שש דרכים להורדת הצריכה באנרגיה - צו השעה

הורדת הצריכה באנרגיה הנה צו השעה. מפעלים שלא יתנו את הדעת לסוגיה זו ולא ינקטו צעדים לקיצוץ בהוצאות אלו, צפויים למצוא עצמם על פי תהום. רבות נכתב על מחירי האנרגיה, על העלייה במחירי חומרי הגלם, על בעיית שערי המטביע שמקשה על היצוא ונותנת יתרון למתחרים שמעבר לים. כן נכתב רבות על הגלובליזציה והורדת מכסים - שינויים המאפשרים מסחר חופשי ברחבי העולם. כל אלו מחייבים את התעשייה הישראלית להתייעל ולהשתכלל. 

המשק הישראלי מאופיין באנומליה: מצד אחד יכולת טכנולוגית גבוהה, אבל מצד שני חסך ביישום טכנולוגיות חדישות בתעשייה המסורתית. 

במאמר זה נסקור בפני הקורא מושגים ומערכות טכנולוגיות  שיאפשרו לו להתמודד ולהתכונן בהצלחה אל האתגרים בפניהם הוא נדרש להתמודד. הטכנולוגיות המתוארות במאמר זה קיימות ומוכרות לחוגים מסוימים בתעשייה. חלקם של המפעלים עושה בהן שימוש, ובחלקם האחר- עדיין קיים חסך רב.

מיזוג אוויר

מיזוג האוויר הנו צרכן ובזבזן האנרגיה הגדול ביותר במשק הישראלי. המשק הישראלי המודרני עדיין לוקה בחסך בכל הקשור למודעות לנושא.

ביקרתי לא מכבר באחד מבתי החולים שבמרכז הארץ, בו הותקנה מערכת בקרת מיזוג אוויר מרכזית. המערכת לא פעלה היטב, וכאיש מקצוע הבחנתי מיד כי גם החימום וגם הקירור פעלו יחדיו, בשעה שבחוץ היה מזג אוויר יפה. מערכת בקרה מודרנית יודעת לבקר את מערכות מיזוג האוויר ולפתוח באופן אוטומטי תריס המאפשר כניסה של אוויר צח בזמן שמזג האוויר מחוץ למתקן עומד בקריטריונים המוגדרים. בזבוז האנרגיה בבית החולים הזה לא ניתן לתיאור. בעוד שהטמפרטורה הרצויה מצויה באוויר הטרי שמעבר לחלון - מערכת הבקרה המיושנת בחרה להפעיל גם מערכות הקירור וגם את מערכות החימום יחדיו - על מנת להגיע לערך הרצוי.

אצל רבים מכוון התרמוסטט האלקטרוני של המזגן שבחדר על 5 מעלות צלזיוס. לשם מה ?

חברות, ארגונים ומפעלים רבים אינם עושים שימוש  בתרמוסטט אלקטרוני, וויסות הטמפרטורה אצלם הינו  ידני על ידי הפעלה או כיבוי של המזגן. נתקלנו לא אחת במזגנים הפועלים 24 שעות ביממה בחדרי ישיבות נטושים במשך סופי שבוע ארוכים.

הפתרון הינו זול ופשוט, ולעיתים לא נדרשת כלל השקעה כספית גבוהה ביישום מערכות בקרה מרכזיות ממוחשבות. סקר על ידי מהנדס מיזוג אוויר מומחה יכול להוביל לעיתים קרובות למסקנה כי באמצעות שימוש בתרמוסטט אלקטרוני פשוט, ניתן יהיה להוזיל את עלויות צריכת האנרגיה בארגון באופן ניכר. באמצעות חיבור התרמוסטטים במבנה אל מחשב מרכזי ניתן לבקר ולשלוט באופן פשוט ונוח באמצעות דפדפן האינטרנט, ולבצע הפסקות יזומות של מערכת מיזוג האוויר, גילוי חדר לא מאוכלס וניתוק המזגן, בחינת מזג האוויר בחוץ ושינוי ערכים בהתאם, קביעת משטרי עבודה למערכות מיזוג האוויר (בכל יום מערכת המיזוג תפסיק עבודתה בשעה 5 בערב, בימי שישי, שבת, חגים – לא תפעל כלל, וכדומה).

ארגונים רבים קיבלו החלטה ניהולית על פיה טמפרטורת המינימום בארגון מוגבלת ל- 21 מעלות (או ערך אחר דומה), ועל ידי כך הגבילו באמצעות אביזרי הבקרה והתרמוסטטים את העובדים והמשתמשים בשירותי המיזוג. צעד ניהולי זה עשוי להפחית באופן מיידי וניכר את צריכת האנרגיה בארגון, ללא פגיעה כלשהי בתפקוד הארגון. בדיקה תקופתית של מערכות בקרת האקלים הקיימות בארגון עשויה להאיר את הליקויים הקיימים במערכות אלו, ולהציע דרכים לשיפור וחסכון באנרגיה.

לא פעם שמענו את לקוחותינו מתלוננים על חלוקה שאינה שווה בדמי השימוש במערכות מיזוג אוויר משותפות. בעוד דייר מסוים מבקש לחסוך במיזוג, דייר אחר נהנה מתשלום ממוצע נמוך אודות לחסכון של הדייר השכן. שימוש במדי אנרגיה במבנים ציבוריים מביא לחסכון מוכח באנרגיה. כך למשל, בקניון רחב ידיים נדרשים לעיתים בעלי החנויות לשלם עבור תצרוכת מיזוג האוויר על פי זמן העבודה של החנות בפועל, ולא על פי צריכת האנרגיה בפועל. על ידי שימוש במונה אנרגיה יוכל כל בעל חנות לשלם על פי הוצאות האנרגיה בפועל, ולא על פי זמן העבודה. מוני אנרגיה מאפשרים זאת בקלות יחסית, ועשויים לסייע להקטין את התופעה בה דלתות גדולות בחנויות פתוחות לרווחה והמזגן עובד במלוא העוצמה על מנת להתגבר על בריחת הקור. מודעות וגבייה מבעל החנות בהתאם לצריכה – תסייע בידי המבקשים לחסוך, ותבהיר ל"בזבזנים" שבין בעלי החנויות מהו מחירו האמיתי של הקירור שמופעל. מערכות מוני האנרגיה המודרניות מסוגלות אף להפיק את חשבונות החיוב היחסיים על פי השימוש בפועל באופן ממוחשב ואוטומטי.

שימוש בחשמל בשעות שפל לפי תעריף תעו"ז של חברת החשמל

הנשא וותיק וזכה בעבר לכישלונות רבים. כיום, שילוב מוני חברת החשמל בשיטת התעו"ז הנו אפשרי. סקר קצר עשוי לעזור ולקבוע את מידת  הכדאיות הכלכלית. הפתרון הנכון הינו שילוב של בקרים מתוכנתים שיגרמו לאיזון עומסים וקבלת החלטות המתאימות למדיניות הייצור והחיסכון של המפעל. סקרים שבוצעו בתעשייה מצאו כי ניתן להוריד עומסים בשעות שיא וליהנות מתעריף נמוך.

אופטימיזציה של דודי קיטור, מדידת גזים בארובות

האם דודי הקיטור ו/או התנורים במפעל היצרני  פועלים באופן אופטימאלי ? מדידה של ריכוזי הגז בארובה הינה משימה פשוטה יותר מבעבר, ואינה יקרה באופן יחסי. המדידה מספקת את היכולת לווסת באופן אוטומטי את היחס שבין האוויר לדלק ולמצוא נקודת עבודה אופטימאלית. נשיג על ידי כך לא רק חסכון באנרגיה אלא גם הפחתת הנזקים למתקני הייצור, וכמובן בונוס בצורת הפחתת זיהום האוויר לסביבה.

ויסות מהירות מנועים

ויסות מהירות המנועים הינו אחת הדרכים להקטנה משמעותית ומידית של צריכת החשמל. העומס החשמלי ברוב מפעלי התעשייה נצרך ע"י מנועים, ויסות אוטומטי של מהירות המנוע מקטין באופן ישיר את  צריכת האנרגיה של הארגון.

לדוגמא, במפעלי תעשייה נפוץ מאוד השימוש בבוחשים המערבלים חומרי גלם  במיכלים. כמעט בכל תעשייה בה תהליכי הייצור הינם מנתיים, מתחיל השלב הראשון בתהליך הייצור בערבול חומרי הגלם, ממש כמו במיקסר הביתי. הבוחש התעשייתי הגדול לא חייב לעבוד באותה המהירות בכל זמן עבודתו. שינוי המהירות והורדתו לערך מינימאלי מחושב על ידי וסת מהירות, מבלי להזיק לתהליכי הייצור. שימוש בווסת מהירות במיקסרים התעשייתיים הגדולים יפחית באופן ישיר את צריכת החשמל במפעל היצרני.

דוגמא נוספת היא משאבה חשמלית שאינה מווסתת מהירות ונעה במהירות קבועה. במקרה כזה שינוי הזרימה מבוצע ע"י שסתום בקרה. באופן זה נוצר מפל לחץ על הברז והמשאבה מתאמצת יותר. התקנת וסת מהירות ביישום זה תקטין באופן ניכר את צריכת האנרגיה, ואת הצורך בשימוש בברז מבוקר שצורך אף הוא אנרגיה. ביישומים בתעשייה בהם נעשה שימוש במפוחים חשמליים, התקנת מד לחץ וויסות המהירות בהתאם ללחץ תשפר את המערכת ותפחית בצריכת האנרגיה. ישנן  עוד דוגמאות רבות, חלקן פשוטות ליישום וחלקן דורשות הוספת מעגלי בקרה נוספים. במרבית המקרים ניתן לאמוד את הכדאיות וחישוב ההחזר מול ההשקעה עוד בשלב התכנון, טרם ביצוע ההשקעה.

שימוש במערכות בקרה בעלות שרידות וזמינות

שימוש במערכות בקרה ומיחשוב בעלי שרידות וזמינות, מונע ומפחית את התקלות בייצור, ובכך מונע אובדן מנות ייצור ומביא לחיסכון בחומרי גלם ואנרגיה.

מערכת בקרה משוכללת יכולה לגלות תקלות ולמנוע אובדן חומרים בייצור. אם בעבר מטרה זו נשמעה יומרנית ובלתי מושגת, הרי היום זו מטרה ממוקדת ומוגדרת בדייקנות בתקני בטיחות בעבודה ובתעשייה. ההגדרות באות עם שאלה פשוטה למשתמש: מה הנזק שיגרם עקב תקלה במכונה ? ועל פי התשובה והמחיר קל להגדיר את רמת מערכת הבקרה אליה הארגון נדרש. דוגמא לכך הינה תקלה במשאבת כיבוי אש. המטרה כמובן הינה גילוי אוטומטי ובזמן של התקלה כאשר זו מתרחשת,  ולא בזמן שבו נדרשת המשאבה לעבודה.  מערכת בקרה המתאימה עצמה לדרישה זו יודעת לנטר את התקלה ולהתריע בזמן, ואף להכניס את המערכת למהלך של עצירת ייצור מתוכננת, ובכך למנוע את הנזק.  יש דוגמאות רבות שהמכנה המשותף שלהן הינו זיהוי תקלה, עצירת ייצור מתוכננת ובכך מניעת נזקים.

הנזקים מוגדרים בתקנים המקובלים מתחלקים למספר קטגוריות, החל מאירוע סביבתי חמור הדורש פינוי של אוכלוסיה, דרך נזקי גוף פחות חמורים, נזקים למתקני יצור או נזק לאיכות המוצר.

ההגדרה הינה של הנהלת המפעל או של חברות הביטוח. בארה"ב, חברות הביטוח מודעות יותר ליכולתן של מערכות הבקרה לצמצם נזקים כתוצאה מתקלות, ועוזרות למפעלי תעשייה  במימון מערכות הבקרה על ידי  הורדת הפרמיה השנתית.

שרידות ניתן לקבל גם ע"י שימוש במערכות בקרה בעלות יתירות גבוהה, וגם בשרתי אל-כשל  בעלי יתירות בחומרה, כלומר מחשב כפול בחומרה שמאפשר המשך תפעול התוכנה גם במקרה של כשל ונפילת אחד השרתים.

הוכח באין ספור יישומים בתעשייה כי שימוש במערכות בקרה בעלות שרידות וזמינות מביא להורדת עלויות האנרגיה והפחתת אובדן חומרי הגלם.

מערכות תוכנה לניהול הייצור ככלי לחיסכון באנרגיה

מאז תחילת שנות ה- 2000 נפוץ בתעשייה הישראלית ובעולם כולו יישום פתרונות תוכנה לניהול הייצור. גם בארצנו יש פעילות יפה במספר תעשיות, ושיעור המפעלים בתעשייה הישראלית שבחרו ליישם פתרונות אלו גדול באופן יחסי ממפעלי התעשייה באירופה. יצרניות התוכנה בארה"ב, שם נפוץ  יותר השימוש במערכות, דוחפות את התחום ומשקיעות בו מתוך הבנה ברורה שהשימוש במערכות תוכנה אלו  עשוי לעזור לחברות היצרניות להפחית במידה ניכרת את צריכת האנרגיה בתעשייה ולייעל את תהליכי היצור. השם הגנרי לפתרונות אלו הוא MES- Manufacturing Execution Systems, מודולי תוכנה לשיפור היעילות וניצולות קווי הייצור. המערכות מאפשרות למדוד ולנטר בכל זמן את הפרמטרים הטכנולוגיים השונים המלווים את תהליכי הייצור, ובאמצעות כלי ניתוח מתקדמים, לטפל, לייעל ולהמליץ כיצד ניתן לשפר את תפוקות המפעל, או לחסוך ולצמצם בעלויות האנרגיה היקרות המהוות נתח גדול מעלויות הייצור הכוללות. מכוני מחקר מובילים בצפון אמריקה בדקו ומצאו כי בין המרכיבים העיקריים של עלויות תפעול הייצור במגוון תעשיות ניתן למנות את עלויות חומרי הגלם, עלויות שכר כוח אדם, ועלויות האנרגיה.

משבר האנרגיה הנוכחי מדגיש את מידת נחיצותן של מערכות אלו לחיסכון באנרגיה ושיפור התמ"ג.

מפעלים בתעשייה הישראלית שיישמו מערכות MES לניהול הייצור, הצליחו להפחית באופן ישיר כ-5% בממוצע מעלויות התפעול הישירות. בזכות מערכות אלו הצליחו לקוחות בתעשייה הישראלית להשיג את הגמישות והיעילות התפעולית של תהליכי הייצור שלהם.

לדעת מומחים בענף, לאור המיתון הקרב והאמרת מחירי האנרגיה, צפויים יצרנים רבים נוספים להשקיע במחשוב ריצפת הייצור מתוך הבנה כי זו מערכת הכרחית בכדי להמשיך ולספק למפעלים יצרניים יתרונות יחסיים במשק התחרותי.