogi) czy też oświetlenie, zwłaszcza jeżeli obiekt posiada wiele przestrzeni przeszklonych.

Kolejny ważny aspekt to liczba pracowników i klientów w obiekcie. Aktualnie można zauważyć trend niższego zużycia energii w przestrzeniach biurowych ze względu na dużą liczbę pracowników na tzw. home office. Również kwestie związane ze zbliżającymi się świętami, długimi weekendami mogą wpływać na ruch w obiektach. W przypadku handlowych, które posiadają programy promocyjne w określone dni tygodnia, występuje większa liczba transakcji, co przekłada się również na zużycie energii.

Podsumowanie

Efektywność energetyczna nie jest osiągalna bez kompleksowego monitorowania i analizy danych. Kluczowe elementy, takie jak optymalizacja zużycia energii, zarządzanie mocą czynną, inwestycje w odnawialne źródła energii czy redukcja opłat dystrybucyjnych, wymagają wsparcia zaawansowanych systemów telemetrycznych, które gromadzą i analizują dane z obszarów, takich jak systemy HVAC, chłodnictwo, oświetlenie i inne sekcje zależne od charakteru obiektu.

Rosnąca świadomość energetyczna w przedsiębiorstwach przekłada się na coraz powszechniejsze wdrażanie systemów zarządzania energią. Integrują się one z automatyką budynkową i wykorzystują algorytmy sztucznej inteligencji (w jakim celu?). W kontekście polskiego rynku dynamiczne zmiany ekonomiczne i regulacyjne podkreślają konieczność ciągłej aktualizacji wiedzy oraz elastyczności w adaptacji technologii.

Istotne jest, aby te systemy były nie tylko technologicznie zaawansowane, ale również bezpieczne i elastyczne – by dostosowywały się do zmiennych wymogów regulacyjnych. Skuteczna interpretacja i wykorzystanie danych umożliwiają firmom znaczącą redukcję kosztów operacyjnych oraz emisji CO2, wspierając ich dążenie do zrównoważonego rozwoju.