كفاءة الطاقة في القطاع الصناعي: كيف يمكن خفض استهلاك الطاقة في المصنع؟

تعريف كفاءة الطاقة: ما هي كفاءة الطاقة الصناعية؟

يشير مصطلح «كفاءة الطاقة الصناعية» إلى قدرة مصنع ما أو عملية ما أو جهاز ما على الحفاظ على مستوى إنتاجه أو تحسينه مع استهلاك كمية أقل من الطاقة.

وتستند هذه العملية في المقام الأول إلى قياس استهلاك الطاقة بهدف تحديد المعدات والعمليات والمرافق الأكثر استهلاكًا للطاقة. وبذلك يمكن رصد استهلاك الكهرباء والغاز والبخار والهواء المضغوط والمياه والطاقة الحرارية بشكل منفصل للكشف عن الانحرافات والفقدان ومجالات توفير الطاقة.

ويتم تحسين كفاءة الطاقة بعد ذلك من خلال إجراءات محددة الأهداف، مثل: القياس والقياس الفرعي، ومتابعة مؤشرات الأداء الطاقي (IPE)، وتحسين العمليات، والتنظيم، وتغيير سرعة المحركات، وتحليل الاحتراق، وتحسين المرافق الصناعية.

الهدف هو خفض استهلاك الطاقة وتكاليفها على المدى الطويل دون المساس بالإنتاجية أو الجودة أو سلامة المنشآت.

لماذا تُعد كفاءة الطاقة أمرًا مهمًا في الصناعة؟

أصبحت كفاءة الطاقة مسألة بالغة الأهمية بالنسبة للشركات الصناعية، لأنها تتيح خفض تكاليف الطاقة، وتحسين القدرة التنافسية، والحد من الأثر البيئي لأنشطة الإنتاج.

في القطاع الصناعي، يرتبط استهلاك الطاقة بالعديد من المكونات: المحركات، والمضخات، والمراوح، والضواغط، والغلايات، والأفران، وأنظمة التدفئة والتبريد، وإنتاج البخار، والهواء المضغوط، وغيرها من المرافق الصناعية. وتتيح المعرفة الأفضل بهذه الاستخدامات تحديد المكونات الأكثر استهلاكًا للطاقة وتركيز إجراءات التحسين على المجالات التي تحقق أكبر قدر من المكاسب.

كما أن تحسين الأداء الطاقي لموقع صناعي يساهم في التحكم بشكل أفضل في تكاليف الإنتاج، والحد من التعرض لتقلبات أسعار الطاقة، وتعزيز مرونة المنشآت. وأخيرًا، يتيح قياس الاستهلاك ومتابعته التحقق من الوفورات المحققة ودمج إجراءات كفاءة الطاقة في نهج التحسين المستمر.

لمزيد من المعلومات، اطلع أيضًا على نصائحنا حول تقليل نفقات الطاقة في المصنع وتحديد العوامل الرئيسية لتوفير الطاقة في موقع صناعي.

يتعين على الشركات الصناعية دمج كفاءة الطاقة في إطار تنظيمي ومعياري يزداد تنظيماً يوماً بعد يوم. والهدف من ذلك هو التحكم بشكل أفضل في استهلاك الطاقة، وخفض الانبعاثات، ووضع نهج للتحسين المستمر.

المعيار ISO 50001 هي المرجع الرئيسي لتنظيم نظام إدارة الطاقة. فهي تساعد الشركات على تحديد الأهداف، ومراقبة استهلاكها، وقياس مؤشرات أداء الطاقة (IPE)، وتوجيه إجراءات التحسين.

أنظمة قياس الطاقة

• قياس استهلاك الكهرباء لقياس استهلاك الكهرباء، وكشف الحالات الشاذة، وتحديد ذروات الاستهلاك.
• قياس استهلاك الغاز لمراقبة استهلاك الغاز الطبيعي والغازات القابلة للاحتراق الأخرى المستخدمة في العمليات الصناعية.
• قياس استهلاك المياه لقياس كميات الاستهلاك، وتحسين الاستخدامات، وكشف التسربات.
• قياس استهلاك الهواء المضغوط لمراقبة استهلاك الهواء، وكشف التسربات، وتحسين كفاءة المنشآت الهوائية.
• قياس الطاقة الحرارية  لقياس البخار والماء الساخن والسوائل الحرارية وتقييم أداء الغلايات وشبكات التوزيع.

أنظمة تحسين العمليات الصناعية

• أجهزة تحليل الاحتراق عالية الدقة، ولا سيما أجهزة تحليل الأكسجين، من أجل التحكم في عملية الاحتراق، ومراقبة الانبعاثات، وكشف الانحرافات، وتحسين كفاءة الطاقة في المعدات الحرارية.
• منظمات الطاقة SCR، لتكييف الطاقة الكهربائية بدقة مع احتياجات العملية، والحد من الاستهلاك غير الضروري، وتحسين استقرار المنشآت.

من خلال الجمع بين القياس وقياس استهلاك الطاقة وتحسين العمليات، يتوفر للصناعيين بيانات موثوقة لتحديد المجالات التي تستهلك الكثير من الطاقة، وتعديل منشآتهم، والتحقق من وفورات الطاقة المحققة. ويتيح هذا النهج خفض تكاليف التشغيل مع تحسين الأداء في مجالي الطاقة والبيئة في الموقع.

يتيح إنشاء نظام لإدارة ومتابعة الأداء في مجال الطاقة تجميع بيانات الاستهلاك في مكان واحد، ومتابعة تطورها، وتحديد حالات الاستهلاك المفرط للطاقة بسرعة.

ولكي يكون هذا النظام فعالاً، يجب أن يعتمد على بيانات موثوقة مستمدة من أجهزة القياس والعدادات، ثم تنظيمها وفقاً لـمؤشرات أداء الطاقة (IPE) تتناسب مع الاستخدامات والعمليات ومستوى الإنتاج.

يمكن أن يشمل الرصد، على وجه الخصوص، الكهرباء والغاز والبخار والهواء المضغوط والمياه أو الطاقة الحرارية. ويتيح تحليل هذه البيانات مقارنة الأداء على مدار الوقت، وكشف الانحرافات، وتحديد أولويات إجراءات التحسين.

وبالاقتران مع لوحات المؤشرات وأدوات المراقبة والتدقيق في استهلاك الطاقة، تتيح هذه المقاربة إدارة الأداء في مجال الطاقة على المدى الطويل، والتحقق من وفورات الطاقة المحققة، ودمج الإجراءات المتخذة في إطار نهج التحسين المستمر.

يتمثل تحسين العمليات الصناعية في تكييف تشغيل المعدات مع الاحتياجات الفعلية للإنتاج بهدف تقليل الاستهلاك غير الضروري مع الحفاظ في الوقت نفسه على جودة المنشآت وإنتاجيتها وتوافرها.

ويمكن أن تشمل على وجه الخصوص تنظيم درجات الحرارة والضغط ومعدلات التدفق، وتعديل الطاقة الكهربائية، وتحسين عملية الاحتراق، أو حتى تعديل سرعة المحركات والمضخات والمراوح.

تتيح أنظمة الأتمتة والتحكم ضبط معلمات التشغيل بشكل مستمر وفقًا للظروف الفعلية للعملية. أجهزة تنظيم درجة الحرارة، ومنظمات الطاقة، و محولات السرعة إلى الحد من الاستهلاك الزائد وتحسين كفاءة الطاقة للمعدات.

بالاقتران مع البيانات المستمدة من قياس استهلاك الطاقة وأجهزة القياس، تتيح هذه الحلول مقارنة الأداء، وكشف الانحرافات، وقياس وفورات الطاقة المحققة بعد التحسين.

يمكن أن يُشكل دمج مصادر الطاقة المتجددة عنصراً مكملاً لاستراتيجية كفاءة الطاقة الصناعية، من خلال تقليل حصة الطاقة التقليدية التي يستهلكها الموقع. وبذلك، يمكن للطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية واستعادة الطاقة أن تسهم في تقليل البصمة الطاقية الإجمالية للمنشأة.

من أجل إدارة هذه الإمدادات بفعالية، من المهم قياس الطاقة المنتجة والمستهلكة، وربما المعاد ضخها، بشكل منفصل، ثم مقارنة هذه البيانات بالاحتياجات الفعلية للموقع. تتيح أنظمة قياس الطاقة تتبع هذه التدفقات وتقييم المساهمة الفعلية للطاقة المتجددة في الأداء الطاقي الإجمالي.

يتيح تحسين كفاءة استخدام الطاقة للصناعيين خفض استهلاكهم للطاقة وتكاليف التشغيل والانبعاثات المرتبطة بأنشطتهم في آن واحد.

من خلال خفض احتياجاتها من الكهرباء والغاز والبخار أو الوقود، تقلل الشركات من اعتمادها على الطاقة وتحد من انبعاثات غازات الدفيئة المرتبطة بتشغيل منشآتها.

كما يتيح قياس الاستهلاك ومتابعة مؤشرات الأداء في مجال الطاقة تقييم التقدم المحرز، وتحديد الانحرافات، والتحقق من فعالية الإجراءات المتخذة على مدار الوقت.

وبذلك، تساهم كفاءة الطاقة في التوفيق بين الأداء الصناعي، والسيطرة على التكاليف، والحد من الأثر البيئي، في إطار نهج التحسين المستمر.

يتيح الاستثمار في كفاءة الطاقة خفض تكاليف التشغيل على المدى الطويل مع تحسين أداء المنشآت الصناعية. ومع ذلك، يجب أن يأخذ اختيار الإجراءات في الاعتبار تكلفة الاستثمار، والوفورات المتوقعة في الطاقة، وفترة استرداد الاستثمار.

هناك عدة حلول يمكن أن تساهم في تمويل مشروع ما: المساعدات الحكومية، والقروض، والتأجير التمويلي، والتمويل من قبل مستثمرين خارجيين، أو الآليات المرتبطة بـ شهادات توفير الطاقة (CEE) عندما تكون العملية مؤهلة لذلك.

قبل الاستثمار، يُوصى بإجراء تحليل تقني واقتصادي لمقارنة الحلول المختلفة وإعطاء الأولوية لتلك التي توفر أفضل توازن بين توفير الطاقة وتكلفة الاستثمار والموثوقية والعائد على الاستثمار.

ويمكن أن تشمل المشاريع، على وجه الخصوص، قياس استهلاك الطاقة، وأجهزة القياس، ومحركات السرعة المتغيرة، وتحسين عملية الاحتراق، والتحكم، أو حتى تحسين المرافق الصناعية.

تعتمد كفاءة الطاقة في القطاع الصناعي بشكل متزايد على الجمع بين التدابير الموثوقة ومؤشرات أداء الطاقة والأتمتة وأدوات المراقبة القادرة على تحديد الانحرافات ومصادر التوفير بسرعة.

يتيح ازدهار«الثورة الصناعية الرابعة» وأجهزة الاستشعار المتصلة وتحليل البيانات للصناعيين فهم استهلاكهم بشكل أفضل وتعديل طريقة تشغيل المعدات وفقًا للاحتياجات الفعلية للإنتاج.

لذلك، فإن النهج الفعال يتمثل في قياس استهلاك الطاقة وتحليله وإدارته ثم تحسينه على المدى الطويل، مع تحقيق التوازن بين الأداء الصناعي والسيطرة على التكاليف والحد من الأثر البيئي.

تدعم شركة «فوجي إلكتريك» الشركات الصناعية في هذا المسار من خلال حلولها في مجالات الأجهزة القياسية، وقياس استهلاك الطاقة، وتحليل الاحتراق، والتنظيم،والأتمتة ، وتدقيق كفاءة الطاقة.