رویکردهای نوین در مدیریت انرژی در نیروگاه‌های شیمیایی

استراتژی‌های بهره‌وری انرژی مبتنی بر داده

سیستم‌های نظارت واقع‌الوقت بر مصرف انرژی

دستگاه نظارت در حین وقوع، در دستیابی به مصرف انرژی کم در کارخانه‌های شیمیایی ضروری است. این سیستم‌ها اطلاعات دقیق درباره نرخ مصرف انرژی را فراهم می‌کنند و کمک می‌کنند تا عملیات‌کاران بتوانند با کنترل محکمی از منابع نظارت کنند. فناوری‌های نظارت در کارخانه‌های شیمیایی: سنسورهای فعال‌شده توسط شبکه اینترنت چیزها (IoT) برای نظارت بر کاربردهای مختلف کارخانه استفاده می‌شوند. با این فناوری، مدیران کارخانه می‌توانند به صورت مستمر مقدار مصرف انرژی را نظارت کرده و فرآیندها را به صورت زنده تغییر دهند که این موضوع به چالش می‌کشد فرآیندهای تصمیم‌گیری سنتی. نمونه‌های فراوانی وجود دارد که در آنها استفاده از فناوری‌های نظارت در حین وقوع به دستیابی به صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف انرژی و بهبود کارایی عملیاتی کمک کرده است. به عنوان مثال، پروژه اولیه سیسکو در فلکترونیکس به کاهش ۲۰ تا ۳۰ درصدی در مصرف انرژی انجامید. این سیستم‌ها به کارخانه اجازه می‌دهد تا ناکارآمدی‌های موجود را شناسایی کرده و سریعاً آنها را اصلاح کند تا مصرف انرژی را به حداقل برساند.

تحلیل پیش‌بینی‌ای برای بهینه‌سازی فرآیند

مدیریت انرژی در کارخانه‌های شیمیایی توسط تحلیل پیش‌بین و بهینه‌سازی فرآیند بهتر در حال تغییر یافته است. از طریق الگوریتم‌های پیشرفته و مدل‌های یادگیری ماشین، تحلیل پیش‌بین می‌تواند نیازهای انرژی آینده و تغییرات را پیش‌بینی کند - به عنوان منبعی ارزشمند برای تخصیص منابع عمل می‌کند. داستان‌های موفقیت‌آمیز از صنایع مختلف، قابلیت آن را برای افزایش کارایی نشان می‌دهد، مانند برنامه‌های انرژی که مانند برنامه شارون نولن در شرکت شیمیایی ایستمن، به افزایش کارایی انرژی بیش از دو رقمی منجر می‌شود. نرخ مصرف انرژی، دقت پیش‌بینی و جداول نگهداری و تعمیرات، برخی از شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) هستند که برای سنجش مؤثر بودن آن استفاده می‌شوند. با استفاده از تحلیل پیش‌بین، کارخانه‌های شیمیایی نه تنها می‌توانند نیازهای انرژی خود را پیش‌بینی کنند، بلکه زمانی که قطعه تجهیزاتی خراب خواهد شد را نیز پیش‌بینی کنند تا از تعطیلی و کاهش بهره‌وری جلوگیری کنند. این فعالیت‌های پیشگیرانه به پیشرفت قابل توجهی در مصرف انرژی و بهره‌وری کلی کمک می‌کند.

راه‌حل‌های پیشرفته اینترنت چیزها و خودکارسازی

حسگرهای هوشمند و ارتباط ماشین به ماشین

حسگرهای هوشمند و ارتباطات M2M نقش اصلی را در تبدیل مدیریت انرژی ایفا می‌کنند. حسگرهای هوشمند، که قادر به احساس و ارتباط درباره سلامت تجهیزات و شرایط فرآیند هستند، امکان نظارت دقیق و کنترل فرآیندهای مصرف‌کننده انرژی را فراهم می‌کنند. این موضوع تنها برای استفاده بهتر از منابع بلیبل نیست، بلکه به دلایل نگهداری پیشگیرانه برای جلوگیری از دوره‌های خاموشی و صرفه‌جویی در مقدار زیادی از انرژی نیز انجام می‌شود. علاوه بر این، ارتباطات M2M امکان ارتباط بین چیزها را فراهم می‌کند و بسیاری از عملیات کنترل را خودکار می‌کند. این کاهش واردات انسانی در فرآیند را ایجاد می‌کند، کارایی آن را افزایش می‌دهد و احتمال خطای آن را به حداقل می‌رساند.

یکی از سودمندی‌های بزرگ استفاده از فناوری‌های مبتنی بر IoT (مانند حسگرهای هوشمند، ارتباط M2M، و غیره) توانایی مصرف انرژی کمتر است. با اتوماسیون فرآیند و بهینه‌سازی انرژی تا اطمینان از استفاده از داده‌های زنده برای کاهش دینامیک مصرف برق، سازمان‌ها می‌توانند تا 30 درصد کاهش در مصرف انرژی را دستیابی کنند. و بر اساس تحقیقات انجام‌شده در مطالعات مختلف، شرکت‌هایی که از راه‌حل‌های Internet of Things (IoT) استفاده می‌کنند، به دلیل بهره‌وری بیشتر سود می‌کنند که ناشی از فرآیندهای کاری کارآمدتر، دقت بیشتر و همچنین کاهش زباله است.

نظارت مبتنی بر درون‌روها برای بررسی انرژی

پهپادها به‌تدریج به‌عنوان ابزارهای ضروری در انجام بازرسی و ارزیابی انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پهپادها از این جهت که امکان دسترسی به داده‌ها را از مناطق دسترسی‌سخت فراهم می‌کنند، رویکردی نوآورانه به‌شمار می‌روند و نیاز به بازرسی‌های دستی که هم زمان‌بر و هم خطرناک هستند را به حداقل می‌رسانند یا حذف می‌کنند. پهپادهای مجهز به دوربین و سنسور می‌توانند داده‌های با وضوح بالا دربارهٔ زیرساخت‌های انرژی — در عرض چند ساعت — ارائه دهند؛ مانند اینکه سقف‌ها چقدر گرما را حفظ می‌کنند یا سیستم‌های تهویهٔ مطبوع چقدر به‌طور مؤثر کار می‌کنند. این رویکرد هوایی می‌تواند یک بازرسی انرژی جامع را فراهم کند و تقریباً بلافاصله نشتی‌ها، ناکارآمدی‌ها و مشکلات احتمالی نگهداری را کشف کند.

مزایای نظارت با استفاده از درون در حوزه هزینه و زمان بسیار قابل توجه است. موارد کاربرد نشان داده است که استفاده از فناوری درون برای ارزیابی انرژی هزینه را به میزان ۵۰٪ کاهش می‌دهد و زمان بررسی را بیش از ۷۰٪ کاهش می‌دهد. با پیشرفت در فناوری درون، سهم آن در مدیریت انرژی به طور کارآمدی افزایش خواهد یافت و بهبود خواهد یافت تا به طور نزدیک‌تر با سایر ابزارهای دیجیتالی ادغام شود و ویژگی‌های تحلیل داده‌ها را بهبود بخشد. پیشرفت در نرم‌افزارهای درون و استفاده از داده‌های زنده نیز ممکن است بهبود توانایی‌های درون‌ها در بررسی‌های انرژی را تسهیل کند و حتی ممکن است به جزء غیرقابل جایگزینی از مجموعه ابزارهای مورد استفاده برای کارآمدتر کردن تولید و مصرف انرژی تبدیل شود.

통합 انرژی تجدیدپذیر در تولید شیمیایی

چالش‌ها و راهکارهای پذیرش انرژی خورشیدی/باد

موانع زیادی برای استفاده از انرژی خورشیدی و باد در تولید شیمیایی وجود دارد. برای بسیاری از کارخانجات شیمیایی، سرمایه‌گذاری اولیه بالا است، فضا برای پنل‌های خورشیدی محدود است و انرژی باد نامنظم است. به منظور کاهش این مشکلات، راهکارها مثل قراردادهای خرید انرژی (PPA) و ذخیره‌سازی انرژی محلی پیاده‌سازی شده‌اند. آنها برای پخش بار مالی و منظم‌سازی تأمین انرژی مفید هستند که با سطح وابستگی به انرژی همبسته است.

چندین مطالعه موردی جمع‌آوری موفقیت‌آمیز را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، یک شرکت شیمیایی در آلمان با نصب پنل‌های خورشیدی و استفاده از PPA برای انرژی بادی، کاهش معنادار ۳۰٪ در هزینه‌های انرژی خود را دستیابی کرد. این نوع ادغام انرژی فعال، علاوه بر بهینه‌سازی هزینه‌های عملیاتی، پایداری را نیز افزایش می‌دهد.

تکنولوژی همچنان در حال پیشرفت است، که باید مسیرهای واضح‌تری برای ادغام منابع تجدیدپذیر در صنعت شیمیایی فراهم کند. همچنین امکان توسعه‌های بیشتری مانند فناوری‌های پیشرفته‌تر ذخیره‌سازی انرژی باتری و هیبریدهایی که از چندین منبع انرژی تجدیدپذیر استفاده می‌کنند برای ایجاد بار منظم پایه وجود دارد. صنعت انتظار دارد که پروژه‌های جدیدی مثل مزارع خورشیدی شناور و بادبان‌های دریایی را برای استفاده بیشتری از فضا و تولید انرژی آزمایش کند.

فناوری‌های تبدیل زباله به انرژی

تبدیل زباله به انرژی در حال رشد در محبوبیت به عنوان یک جایگزین پایدار به روش‌های سنتی مدیریت زباله است. این روش شامل گرفتن زباله از صنعت و تبدیل آن به انرژی قابل استفاده است، که باعث کاهش نیاز به محل دفن زباله و کاهش گازهای گلخانه‌ای می‌شود. در این زمینه، تکنیک‌هایی مانند سوزاندن، گازشدن و هاضمه‌سازی بدون هوایی معمولاً استفاده می‌شوند. این روش‌ها بر اساس ویژگی‌های زباله و نوع انرژی قابل حاصل قرار داده شده، بیشتر یا کمتر عملکرد و مناسبی دارند.

نمونه‌های برجسته کاربرد موفق تبدیل زباله به انرژی درون نیروگاه‌های شیمیایی یافت می‌شود که توانسته‌اند بخش قابل توجهی از نیازهای انرژی خود را از طریق زباله‌های محلی تأمین کنند. یکی از این تسهیلات در هلند گزارش داده است که با پیاده‌سازی جذب anaerobic برای پردازش زباله‌های آلی، هزینه‌های انرژی خود را در مدت پنج سال ۱۵٪ کاهش داده است.

منافع اقتصادی که راهکارهای تبدیل زباله به انرژی ایجاد می‌کنند، نیز در طول مدت هستند؛ آنها به کارخانجات اجازه می‌دهد تا هزینه‌های مدیریت زباله را کاهش دهند و درآمدی از تولید انرژی به دست آورند! علاوه بر این، چنین پروژه‌هایی به اقتصاد دایره‌ای کمک می‌کند که در آن، زباله پایان خط نیست بلکه یک ماده است که باید مجدداً استفاده شود. با پیشرفت بیشتر در فناوری، باید منتظر بمانیم که کارایی‌های افزایش یابد و پیشرفت‌های جدیدی در ظرفیت تبدیل زباله به انرژی در بخش شیمیایی مشاهده شود.

دوبلن‌های دیجیتال برای عملیات پایدار

شبیه‌سازی بهبود کارایی انرژی

استفاده از دوقلوی رقمی نقش آفریننده‌ای در بهبود کارایی انرژی سازه‌های شیمیایی ایفا می‌کند. این دوقلوهای رقمی فرآیندهای واقعی را شبیه‌سازی می‌کنند و به عنوان محلی برای بهینه‌سازی عملیات بدون اختلال در تولید فیزیکی خدمت می‌کنند. فناوری شبیه‌سازی می‌تواند تغییرات مختلفی در تجهیزات و فرآیند را پیش‌بینی کرده و پتانسیل صرفه‌جویی در مصرف انرژی را مشخص کند. این شبیه‌سازی‌ها نشان دادند که در زمینه صرفه‌جویی در عملیات و انرژی، پتانسیل بالایی وجود دارد. بنابراین، شرکت‌هایی که فناوری دوقلوی رقمی را به کار می‌برند، معمولاً مصرف انرژی را بیش از ۱۰٪ کاهش می‌دهند. با این حال، هنگامی که صنعت به سوی تولید هوشمند حرکت می‌کند، دوقلوهای رقمی قرار است یک عامل کلیدی باشند و حمایت از تولید کارآمد و پایدار ارائه کنند.

سیستم‌های بازخورد حلقه بسته برای بهبود مستمر

سیستم‌های کنترل بازخورد و نظارت حلقه بسته، کلیدی برای بهبود پیوسته در مدیریت انرژی هستند (که قبلاً در نیروگاه‌های شیمیایی شناخته شده است). این سیستم‌ها از تحلیل داده‌های زمان واقعی برای ارائه بازخورد عملکرد فوری استفاده می‌کنند تا عملکرد به طور مداوم ارزیابی و بهبود یابد. کاربردها پتانسیل معناداری را در نیروگاه‌های شیمیایی نشان می‌دهند، جایی که رویکرد مبتنی بر بازخورد منجر به صرفه‌جویی زیاد در انرژی و بهبود کیفیت محصول شده است. هرچند که مشکلاتی مرتبط با هزینه‌های ثابت بالا وجود دارد، اما مزایای استفاده از سیستم‌های حلقه بسته، مانند کاهش ضایعات انرژی و استفاده کارآمدتر از منابع، واضح است. این‌ها نمونه‌های اصلی نقش فناوری در ساختن صنعت کارآمدتر و پایدارتر هستند.