Mire jók az almérő-rendszerek? Mire terjed ki az almérő-kötelezettség?

Az energiahatékonyságról szóló, 2015. évi LVII. törvény szakreferens kötelezettségről szóló része 2018. január 1-től kiegészül az almérők felszerelésének és üzemelésének kötelezettségével és az ehhez kapcsolódó szakreferensi teendőkkel:

21/B.§ (1) „[..] meghatározott energiafogyasztású gazdálkodó szervezetnek [..] meghatározott berendezések, technológiai folyamatok vonatkozásában az energetikai folyamatok, megtakarítások nyomon követése érdekében almérőt kell felszerelnie. [..]

(2) b) Az energetikai szakreferens feladata [..] alkalmazott almérők adatait nyilvántartja és azokat a [havi] jelentésben feltünteti.”

A kötelezettek pontos körét és az előírt technológiai részleteket egy, még készülő hivatali rendelet szabályozza, megjelenése decemberre várható. Addig sem árt azonban végiggondolni a lehetőségeket és felkészülni a kötelezettség teljesítésére. E célból készült cikkünk.

Mi is az az almérés? Miért jó ez a cégének?

Az energetikai almérés lényege, hogy addicionális mérőműszerek beépítésével a meglévő (elosztói engedélyes tulajdonában lévő) elszámolási mérő által szolgáltatott, teljes üzemre vonatkozó összfogyasztási adatoknál jobb minőségű energiafelhasználási információt szolgáltat.

Mitől lehet az információ jobb minőségű?

1. Egyes folyamatok, gépek önálló mérése. Tetszőleges számú berendezést, alfolyamatot lehet különállóan mérni a felszerelt almérők számától függően

2. Finomabb időbeli osztás. Az elszámolási mérő – jó esetben – negyedórás/órás adatokhoz nyújt hozzáférést, az almérő-rendszer akár másodperces részletezettséggel is képes fogyasztási adatot szolgáltatni.

3. Több paraméter. A megszokott hatásos/induktív/kapacitív meddőteljesímények mellett sok egyéb jellemzőt is tud mérni.

4. Gyorsabb és kényelmesebb hozzáférés. Megfelelő távadat-rendszerrel akár a valós idejű adatszolgáltatás is lehetséges, a felhasználó által meghatározott formában.

A mérési rendszer magában foglalhatja bármely energiatípust, de a beépítés egyszerűsége1)ld. lent miatt a villamos energia almérése a legelterjedtebb.2)jelen írásunkban leginkább ennek tárgyalására szorítkozunk Az így összegyűjtött adatok sokrétűen felhasználhatók: energiahatékonyság javítására, belső kontrolling-célokra, vagy továbbszámlázott energia mérésére.

Az almérés adatainak néhány konkrét felhasználási területe:
  • kirívó fogyasztásból, vagy szokatlanul nagy meddő energia felvételből megállapítható egy berendezés hibás vagy névlegestől eltérő működése,
  • a  gyártási folyamat egyes részeinek pontos energiafogyasztása mérhető és összehasonlítható, továbbá ezen adatok segítségével a gyártási folyamathoz ETM (energiateljesítmény mutatók) vagy egyéb KPI-k kapcsolhatók, amivel az termelés, működés energiaintenzitásnak változásáról értesülhetünk, illetve
  • kontrolling: adott termékre fajlagosítható, számszerűsíthető az energiafogyasztás,
  • (akár ideiglenes) almérő rendszer használata elengedhetetlen lehet egy energiahatékonysági beruházás auditálásához, azaz annak igazolásához, hogy a vizsgált berendezések/folyamatok a beruházás után nagyobb hatékonysággal működnek, mint előtte
  • üzemidőn kívüli fogyasztások és okaik azonosíthatók
  • Teljesítmény (T)-görbe pontos alakulása segítséget nyújthat a legköltséghatékonyabb lekötési stratégia kialakításához

Villamos energia almérés – működési elv

1. ábra. Árammérés elemei

A váltakozó áramot mérő hagyományos, analóg villanyórák egy elektromágnesen vezetik át a mérendő feszültséget, és a létrejövő mágneses tér forgatja a számláló korongot (ún. „forgó-morgó” órák). A modern elszámolási mérők működési elve ugyanaz, mint az almérőké: Nem elektromágnessel, hanem áramváltók segítségével működnek.3)az elszámolási mérők és almérők közötti különbségek: kinek a tulajdonában vannak, milyen áramváltókat használnak, és hitelesítettek-e. Ezekről a kérdésekről lásd lentebb Az áramváltók (angolul current transformer, CT) többféle kialakításban kaphatók, de működési elvük ugyanaz: körbefogják a mérendő váltakozó áramot hordozó kábelt, és az áramerősséggel arányos feszültségjelet adnak le a fogyasztásmérő vagy adatösszegző felé. Ebből a jelből kombinálva a közvetlenül kapcsolódva mért feszültség-adattal ki tudja számolni a pillanatnyi teljesítményt és egyéb paramétereket. Az így előálló adatsort ezután periodikusan továbbíthatja távoli szerverre (akár közvetlen internet-kapcsolattal, akár egy köztes kommunikációs modul (gateway) segítségével), tárolhatja helyi hálózaton lévő tárhelyen, vagy az eszköz saját memóriájában.

Áramváltó
2. ábra. Áramváltó és Rogowski-tekercs

A konkrét mérés funkcióját betöltő áramváltók egyik legnagyobb előnye a beszerelés kényelme. Az úgynevezett split-core, azaz bontható áramváltókat és az áramváltók flexibilis, légmagos verzióját, a Rogowski-tekercseket a mérendő áramkör megbontása nélkül a vezetékre egyszerűen fel lehet fogatni (az irányra ügyelni kell). Az áramváltók választásánál fontos szempont, hogy milyen bemeneti áramerősséget képesek pontosan kezelni4)ez lehet 5-től 1000+ Amper, ami általában egyenes arányban van az áramváltó átmérőjével.  Fontos még, hogy a maximum mért áramerősség kb. 10%-áig tudnak pontosan mérni ezek az eszközök. A Rogowski-tekercsek tipikusan nagyobb, akár több ezer amperes áramerősségre kalibrálhatók, és nagyobb áramerősség-intervallumot fednek le. Azonban áruk is viszonylag borsos., illetve hogy milyen áramot bocsátanak ki a mérő felé.5)itt megkülönböztetjük az 1-5 Amperes és a .333 Voltos outputot. Mérőeszköz válogatja, hogy melyiket képes feldolgozni

Fogyasztásmérő
3. ábra. A mérőeszköz

A fogyasztásmérők alakítják a kapott mérési feszültségjelet mérési adatokká, így szerepük létfontosságú az almérőrendszerekben. Gyártótól, modelltől és kialakítástól függően akár több, egy- vagy háromfázisú mérési pontot is kezelhetnek egyszerre.6)van olyan modell a piacon – hamarosan a Wattler kínálatában is – ami egymagában 10 db 3-fázisú mérést tud végezni 30 áramváltó csatlakoztatásával Számolják az inputokból kinyerhető számos paramétert. A fogyasztásmérők egyes típusain digitális kijelző található a vizuális nyomonkövethetőség érdekében. Ezenkívül az összetettebb fogyasztásmérők saját memóriával és adattárolási funkcióval is rendelkeznek, némelyik pedig távmérés céljából önállóan tud kommunikálni és csatlakozni az internetre.

Adatösszegzők és kommunikációs modulok
4. ábra. A kommunikációs lánc

Az almérőrendszerekben a helyi, részegységek közötti (serial) és hálózati (network) kommunikációra is többféle protokoll nyújthat megoldást. A helyi kommunikáció legelterjedtebb formája a Modbus protokoll7)RS-485 kábelen vagy vezeték nélküli távközléssel, de ezenkívül létezik egy, a meglevő villamos hálózaton keresztül kommunikáló (PLC) megoldás is.8)nagyon jó megoldás otthoni és kisebb cégek esetén, ipari környezetbe nem javasolt a nagyobb “zajszint” miatt A hálózati kommunikáció pedig leggyakrabban a megszokott HTTP (TCP/IP) protokoll segítségével Ethernet kábelen, vagy más protokollokkal GSM/GPRS hálózaton (külön SIM-kártya beépítésével), wi-fi hálózaton vagy rádiófrekvencián keresztül történhet. Az ideális megoldás mindig a helyi adottságoktól függ.9)kábelezés problémája, hálózati hozzáférés limitációi, távlságok, stb

A régi típusú mérőkkel ellentétben – amelyek csak vizuális szám vagy fénypulzus formában kiadják a mérési eredményt – a legtöbb almérő tárolja az adatokat, így szolgáltatni tudja az adott időszak összfogyasztását és maximális teljesítményét. Amennyiben nincs lehetőség vagy igény távmérésre, a datalogger-rel (tárhellyel) ellátott mérő is megoldást jelenthet, ebben az esetben az eszközt nem az internethez, hanem például helyi hálózathoz vagy egy számítógéphez kell csatlakoztatni, ahonnan így időnként letölthetők az idősoros adatok, például .csv formátumban. A legmodernebb almérőrendszerek távleolvasással is el vannak látva, így akár valós idejű hozzáférést is biztosíthatnak a mért adatokhoz.

Energiamonitoring-rendszer
5. ábra. Energiamonitoring-rendszer

A kinyert adatokat meg is kell jeleníteni a felhasználó számára. Sok mérőhöz tartozik beépített szerver, aminek segítségével a felhasználó közvetlenül hozzáférhet az adatokhoz, akár vizualizáltan is. Ezen kívül léteznek online energiamonitoring rendszerek is, amit havidíjas szolgáltatásként lehet igénybe venni10)Software-as-a-Service, vagy SaaS. A Wattler energiamonitoring-rendszere is ilyen módon működik, és a mért adatokat valamilyen interfész segítségével lehet a mérőből kinyerni.

A saját felhasználáson túl az energiafelhasználás adatait akár marketingeszközként is fel lehet használni.  Az üzem előterében, látogatók számára kiállított monitoron megjelenített energiafelhasználási adatok egy szemléletformálási eszközrendszer egy eleme tud lenni.

Rendelettel kapcsolatban felmerülő kérdések és opciók

Ahogy láttuk, az almérőrendszerek különböző technikai jellemzői kihatnak a működésre, a gyűjtött adatok típusára és minőségére, az adattovábbítás módjára és a költségekre is. Ezen opciókat érdemes sorra venni egy rendszer tervezése során, valamit azért is, hogy a rendelet felkészülten érjen minket.

Energiatípus

Az almérők beépítésénél fontos szempont, hogy mekkora munkaigénnyel jár a telepítés. A legkisebb beavatkozást vitathatatlanul az elektromos mérők igénylik, emellett a villamos árammal működő számos nehéz- és könnyűipari berendezés nagy fogyasztása és sokrétűsége arra enged következtetni, hogy a várható rendelet is a villamos almérők beépítésére korlátozódik.

Optikai leolvasás. Fontos eszköz lehet az elszámolási mérőkre szerelhető optikai leolvasó-eszközök, amelyek folyamatos adattovábbítás révén a hagyományos mérőt okosmérővé változtatják és közvetlen adathozzáférést biztosítanak a felhasználó számára. A gáz- és hőmennyiség-mérésnél ezek az eszközök lehetnek érdekesek, hisz ezek sem kívánnak extra beavatkozást – azonban nem is tudunk velük alrendszereket monitorozni.
Mérendő folyamatok, berendezések

Nagy kérdés, hogy a rendelet pontosan milyen gépekre, folyamatokra írja elő az almérési kötelezettséget. Az adott egység éves fogyasztása lesz a mérvadó vagy maximum teljesítménye, hány darab mérési pontot kell beépíteni az adott üzemben, milyen kivételek lesznek, stb. Jobb esetben úgy alakítják ki a szabályokat, hogy a kapcsolószekrényben a már meglevő elágazásokra szerelt mérőkkel egyszerűen és költséghatékonyan kialakítható lesz a rendszer.

Hitelesítés, pontosság

Ha egy mérő hitelesített, az annyit jelent, hogy adott szabvány szerint garantálják a meghatározott mérési pontosságot és bizonyos befolyásolás/külső behatások elleni védelmet. A kereskedelmi forgalomban elérhető almérők közül számos rendelkezik a legelterjedtebb MID11)Measurement Instrument Directive – Mérőeszköz direktíva, további info vagy egyéb hitelesítéssel. Hozzátesszük, hogy ez nem alapkövetelmény, hiszen nincs mindig szükség nagymértékű pontosságra. Hitelesítés meglététől függetlenül a gyártónak mindig fel kell tüntetnie a mérési pontossági osztályt12)Class 1, Class 3, stb, ami a százalékos mérési pontosságra utal, ami elegendő egy jól informált döntés meghozatalához. Az áramváltók és a mérők külön-külön vizsgálandók pontossági osztály szempontjából. A rendelet egyik fontos kérdése lesz, hogy megköveteli-e az almérők hitelesítését, hiszen ez a mérők árát is befolyásolja.

Mért paraméterek

Az energiahatékonysági célok eléréséhez a fogyasztás csökkentésén keresztül vezet az út, ezért az almérés legfontosabb paramétere a kWh-ban mért fogyasztás, a szóban forgó gép(csoport) által felvett teljesítmény idő szerinti integrálja. Ehhez kapcsolódik az adott időszakban felvett maximális teljesítmény megjelenítése is, ami ugyancsak meghatározó mutató az energiaköltség-optimalizálásnál. A pillanatnyi teljesítmény pontos számításához a mérőnek a váltakozó áramú kábelen az áramerősséget és a feszültséget kell mérnie. A mérők többsége képes a feszültség- és az áramerősségjelek közötti fáziseltolódás (fázisszög) mérésére is, valamint a mért látszólagos teljesítményen belül elkülönítheti az induktív és kapacitív meddőt, illetve a hatásos teljesítményt. Ezekre a mérők nagy része képes. Az almérők egy kisebb része egyéb paraméterek mérésére is alkalmas (például feszültségminőségi mutatókra vagy harmonikusokra), ámbár valószínűtlen, hogy a rendelet megszabja-e ezek mérését is.

Kommunikációs protokollok, távmérés

Lényeges szempont ugyanúgy, hogy szükség lesz-e valós idejű adattovábbításra, vagy havi rendszerességű adatkinyerés is megfelelő lesz. Már utóbbi is jelentős információminőséggel bírhat, bízunk benne, hogy a hivatal ugyanígy látja ezt a kérdést.

Szoftverek, service

Mivel – nagyon helyesen – magánál a szakreferens-tevékenységnél sincs előírva, hogy milyen módon szolgáltatják a szakreferensek a havi jelentéseket, ezért várakozásunk szerint ez az almérőknél sem szabják meg.

Árak

Az árat sok tényező befolyásolja.

  • az áramváltók ára, amit meghatároz a méret, maximális méréshatár, a pontosság, a beszerelési kényelem (Rogowski>split-core>sima CT);
  • mérők ára, amit befolyásol a mért pontok száma, mért paraméterek száma, pontossági osztály, hitelesítés, származási ország, kijelző megléte, beépített funkciók (igényel-e gatewayt, tárolja-e az adatokat, kommunikációs modulok, stb);
  • egyéb beszerelendő eszközök ára (amennyiben szükség van rá);
  • beszerelési és kábelezési költség (milyen hosszan igényel a szerelés áramtalanítást, stb);
  • energiamonitoring-szoftver ára.

Látható, hogy az optimális rendszer kizárólag a pontos elvárások és üzem adottságai ismeretében alakítható ki. Érdemes mérési pontonkénti árat számolni, mert lehet hogy egy költségesebb mérő ami 10 mérési pontot elvisz, jobban megéri. Véleményünk szerint egy átlagos adottságoknak megfelelő rendszer kiépíthető 40-50 ezer forintból mérési pontonként.

Konklúzió

Függetlenül a törvényi kötelezettségtől, az almérők önmagában is jó megoldást jelenthetnek a cég fogyasztásának megértéséhez és ez által egy energiahatékonyabb gondolkodásmód felé.

Kérdés  esetén vagy személyre szabott megoldási lehetőségek kidolgozása érdekében vegye fel a kapcsolatot velünk!

Lábjegyzetek   [ + ]