O budoucnosti energetické efektivity výrobních strojů

Dané problematice se věnoval odborný seminář, v jehož programu se svými názory vystoupila řada expertů, jejich příspěvky vhodně doplnily firemní ukázky z praxe.

Neúprosná statistika, a co dál

Na úvod zaznělo z úst profesora E. Abeleho (PTW TU Darmstadt) několik slov, uvádějících ožehavou otázku energetické náročnosti průmyslu s důrazem na její aktuálnost. Zmíněna byla rostoucí cena elektrické energie, za posledních 6 let se zvýšila o 126 %, a cíl EU snížit emise CO2 o 20 % do roku 2020. Pro oblast výrobních strojů to znamená hlubší zkoumání jejich stavby, nasazení ve výrobě a životním cyklu. Dnešní průmysl ukrajuje z pomyslného koláče energetické spotřeby 42 %, přičemž by se tento podíl měl v konečném důsledku spolupráce všech průmyslových odvětví snížit na 25 %. Uvedeno bylo, že v současné době se na industriální spotřebě podílí obrábění, výroba strojů a dopravních prostředků pouze ze 13 % energetické spotřeby průmyslu.

Profesor Abele také zmínil oblasti ve výrobních strojích, jejichž optimalizací nebo úpravou lze dosáhnout maximálně efektivního procesu. Jedná se zejména o energeticky efektivní komponenty a funkční moduly, dále pak plánované regulace a řízení v procesu, důležitým aspektem je i otázka automatického odpojování strojů při přerušení výroby. Prostřednictvím maximálního využití technických možností ve výše uvedených oblastech a cíleného nasazení do výrobního procesu lze předpokládat energetickou úsporu až 70 % oproti stavu dnešnímu. Tyto poznatky se opírají o výsledky zkoumání TU Darmstadt. V tomto směru zde probíhá několik výzkumných projektů, řešících vyjmenované okruhy potenciálních úspor energie. Jedním z nich je i projekt e-SimPro, který má vytvořit prostředí pro komplexní model stroje s cílem, simulovat v něm energetickou spotřebu jak částí, tak i celých strojů. Na základě výsledků simulace lze očekávat definování oblastí pro optimalizaci za účelem energetické úspory.

Svou prezentaci profesor Abele zakončil myšlenkou, že obráběcí stroje se mohou stát energeticky efektivní jen v případě maximální spolupráce výrobce, zákazníka i dodavatelů potřebných komponent.

Optimalizace a hodnocení energetické náročnosti obráběcích strojů

Transparentnost a spolupráci výrobců, uživatelů a dodavatelů komponent strojů považuje za důležitý faktor i ing. Benjamin Kuhrke (PTW TU Darmstadt). V případě, že tento aspekt funguje, je vytvořen potenciál, na jehož základech můžeme při návrhu stavět. V tomto směru zdůraznil, že pravidelné hodnocení a optimalizace energetické spotřeby obráběcích strojů mají tvořit hlavní pilíře při hledání úspor energie v oblasti strojů. Tato součinnost má pomoci naladit úzce specializovaný stroj s vyšším stupněm efektivity. Jako příklad ing.Kuhrke uvedl náhradu standardního systému dodávky řezné emulze za konstantního tlaku dodávkou se stupňovitou změnou tlaku v příslušných časových intervalech. Eliminovány byly stavy, kdy je zdroj tlaku nevyužíván, čímž se dosáhlo značné úspory. V tomto ohledu lze vhodně hospodařit i s dalšími médii, jako jsou chladicí kapalina, hydraulický olej a stlačený vzduch. Uživatel by měl mít dále možnost prostřednictvím řídicího systému stroje volit, jakou úroveň úspory energie preferuje. S tím souvisí volba možného režimu dle profilu a požadavků výroby. Návrh směřuje k nabídce nejen katalogových strojů, nýbrž i jejich efektivnějším modifikacím založených na výsledcích softwarové analýzy. Podklady pro tuto analýzu jsou čerpány z profilu výroby zákazníka. Jedná se především o způsob vypínání stroje při nevýrobních časech (automaticky, stand-by, ručně), počet směn, počet pracovních dnů a typ výroby.

Pokud jde o uváděnou transparentnost, je jí, bohužel, zatím většina dodavatelů daleko vzdálena. Přesto existuje jistá otevřenost v zastoupení alespoň některých nových produktů, které respektují tak zvaný EkoDesign.

Eko, eko, eko...

Význam energetické efektivity strojů, s ohledem na energetické výhledy Evropy jako kontinentu, podtrhl i Detlef Hagemann, zástupce VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken). Fosilní zdroje jsou ekologicky nežádoucí a nepokryjí rostoucí spotřebu. Jaderná energie je naproti tomu pro mnohé svým principem nepřijatelná. Při plánovaném uzavírání elektrárenských provozů, jejichž zdrojem jsou fosílie bude nutné i stávající spotřebu pokrýt jinou formou. V budoucnu bude nutné v Evropě nahradit 50 % stávající energie z jiných zdrojů. V tomto směru byla zavedena směrnice 2009/125/EC - požadavky na ekodesign výrobků spojených se spotřebou energie. Ta částečně upravuje stávající stav elektrických spotřebičů a v mezidobí 2009 až 2011 nastává prostor pro úpravu dalších dosud nezařazených odvětví. K již existujícím 24 skupinám by po uplynutí příslušného období mělo přibýt dalších deset skupin čítajících obráběcí a tvářecí stroje. Rámcově byl představen možný regula ční mechanismus aplikovatelný na oblast obráběcích a tvářecích strojů, tzv. "samoregulace". Byla rovněž vznesena otázka, do jaké míry mají být normativy zákonné, vymahatelné a postižitelné.

Firemní akvizice na úsporu energií

Od roku 2008 se VDW angažuje ve věcném a tržním srovnání ekologického hodnocení v obráběcích strojích nejenom v Evropě, ale i u zákazníků ve světě. Za tu dobu tento subjekt vytvořil koncept BlueCompetence - iniciativu, prezentující um německého průmyslu obráběcích strojů se zaměřením na energetickou efektivitu a konkurenceschopnost. Na METAVu se v této aktivitě prezentovalo svými řešeními 15 předních výrobců obráběcích strojů a komponent.

Za zmínku stojí především kompletní řešení 4EE ENERGY EFFICIENCY společnosti Rexroth Bosch Group. Pod tímto označením se skrývají čtyři základní skupiny produktů: Efektivní komponenty, Energetická rekuperace, Energie na požádání (Stand-by-Modus) a Návrh energetických systémů. Také firma Siemens představila energetické úspory v obráběcích strojích na modelu svých dosavadních výrobků a aplikací. Jako příklad uvedla produkci elektromotorů spadajících do nejvyšší energetické třídy s důrazem na tři hlavní body procesu zefektivnění: identifikaci, definování potenciálu a realizaci. Demonstrováno bylo efektivnější řešení ve výkonových oblastech CNC-systémů s nákladovou analýzou, respektive možnosti úspory vzduchu u těsnění vřeten a úspory účinnějším mazáním jejich ložisek.

Firma KAPP NILES se při realizaci úspor na svých strojích zaměřila na chlazení provozních kapalin, stlačený vzduch, mazání, hydrauliku, měření elektrické energie a odpadní teplo. Podobná řešení prezentovala i firma INDEX. DMG jako vedoucí producent v oblasti obráběcích strojů zase předložil přístup k efektivnímu využití energií, založený na podrobné analýze dílců, skupin, příslušenství i celých strojů. Stejně jako firma KAPP využívá klimatizační jednotky Ritall (voda/vzduch). Další možnosti vidí DMG v nasazení virtuálního stroje k výraznému zefektivnění plánování výroby a předejití případných problémů, potažmo ve zvýšeném důrazu na režim Standby, do kterého by měl být stroj automaticky přepínán v neproduktivním čase.