Dr inż. Lech Maryniak
W obecnym czasie podwyżki cen energii elektrycznej ale też i paliw są dla nas ciągłym wyzwaniem. Innym równie mocnym wyzwaniem staje się dostępność energii elektrycznej dla odbiorców przemysłowych. Park wytwarzania oraz transmisji energii elektrycznej w kraju jest kompletnie przestarzały, co coraz częściej staje się powodem jej dostępności. Wszystkie te fakty maja niebagatelny wpływ na koszty wytwarzania dóbr konsumpcyjnych, w tym tych wytwarzanych przez przemysł spożywczy. Przemysł napojowy w warunkach krajowych, ale też europejskich jak i światowych charakteryzuje się bardzo dużą konkurencyjnością, co skłania do wdrażania innowacji. Na portalu AgroIndustry systematycznie będziemy publikować sposoby racjonalnego gospodarowania energią w przemyśle napojowym opracowane przez dr inż. Lecha Maryniaka. Zapraszamy do zapoznania się z V częścią cyklu.
Na przestrzeni ostatnich dwóch dekad zasadniczo zmieniły się standardy pakowania napojów. W naszej części Europy praktycznie zrezygnowano z używania opakowań zwrotnych na rzecz opakowań jednorazowych. Zmieniły się również formuły napojów. Wszystkie te zmiany miały i mają bardzo duży wpływ na technologie wytwarzania wspomnianych napojów. Dodając do tego powiększenie wolumenu wytwórczego wywołało to większy apatyt na media energetyczne w tym przemyśle.
Mając na uwadze powyższe fakty trzeba podjąć wyzwanie optymalizacji procesów wytwórczych w przemyśle napojowym. Na wstępie należy pokazać gdzie media energetyczne są wykorzystywane i na co należy zwrócić szczególną uwagę, żeby racjonalnie nimi gospodarować. Najważniejsza jednak wydaje się być świadomość potrzeby wprowadzania optymalizacji oraz ich wykorzystania na płaszczyźnie zarządzania operacyjnego, co będzie skutkować wdrażaniem odpowiednio proponowanych projektów. Autor pracując w przemyśle napojowym w kraju i zagranicą pragnie podzielić się swoimi doświadczeniami z czytelnikami w celu poprawy świadomości wykorzystania energii w przemyśle napojowym, ale i też szeroko rozumianym przemyśle spożywczym. Celem artykułu jest również pokazanie możliwości oszczędzania mediów energetycznych, a w konsekwencji poprawienia konkurencyjności polskich przedsiębiorstw produkcji spożywczej.
W celu systematyzacji działań wprowadzania racjonalnego gospodarowania mediami energetycznymi w przemyśle napojowym należy podzielić przykładowy zakład produkcyjny na obszary, w których zachodzą główne operacje produkcyjne. Mając ustalony tak podział można dalej dokonać analizy zużyć tych mediów dla poszczególnych instalacji produkcyjnych i wprowadzić plan działań korygujących. Na Rys.1 przedstawiono przepływ surowców, półproduktów, wyrobów gotowych zaczynając od magazynu surowców a kończąc na magazynie wyrobów gotowych. Obszary produkcyjne zostały przedstawione, jako:
- całkowity obszar zakładu produkcyjnego wraz ze strukturą budowlaną;
- media produkcyjne i energetyczne – wytwarzanie;
- ciągi procesowe – wytwarzanie produktu;
- linie pakujące – pakowanie produktu;
- magazyny surowców, magazyny wyrobów gotowych – składowanie;
- oczyszczanie ścieków, segregacja odpadów po produkcyjnych – oczyszczanie, segregowanie.
Nawiązując do przedstawionych powyżej obszarów produkcyjnych należy przejść dalej do opisu sposobów racjonalnego gospodarowania mediami energetycznymi w przykładowym zakładzie produkującym napoje. Możliwości wprowadzania zmian poprawy wykorzystania mediów energetycznych w takim zakładzie autor zebrał w sposób tabelaryczny. W tabelach przedstawiono takie informacyjne jak:
- obszary produkcyjne przykładowego zakładu produkcji napojów, gdzie zmiany wykorzystania mediów energetycznych miałyby następować;
- zwięzły opis sposobów poprawy wykorzystania mediów energetycznych w procesach produkcyjnych;
- procentowe oszczędności jaki będą dawać wprowadzone sposoby racjonalnej gospodarki mediami energetycznymi w stosunku do tradycyjnych rozwiązań, bądź nie wprowadzenia zmian;
- zakresy pieniężne inwestycji scharakteryzowane jako :
- niski do 50 tysięcy PLN;
- średni w zakresie od 50 tysięcy do 500 tysięcy PLN;
- wysoki powyżej 500 tysięcy PLN;
- zwroty z inwestycji, obliczone w sposób prosty jako stosunek zysków z inwestycji do wartości inwestycji.
Przechodząc szczegółowo do opisów racjonalnego gospodarowania mediami energetycznymi w zakładzie produkcji napojów należy przedstawić następujące obszary:
Linie pakujące odpowiadają za końcowe wytwarzanie produktu. W przypadku pakowania napojów linie te bardzo często są połączone dodatkowo z produkcją opakowań. Ma to szczególnie zastosowanie w technologiach konfekcjonowania napojów w opakowania jednorazowe. Tab.6 przedstawia szereg rozwiązań racjonalnej gospodarki mediami produkcyjnymi w obszarze pakowania napojów. W obecnej chwili dynamicznie zmieniającej się techniki pakowania należy rozważać wprowadzanie rozwiązań najnowocześniejszych. Choć takie decyzje powinny być uzasadnione i poparte odpowiednimi wyliczeniami. Fot.6 przedstawiono fragment bloku wydmuchu butelek połączonego z urządzeniem rozlewającym. Takie rozwiązanie pozwala zaoszczędzić do 8% mediów energetycznych, w porównaniu z klasycznym rozwiązaniem. Również ciepło odpadowe z pieca ogrzewającego preformy może być wykorzystane do ogrzewania struktury budowlanej zakładu. Fot.6 przedstawia również okap ekstrakcji ciepłego powietrza zainstalowany nad piecem ogrzewającym preformy przed procesem rozdmuchu.
Fot. 6. Fragment linii produkcyjnej przeznaczonej do produkcji napojów w opakowaniach jednorazowych. Na fotografii pokazano urządzenie wydmuchujące butelki typu PET wyposażonej w piec z eko-lampami oraz okapem ekstrakcji ciepłego powietrza z tego pieca. Zdjęcie wykonane przez autora.
Tab. 6. Przykłady racjonalnego zarządzania mediami energetycznymi oraz rozwiązania techniczne w obszarze linii pakujących znajdujących się w zakładzie produkcji napojów. Źródło: Opracowanie własne. [kliknij żeby powiększyć]
Wprowadzenie systemu własnej produkcji mediów energetycznych w oparciu o technologie: CHP, Trigenerację czy CHP/QUAD. Mając zoptymalizowany system produkcji pod kątem właściwego zużycia mediów energetycznych przez zastosowanie listy sposobów ich oszczędzania, przedstawionych wyżej należy rozważyć możliwości wprowadzenia własnego źródła produkcji mediów energetycznych. Takie możliwości dają:
- gospodarka skojarzona produkcji dwóch mediów energetycznych takich jak: prąd elektryczny czy ciepła w postaci gorącej wody czy pary, zwana popularnie kogeneracja – CHP (Combined Heat and Power);
- trigeneracja- produkcja trzech mediów energetycznych razem, takich jak: prąd elektryczny, ciepło oraz chłód procesowy;
- CHP/QUAD- (Combined Heat and Power/ QUAD) – gospodarka skojarzona produkcji ciepła, energii elektrycznej, chłodu procesowego i dwutlenku węgla razem.
Wspomniany system jest 101 sposobem racjonalnego gospodarowania energią w przemyśle napojowym. Należy nadmienić ze oszczędności energetyczne takiego systemu mogą dochodzić do 40% w porównaniu z tradycyjnym rozwiązaniem. Koszty takiej instalacji są wysokie, a zwrot z inwestycji może dochodzić nawet do sześciu lat. Dlatego inwestycje tego typu zaleca się przedsiębiorstwom przemysłu spożywczego, które planują swoje inwestycje długofalowo, mając dalsza wizje swojego rozwoju.
Fot. 7. Zakład CHP – trigeneracja, produkująca: prąd elektryczny, parę procesową, gorącą wodę oraz chłód procesowy. Zdjęcie wykonane przez autora.
Literatura dostępna w redakcji.
