Zużycie bazowe – podstawa efektywnego zarządzania energią

Jednym z największych wyzwań jakie stoi przed efektywnym zarządzaniem energią jest dokładne określenie wpływu systemu zarządzania energią lub pojedynczej modernizacji na konsumpcję i koszty.

Zużycie energii jest zazwyczaj dyktowane przez wiele dynamicznych, połączonych ze sobą czynników, co komplikuje możliwość jasnego określenia czy zmiany w zapotrzebowaniu na energię są spowodowane zaimplementowanymi rozwiązaniami energooszczędnymi, zmianami w parametrach mających wpływ na zużycie energii (np. pogoda, produkcja itp.) czy też ich połączeniem.

A zatem, jak odseparować efekty systemu zarządzania energią od innych czynników? Żeby to zrobić potrzebne jest określenie bazowego zużycia energii (z ang. energy baseline).

Definicja bazowego zużycia energii

Bazowe zużycie energii jest narzędziem referencyjnym. Pozwala ono na porównanie wydajności energetycznej przed i po wprowadzeniu energooszczędnych rozwiązań w systemie lub obiekcie.

Bazowe zużycie energii uwzględnia czynniki mające wpływ na konsumpcję energii takie jak temperatura, wielkość produkcji, ilość klientów itp. Jest to możliwe poprzez modelowanie wydajności obiektu przed zmianami, zazwyczaj za pomocą statystycznej techniki zwaną regresją liniową (z ang. linear regression).

Co daje bazowe zużycie energii

Zużycie bazowe ma trzy główne założenia:

  1. Umożliwia identyfikację czynników, które przyczyniają się do dobrej lub złej efektywności energetycznej poprzez porównanie na zasadzie „jabłko do jabłka” zużyć z dwóch różnych okresów. Na przykład dobry model bazowego zużycia energii dla budynku biurowego powinien brać pod uwagę pogodę, ilość ludzi przebywających w budynku, godziny otwarcia itp., co pozwala na przypisanie zaobserwowanych zmian w zużyciu energii innym czynnikom, takim jak zmiany w ustawieniach systemów BMS, zainstalowaniem nowych energooszczędnych urządzeń itp. Dobrze skonstruowany model zużycia bazowego pozwala na wykluczenie czynników, które nie są związane z kwestiami zarządzania energią.
  2. Pozwala prognozować zużycie energii i kosztów.
  3. Pozwala na monitorowanie i weryfikację korzyści wynikających z projektów pro-efektywnościowych.

Dlaczego bazowe zużycie energii jest ważne

Rozważ następujący przypadek. Sklep wielkopowierzchniowy razem z magazynem musi obniżyć zużycie energii w wyniku nowej strategii zrównoważonego rozwoju firmy. Zespół odpowiedzialny za zużycie energii decyduje się na wymianę oświetlenia w budynkach na LED-owe – projekt, który postrzegany jest jako pewna oszczędność. Nie zostało jednak ustalone bazowe zużycie energii przed wymianą oświetlenia. Naturalnie, zespół odpowiedzialny za zużycie energii razem z zespołem finansowym i operacyjnym chcą wiedzieć jak owa renowacja wpłynęła na zużycie energii i związane z nią koszty jakie ponoszą budynki. Jakoże bazowe zużycie energii nie zostało ustalone, porównane zostały absolutne wartości zużyć przed i po wymianie oświetlenia. Okazało się, że wpływ renowacji wyniósł mniej niż pierwotnie zakładano.

Ich analiza nie uwzględniła wzrostu temperatury zewnętrznej i zmian w ilości odwiedzających klientów. Wszystkie zmiany w konsumpcji zostały mylnie przypisane wymianie oświetlenia natomiast w rzeczywistości po renowacji obiekty zostały odwiedzone przez większą liczbę klientów jak również okres ten był cieplejszy, co wpłynęło na wzmożoną pracę urządzeń. W rezultacie prowadzi to nie tylko do niedokładnego raportowania progresu w kierunku korporacyjnych założeń zrównoważonego rozwoju, ale również do mylnego niedowartościowania inwestycji w efektywność energetyczną.

Jak zdefiniować bazowe zużycie energii

W celu ustalenia rzetelnego bazowego zużycia energii wymagana jest dobra znajomość statystycznego modelowania w programie EXCEL, lub w innym pakiecie analitycznym, która ułatwia identyfikację i integrację wszystkich istotnych informacji w modelu bazowym zużycia energii.

1. Pierwszym kluczowym elementem jest zidentyfikowanie czynników, które mają wpływ na zużycie energii. Będą one w dużej mierze uzależnione od rodzaju obiektu lub systemu, dla którego tworzony jest model. W budynku biurowym zużycie energii może być dyktowane przez zewnętrzne warunki pogodowe, głównie temperaturę, i liczbę ludzi przebywających w budynku, natomiast dla linii produkcyjnej czynnikiem decydującym może być wolumen produkcji.

W celu zidentyfikowania głównych zmiennych mających wpływ na zużycie energii należy je dodać do tworzonego modelu pojedynczo zaczynając od czynników, które wydają się być kluczowe. Jeśli po dodaniu takiego czynnika stwierdzona zostanie poprawa dokładności modelu czynnik ten należy w nim uwzględnić. Jeśli poprawa jest mierna lub nie ma jej wcale zmienną tą należy odrzucić. Proces ten należy kontynuować do momentu aż model osiągnie wymaganą dokładność. Zazwyczaj rekomendowaną wartością współczynnika determinacji (R2) dla modeli bazowych zużyć energii jest 0.8 lub większa (im wyższa tym lepiej) natomiast współczynnika zmienności (CV) to wartość 0.2 lub mniejsza (im mniejsza tym lepiej) i w definiowanych modelach zaleca się uwzględnienie tylko tych czynników, które spełniają te warunki.

2. Po zdefiniowaniu kluczowych czynników mających wpływ na zużycie energii należy ich użyć do wygenerowania modelu / algorytmu, który będzie użyty do obliczania oczekiwanej konsumpcji energii w scenariuszu bazowym, odpowiadającemu okresowi przed usprawnieniami energooszczędnymi.

3. Wygenerowany model pozwala na porównanie zużycia energii w warunkach bazowych to obecnego zużycia energii i w rezultacie określenie ilościowe korzyści (lub strat) wynikających bezpośrednio z modernizacji nie uwzględniając przy tym czynników „zewnętrznych”.

W najprostszej postaci bazowe zużycie energii może być zdefiniowane używając rachunków za energię, danych dotyczących czynników mających wpływ na zużycie energii w analizowanym okresie i programu Excel. Tworzenie modelu wymaga wiedzy z zakresu analiz statystycznych i dokładnego gromadzenia stosownych danych za każdym razem, kiedy konieczne jest porównanie ze scenariuszem bazowym. Definiowanie bazowego zużycia energii przy użyciu rachunków może jednak być mało precyzyjne i problematyczne. Kluczową kwestią jest opieranie się na rachunkach, które bazują na rzeczywistych, aniżeli szacowanych danych oraz zebranie danych dotyczących czynników wpływających na zużycie energii za dokładnie ten sam okres za który wygenerowany jest rachunek. Nawet wtedy mając do dyspozycji tylko miesięczne dane nt. konsumpcji trudno jest przypisać zmiany w trendzie zużycia do określonych modernizacji. Z pomocą mogą tu przyjść systemu do monitorowania energii, które umożliwiają dostęp do danych dotyczących zużycia nawet w rozdzielczości minutowej lub dane godzinowe otrzymane od Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD) operującego na danym terenie. Modele wygenerowane na rzeczywistych danych o dużej rozdzielczości pozwalają na precyzyjne zdefiniowanie modelu zużycia bazowego i co za tym idzie dokładniejszą analizę efektywności energetycznej.

Dla przykładu poniższy rysunek przestawia model zuzycia bazowego gazu dla budynku biurowego w Waszawie. Modelowanie wykazało że czynnikiem wpływającym całkowicie na zużycie gazu jest temperatura zewnętrzna, skwantyfikowana w postaci stopniodni grzania (z ang. heating degree days / HDD). Chcąc ustalić jakie powinno być lub byłoby (w przypadku gdy zaiplmentowane zostały jakieś działania optymalizujące) zużycie gazu w scenariuszu bazowym wystarczy podstawić wartości HDD do wygenerowanego wzoru.

Zużycie bazowe gazu dla obiektu biurowego w Warszawie

Większość inteligentnych systemów do monitorowania energii (z ang. Energy Monitoring Information Systems, EMIS) posiada funkcje automatycznego budowania modeli bazowych zużyć energii i ekstrakcji niezbędnych danych w celu porównania ich z nimi. Systemy EMIS nie tylko zapewniają dokładność budowanych modeli zużyć bazowych, ale również mogą zaoszczędzić dużo czasu związanego z pozyskiwaniem i raportowaniem danych. To z kolei umożliwia podejmowanie szybkich, bazujących na rzetelnych danych decyzji, ocenianie efektywności energetycznej, i co najważniejsze, pomaga zespołom odpowiedzialnym za zużycie energii w transparentnym komunikowaniu osiągnięć w zakresie efektywności energetycznej zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz organizacji.

W przypadku projektów EPC / ESCO odpowiednie ustalenie zużycia bazowego, obok określenia metodologii M&V (więcej w artykule: http://energymanager.com.pl/pomiary-i-weryfikacja-mv/), jest krytycznym elementem ustaleń umownych, który niejednokrotnie jest bagatelizowany przez inwestorów a często nadużywany przez usługodawców.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *