Wissen Sie, wie viel es kostet, dieses Gerät zu betreiben?

Entscheidungen müssen getroffen werden – um Energie zu sparen, um Geld zu sparen. Harte Daten als Grundlage für diese Entscheidungen beseitigen den „Ratefaktor“ und wirken sich letztendlich positiv auf das Endergebnis aus. Aber kann das Aufzeichnen von Daten, das Analysieren von Ergebnissen und das Treffen intelligenter Entscheidungen wirklich einen so großen Dollareffekt haben? Die Antwort ist „Absolut ja!“

Vergleich von 200-PS-Luftkompressoren

Betrachten Sie dieses Beispiel einer Produktionsanlage. Die Anlage verfügte über zwei 200-PS-Luftkompressoren, die für die Bereitstellung der Werksluft verwendet wurden. Da Kompressor Nummer eins eine etwas höhere Kapazität in Kubikfuß pro Minute (cfm) hatte als Kompressor Nummer zwei, war die Entscheidung viele Monate zuvor getroffen worden, Kompressor Nummer eins als Hauptkompressor zu betreiben und Kompressor Nummer zwei als "Trimm" zu verwenden ” Kompressor.

Somit würde der Trimmkompressor nur laufen, wenn Kompressor Nummer eins nicht in der Lage war, den Systemdruck aufrechtzuerhalten. Das klingt logisch, zumal sie beide die gleiche PS-Leistung haben – die elektrischen Betriebskosten sollten sich kaum oder gar nicht unterscheiden.

Abbildung 1. Die Datenlogger-Software stellt automatisch den Energieverbrauch eines 200-PS-Luftkompressors grafisch dar. Dieser kurze Überblick zeigt, dass der Kompressor während eines dreitägigen Betriebs einen durchschnittlichen Energieverbrauch von knapp über 50 Kilowatt hat. Wenn man die Stromkosten von $/kWh kennt, ist es leicht, die Betriebskosten dieses Kompressors in diesem Zeitraum abzuschätzen.

An jedem Gerät wurden mehrere Tage lang Stromlogger installiert, um die tatsächlichen Betriebskosten für die elektrische Energie zu ermitteln. Jede Einheit wurde für sich allein betrieben, um sicherzustellen, dass ihr Betrieb nicht von der anderen Einheit beeinflusst wurde. Kompressor Nummer zwei erwies sich als wesentlich energieeffizienter und war auch in der Lage, den Luftbedarf der Anlage zu decken. Kompressor Nummer zwei war ein neueres, energieeffizienteres Design als sein Gegenstück.

Der Anlage wurden 0,07 US-Dollar pro Kilowattstunde (kWh) in Rechnung gestellt. Aus den protokollierten Daten wurden die Laufzeiten und der Energieverbrauch in Kilowatt extrahiert und die tatsächlichen Betriebskosten ermittelt. Solche Berechnungen sind relativ einfach und können leicht in eine Kalkulationstabelle für die anlagenweite Verwendung integriert werden.

Fazit:Der Betrieb von Kompressor Nummer zwei als Primärluftkompressor führte zu geschätzten Einsparungen von jährlich 29.510 USD. Offensichtlich erwiesen sich die protokollierten Daten als viel genauer als die „beste Schätzung“, die nur auf den Typenschilddaten basiert. Die Installation von Stromloggern und das spätere Herunterladen von Daten auf einen PC zur Analyse dauert nur wenige Minuten. Eine kleine Investition in diesem Fall für eine große Rendite.

Was kostet es, in der Mittagspause 50 Mühlen zu betreiben?

In einer anderen Produktionsstätte wurde die Frage gestellt:„Was kostet es, diese 50 Mühlen in der Mittagspause laufen zu lassen?“ Die Logik für den Betrieb von Schleifmaschinen bei Nichtgebrauch bestand darin, dass die Schleifmaschinen im Vergleich zu viel größeren Geräten relativ kleine Lasten waren und das Schneidöl durch die Schleifmaschine zirkulierte.

Und da die Mühle ohne Last effektiv im Leerlauf war, war es einfach nicht die Mühe wert, die Mühle für so kurze Zeiträume abzuschalten.

Um die Entscheidung zu überprüfen, wurde ein aufzeichnendes Digitalmultimeter mit einer AC-Klemme verwendet, um die tatsächlichen Betriebskosten einer Mühle während der Mittagspause zu bestimmen. Interessanterweise beliefen sich die Einsparungen für die eine Mühle auf nur 0,55 USD. Die Multiplikation der 55 Cent mit 50 Mühlen ergab jedoch eine Einsparung von 27,50 USD für die Mittagspause.

In Anbetracht der Variablen Schichtarbeit und Feiertage beliefen sich die geschätzten jährlichen Einsparungen durch das Abschalten der Mühlen während der Mittagspause auf knapp 8.000 US-Dollar. Ein 30-minütiger Check zeigte einmal mehr eine erhebliche Einsparung, die durch das Drücken von nur zwei Knöpfen pro Mühle erzielt werden konnte:einer für „Stopp“ vor dem Mittagessen und einer für „Start“ nach dem Mittagessen.

Betriebskosten für größere Motoren

Größere Motoren für verschiedene Anwendungen sollten immer ihre Betriebskosten kennen. In einer Anlage wurde ein 100-PS-Motor (HP) verwendet, um Wasser aus einem mehrere hundert Fuß hohen Auffangbecken zu einem Ort zu pumpen, wo das Wasser für die Prozesskühlung verwendet wurde. Der Motor lief während des Anlagenbetriebs ununterbrochen.

Für Kühlwasser wurden andere Möglichkeiten geprüft. Die Frage, die beantwortet werden musste, um die Amortisationszeit zu bestimmen, bevor eine Entscheidung getroffen werden konnte, lautete:„Wie viel kostet uns der Betrieb des aktuellen Pumpensystems, das wir haben?“

Durch die Aufzeichnung der vom Motor verbrauchten Kilowatt und der Betriebsstunden während eines Anlagenzyklus wurde festgestellt, dass der 100-PS-Motor fast immer mit seiner vollen Leistung von 100 PS lief. Es kostete das Unternehmen jährlich 33.241 US-Dollar. Dann wurden geschäftliche Entscheidungen getroffen, um das bestehende System durch ein effizienteres Motor- und Pumpendesign zu ersetzen.

Aber warum verlassen Sie sich nicht einfach auf die Typenschilddaten, um die Kosten für den Betrieb eines Motors zu bestimmen? Schließlich sind NEMA-Motoren mit den erforderlichen Nennwerten einschließlich ihrer PS- und Effizienzwerte gekennzeichnet. Die Antwort ist, dass Motoren selten gemäß ihren Typenschildspezifikationen arbeiten. Erwarten Sie, dass die tatsächlichen Betriebskosten variieren.

Zum Beispiel kostet ein 460-Volt-Drehstrommotor mit Standardeffizienz von 100 PS, der 8.760 Stunden pro Jahr unter Volllast läuft, wahrscheinlich etwas mehr als 48.000 US-Dollar pro Jahr, um mit einem Strompreis von 0,10 US-Dollar pro kWh betrieben zu werden. Was aber, wenn der Motor nicht immer unter Volllast läuft? Dann können die Gesamtbetriebskosten erheblich sinken.

Die einzige Möglichkeit, dies sicher zu wissen, besteht darin, Daten zu messen und aufzuzeichnen. Analysieren Sie dann die Daten und bestimmen Sie den wahren Dollarwert, den der Motor zu dieser Stromrechnung beiträgt. Abhängig von der Anwendung kann ein solcher Motor durch den Einsatz eines Frequenzumrichters (VFD) ein Kandidat für große Energieeinsparungen sein.

Zeit

Wirkleistungs-Gesamtminimum (Watt)

Wirkleistungs-Gesamtdurchschnitt (Watt)

Wirkleistungs-Gesamtmaximum (Watt)

08:10:07 0ms

32110.238

32097.152

32031.729

08:10:17 0ms

32064.441

32090.611

32142.949

08:10:27 0ms

32097.152

32103.695

32129.865

08:10:37 0ms

32097.152

32103.695

32149.492

08:10:47 0ms

32090.611

32123.322

32123.322

08:10:57 0ms

32084.068

32110.238

32136.408

Abbildung 2. Datenlogger-Informationen, die zur Analyse in eine Tabelle importiert wurden. Dieser 100-PS-Kreiselpumpenmotor sollte bei voller Last fast 80.000 Watt (80 kW) verbrauchen. Die 32.000 Watt (32 kW) weisen darauf hin, dass der Motor nur teilweise belastet ist, ineffizient arbeitet und ein Kandidat für einen VFD sein könnte – was zu erheblichen Energieeinsparungen führen könnte. Die Messwerte werden alle 10 Sekunden über einen Zeitraum von einer Minute gemittelt. Durchschnittliche Wattaufnahme des Motors in den letzten 10 Sekunden.

Die Kosten für die Beleuchtung

Beleuchtung ist in den meisten industriellen und gewerblichen Einrichtungen einer der größten Verbraucher von elektrischer Energie. Beispielsweise betragen die jährlichen Beleuchtungskosten in einer 160.000 Quadratmeter großen Industrieanlage etwa 85.030 US-Dollar. Solche Dollarbeträge lassen sich oft schnell und deutlich reduzieren, wenn man weiß, wo man die größten Einsparungen findet. Es stehen viele Beleuchtungsoptionen zur Verfügung und die Auswahl der richtigen erfordert eine intelligente Entscheidungsfindung.

Die Frage lautet:"Was kostet es, diese Lichter anzulassen?" Anschließend können anhand veröffentlichter Daten Schätzungen für neuere, effizientere Ersatzsysteme vorgenommen werden. Sie können ziemlich genaue Schätzungen vornehmen, indem Sie Leuchten zählen, Lampenleistung und -typen identifizieren, den Betrieb des Vorschaltgeräts berücksichtigen und die tatsächlichen Stunden kennen, wann welche Lampen eingeschaltet sind. Zu Entscheidungszwecken können jedoch schnelle und genaue Daten mit einfachen AC-Zangenmesswerten der betreffenden Beleuchtungskreise erhalten werden.

Als Beispiel wurde eine bestimmte Leuchtstoffröhrenbeleuchtung in einer gewerblichen Einrichtung für längere Zeit angelassen, was als begründet angesehen wurde. Ein weit verbreitetes Missverständnis ist, dass es energieeffizienter ist, Leuchtstoffröhren eingeschaltet zu lassen, als sie auszuschalten. Dies gilt nur bis zu einem gewissen Grad, da die Einsparungen auf die Vermeidung des geringen Einschaltstroms beim Starten dieser Lampen zurückzuführen sind.

Auch übermäßiges Aus- und Einschalten, beispielsweise mehrmals am Tag, kann die Lebensdauer der Lampe verkürzen. Die allgemeine Faustregel des US-Energieministeriums lautet, dass Leuchtstoffröhren ausgeschaltet werden sollten, wenn der Raum länger als 15 Minuten nicht genutzt wird. In einigen Gebieten des Landes kann diese Zahl jedoch nur fünf Minuten betragen, wenn die Stromkosten hoch sind.

Es ist einfach, eine Wechselstrom-Zangenmesszange zu verwenden und die Spannung und den Strom zu messen, die einem Beleuchtungskreis zugeführt werden, um schnell genaue Zahlen zu erhalten. Sie können schnell die Kosten für den Betrieb dieses Beleuchtungskreises berechnen. Aber was ist, wenn Sie davon ausgehen, dass die Lichter zu bestimmten Zeiten ausgeschaltet werden, obwohl dies in Wirklichkeit nicht der Fall ist? Schließlich haben Sie ein Schild angebracht, das alle Mitarbeiter daran erinnert, am Ende ihrer Schicht die Arbeitsbeleuchtung an den Arbeitsplätzen auszuschalten.

Sie werden wahrscheinlich nicht überrascht sein, dass Strom und kW nicht am Ende eines jeden Tages auf allen solchen Beleuchtungskreisen auf Null gehen. Also, wie viel kosten Lampen, die jemand vergessen hat auszuschalten? Sie werden es nicht wissen, bis Sie es messen. Stellen Sie dann Schilder auf, die den Arbeitern die Dollarbeträge im Zusammenhang mit den Beleuchtungskosten zeigen, und Sie werden sicher Interesse wecken.

Die Stundenkosten für den Betrieb von Geräten

Manchmal möchten Betriebs- und Facility Manager einfach nur wissen, wie viel es kostet, ein bestimmtes Gerät pro Stunde zu betreiben. Solche Informationen sollten bei 100 Prozent Last, 90 Prozent Last, 80 Prozent Last usw. bereitgestellt werden. Informationen können dann von Managern extrapoliert werden, um operative Entscheidungen zu treffen. „Was ist, wenn ich bei diesem Projekt Nr. 5 anstelle von Nr. 3 ausführe? Welche ermöglicht es mir, das gleiche Teil für weniger Geld herzustellen?“ Eine berechtigte Frage, die eine konkrete Antwort haben sollte.

Es ist einfach, sich eine Stromrechnung anzusehen und zu wissen, wie hoch die Gebühr für den Monat ist. Diese Rechnung zu verwalten und zu reduzieren ist das Ziel des Energiemanagements und erfordert die Zusammenarbeit aller Mitarbeiter der Einrichtung. Um intelligente Entscheidungen zu treffen, müssen Sie jeden Monat wissen, wohin diese elektrische Energie fließt.

Sie müssen Energiedaten wichtiger elektrischer Geräte und Systeme messen und aufzeichnen. Am besten ist es, einen Leistungslogger für mindestens einen Anlagenzyklus oder mehr zu verwenden. Bestimmen Sie die stündlichen und jährlichen Kosten für den Betrieb dieser Geräte. Behalten Sie diese Daten im Auge, halten Sie sie bereit und wissen Sie, wie viel es kostet, Ihre Ausrüstung zu betreiben. Es ist viel bequemer, Entscheidungen auf der Grundlage von Fakten zu treffen, anstatt auf Schätzungen und besten Vermutungen.

Über den Autor:
Randy Barnett verfügt über mehr als 35 Jahre Erfahrung in der industriellen elektrischen Wartung und Ausbildung. Er ist Absolvent der U.S. Navy Nuclear Power School und erlernte als Elektriker im U-Boot-Dienst das industrielle Elektrohandwerk. Er arbeitete als Elektroinstallateur in Atom- und Kohlekraftwerken, an Eisenbahnlokomotiven, in der industriellen Fertigung sowie im Gewerbe- und Industriebau. Randy ist zertifizierter Energieprüfer und Autor von „Commercial and Industrial Wiring“, „Introduction to Electrical Maintenance“ und zahlreichen Artikeln. Er kann unter [email protected] erreicht werden.