Kuidas muuta tootmine energiatõhusamaks, töökindlamaks ja ressursisäästlikumaks? Tark tööstus ühendab automatiseerimise, energiatõhusad tehnoloogiad, veetöötluse, jääksoojuse taaskasutuse ja nutika hoolduse. Vaatame lähemalt, millised lahendused aitavad tööstusettevõtetel tootmisprotsesse optimeerida, kulusid vähendada ja seadmete töökindlust parandada.
Mis on tark tööstus?
Tark tööstus (Smart Industry) tähendab terviklikku lähenemist tootmise arendamisele, kus tehnoloogiad, automatiseerimine, energiatõhusus ja kestlik ressursikasutus aitavad muuta tööstusprotsessid efektiivsemaks, paindlikumaks ja töökindlamaks.
Targa tööstuse eesmärk ei ole lihtsalt uute seadmete või digilahenduste kasutuselevõtt. Oluline on vaadata tootmisprotsessi tervikuna ning leida lahendused, mis vastavad konkreetse ettevõtte vajadustele. See tähendab näiteks energia- ja veekasutuse optimeerimist, tootmisjääkide vähendamist, seadmete töökindluse parandamist ning tootmisprotsesside automatiseerimist.
Targa tööstuse keskne põhimõte on kasutada olemasolevaid ressursse võimalikult tõhusalt, tagades samal ajal tootmise stabiilsuse ja paindlikkuse.
Mis on tark tehas?
Tark tehas (Smart Factory) on tootmisüksus, kus kasutatakse kaasaegseid tehase vajadusega arvestavaid tehnoloogiaid ja andmepõhiseid juhtimissüsteeme tootmisprotsesside jälgimiseks, juhtimiseks ja optimeerimiseks.
Kui tark tööstus kirjeldab laiemat arengusuunda, siis tark tehas on koht, kus need põhimõtted rakendatakse igapäevases tootmises. Targa tehase eesmärk on tagada, et seadmed ja süsteemid töötaksid vastavalt tegelikule tootmisvajadusele. See tähendab muu hulgas seadmete õiget dimensioneerimist, tipukoormustega arvestamist ning energia, vee ja muude ressursside säästlikku kasutamist.
Reaalajas toimuv andmete kogumine ja analüüs võimaldab tuvastada ebatõhusust, ennetada rikkeid ja optimeerida ressursikasutust. Automaatikasüsteemid aitavad tootmisprotsesse juhtida, digitaalsed lahendused võimaldavad jälgida seadmete seisukorda ning läbimõeldud hooldus pikendab nende kasutusiga.
Tark tehas ei tähenda tingimata täielikult automatiseeritud või uut tootmishoonet. Ka olemasolevas tehases saab rakendada lahendusi, mis parandavad tootmise efektiivsust ja töökindlust.
Miks on tark tööstus ja tark tehas olulised?
Targa tööstuse eesmärk ulatub kaugemale üksnes tootmise efektiivsuse suurendamisest. Sama oluline on ettevõtte võime kohaneda muutuvate tootmisvajadustega, kasutada ressursse säästlikult ning vähendada keskkonnamõju.
Automatiseerimise, energiatõhusate tehnoloogiate, veetöötluse ja jäätmete vähendamise lahenduste ühendamine aitab tööstusettevõtetel:
• vähendada energia- ja veekulusid;
• parandada tootmisprotsesside efektiivsust;
• vähendada energia- ja ressursikadusid;
• suurendada seadmete ja süsteemide töökindlust;
• kohaneda muutuvate tootmismahtude ja koormustega;
• vähendada tootmise keskkonnamõju.
Nende eesmärkide saavutamine algab olemasoleva olukorra hindamisest.
Tehase tehniline audit annab ülevaate seadmete ja süsteemide seisukorrast ning aitab tuvastada võimalikke probleeme, energiakadusid ja riske, mis mõjutavad tootmise töökindlust, tootmisvõimsust ja kasumlikkust.
Tasuvusanalüüs aitab hinnata planeeritavate investeeringute majanduslikku otstarbekust nii uute tootmisüksuste rajamisel kui ka olemasolevate süsteemide moderniseerimisel.
7 näidet targa tööstuse lahendustest
Targa tööstuse põhimõtteid saab rakendada tootmise erinevates etappides, alates energia tootmisest ja veetöötlusest kuni automaatika ning seadmete hoolduseni. Järgnevalt toome seitse valdkonda koos tehnoloogiliste lahendustega, mis aitavad tööstusettevõtetel ressursse tõhusamalt kasutada ja tootmisprotsesse optimeerida.
1. Energia tõhus tootmine ja kasutamine
Energiatõhusus on üks targa tööstuse põhielemente. Energia tootmise ja kasutamise optimeerimine aitab vähendada energiakadusid, tootmiskulusid ja keskkonnamõju.
- Üheks lahenduseks on soojuse ja elektri koostootmine ehk CHP (Combined Heat and Power). Koostootmisjaam toodab samaaegselt elektrit ja kasulikku soojust, võimaldades kütuses sisalduvat energiat tõhusamalt ära kasutada kui soojuse ja elektri eraldi tootmisel. Koostootmise eelised sõltuvad kasutatavast tehnoloogiast, kütusest ning ettevõtte tegelikust elektri- ja soojusvajadusest. Sobiva lahenduse korral aitab koostootmine vähendada primaarenergia kasutust ja CO₂ heidet.
→ Loe lähemalt koostootmisjaamade lahendustest
2. Tõhus veetöötlus ja veekasutuse juhtimine
Vesi on paljudes tööstusprotsessides oluline ressurss. Sobiva veetöötlustehnoloogia valik aitab tagada nõutava veekvaliteedi, vähendada seadmete kulumist ja korrosiooniriski ning pikendada süsteemide kasutusiga. Tööstuslikes veetöötlussüsteemides kasutatakse erinevaid tehnoloogiaid sõltuvalt toorvee kvaliteedist ja tootmisprotsessi nõuetest.
- Veepehmendusseadmed eemaldavad veest karedust põhjustavaid kaltsiumi- ja magneesiumiioone ning rauaeraldusseadmed vähendavad rauasisaldust. Nii saab vähendada katlakivi teket ja kaitsta katlamaja seadmeid. Automaatne juhtimine võimaldab seadmetel töötada vastavalt tegelikule veetarbimisele, aidates optimeerida vee ja regenereerimiskemikaalide kasutust.
- Filtreerimistehnoloogia tuleb valida vastavalt, mis lisandit on vaja veest eemaldada või vähendada.
Survefiltrid eemaldavad veest hõljuvaid osakesi, juhtides vee rõhu all läbi filtermaterjali.
Aktiivsöefiltrid aitavad vähendada kloori, teatud orgaaniliste ühendite ning maitset ja lõhna mõjutavate ainete sisaldust.
Kottfiltrid eemaldavad suuremaid osakesi ja sobivad näiteks tööstusvee eelfiltreerimiseks
- Demineraliseerimisseadmed eemaldavad veest lahustunud mineraalsooli, et saavutada tootmisprotsessis vajalik veekvaliteet. Demineraliseeritud vett kasutatakse näiteks loputusveena, protsessiveena ning katelde toitevee ettevalmistamisel. Vajalik eeltöötlus sõltub toorvee kvaliteedist ja valitud tehnoloogiast.
- Pöördosmoosiseadmed (Reverse osmosis ehk RO). Pöördosmoos on membraantehnoloogia, mille abil eemaldatakse veest lahustunud sooli, orgaanilisi ühendeid ja mikroorganisme. Sobiva membraani ja töötingimuste korral võimaldab pöördosmoos saavutada kõrge veepuhastusastme. Modulaarsed ja energiatõhusate pumpadega süsteemid aitavad vähendada energiakulu ning lihtsustada seadmete paigaldamist.
- Deaeraatorid ehk vee gaasieraldusseadmed eemaldavad veest lahustunud gaase, eelkõige hapnikku, vähendades seeläbi korrosiooniriski ja pikendades katlamaja seadmete kasutusiga. Auru tootmiseks kasutatava toitevee hapnikusisalduse vähendamiseks kasutatakse termilisi deaeraatoreid. Vaakumdeaeraatoritega saab sobivates tingimustes vähendada vees lahustunud hapniku sisaldust ligikaudu 8–10 mg/l tasemelt alla 0,2 mg/l.
→ Tutvu tööstuslike veetöötlusseadmetega
3. Paindlikud ja reguleeritava võimsusega energialahendused
Tööstusettevõtete energia- ja auruvajadus ei ole alati ühesugune. Tootmismahud, töötsüklid ja tipukoormused võivad päeva või hooaja jooksul oluliselt muutuda. Seetõttu on oluline kasutada seadmeid, mille võimsust saab reguleerida vastavalt tegelikule vajadusele.
- Biomassikatlad võimaldavad kasutada taastuvaid kütuseid soojusenergia tootmiseks. Sõltuvalt tehnoloogiast saab katla võimsust reguleerida näiteks vahemikus 30–100%, kohandades soojuse tootmist muutuva tarbimisvajadusega.
- Tööstuslikud aurukatlad sobivad mitmesugustesse tootmisprotsessidesse, kus on vajalik stabiilne ja töökindel auruvarustus. Sõltuvalt katla ja põletisüsteemi konstruktsioonist saab kasutada erinevaid gaasilisi või vedelaid kütuseid, näiteks maagaasi, LPG-d, LNG-d, biogaasi ja kütteõli. Sobiva tehnoloogia korral võib kütuseks olla ka vesinik või vesinikusegu.
- Aurugeneraatorid sobivad tootmisesse, kus auruvajadus muutub kiiresti või kus esineb lühiajalisi tipukoormusi. Võrreldes tavapärase suure veemahuga aurukatlaga võib aurugeneraatori käivitusaeg olla vaid mõni minut. Kiire reageerimine, väiksem soojendatav veemaht ja võimalikud väiksemad läbipuhkekaod aitavad teatud töörežiimides energiatarvet vähendada. Kuigi aurugeneraatori soetusmaksumus võib olla kõrgem, võib lahendus sõltuvalt tootmismahust ja kasutusprofiilist end kiiresti ära tasuda.
- Sagedusmuundurid võimaldavad reguleerida elektrimootorite pöörlemiskiirust vastavalt tegelikule koormusele. Näiteks saab katlamaja põletite ventilaatorite kiirust vähendada väiksema koormuse korral, mis aitab vähendada elektritarbimist ja müra. Sagedusmuunduriga juhitavad veepumbad võimaldavad kohandada pumpamisvõimsust tegeliku veevajadusega ning vähendada elektrikulu.
→ Loe lähemalt tööstuslike katlamajade ja aurulahenduste kohta
4. Energia taaskasutus ja tootmiskadude vähendamine
Tööstusprotsessides tekib sageli soojust, mida ei kasutata ära ja mis suunatakse ümbritsevasse keskkonda. Selle asemel saab sobiva tehnoloogia abil heitsoojust koguda ja kasutada uuesti näiteks vee või õhu soojendamiseks, tootmisprotsessides või hoonete kütmisel.
Heitsoojuse taaskasutamine aitab vähendada uue soojusenergia tootmise vajadust ja parandada kogu süsteemi energiatõhusust. Võimalikud lahendused on järgmised.
- Suitsugaaside soojusvahetid võimaldavad kasutada ära põletusprotsessis tekkivate suitsugaaside soojusenergiat. Taaskasutatud soojust saab suunata näiteks põlemisõhu eelsoojendamiseks või tootmisprotsesside kütmiseks.
- Soojusvahetid jahutusvee ja reovee soojuse taaskasutuseks. Tootmisprotsessides kasutatud jahutusvesi ja reovesi võivad sisaldada märkimisväärses koguses soojusenergiat. Soojustagastussüsteemide abil saab selle energia soojusvahetite kaudu üle kanda teistesse protsessidesse.
- Suitsugaaside kondensatsioonisüsteemid. Suitsugaaside kondensatsioon võimaldab lisaks suitsugaaside tuntavale soojusele ära kasutada ka veeauru kondenseerumisel vabanevat soojust. Kogutud energiat saab kasutada näiteks tööstusprotsesside või soojusvõrkude kütmiseks.
- Tööstuslikud soojuspumbad. Soojuspumpade abil saab tõsta madalama temperatuuriga jääksoojuse temperatuuri tasemele, mis võimaldab seda uuesti kasutada. Näiteks saab tootmisprotsessist kogutud soojusega eelsoojendada vett ning tõsta selle temperatuuri tööstusliku soojuspumba abil hoone kütte- või sooja tarbevee süsteemile sobivaks.
- Kompressorite heitsoojuse taaskasutus. Õhukompressorite töö käigus eraldub soojust, mida saab koguda ja kasutada näiteks küttevee soojendamiseks. Vajaduse korral saab soojuspumba abil tõsta kogutud soojuse temperatuuri sobivale tasemele.
- Pöörlevate seadmete heitsoojuse kasutamine. Erinevate pöörlevate masinate töö käigus tekkivat soojust saab sobivates tingimustes kasutada näiteks katlasse siseneva vee eelsoojendamiseks.
- Deaeraatori õhutusaura soojuse taaskasutus. Katlamajades eraldub deaeraatorite õhutusliinide kaudu veeauru, mille soojusenergia juhitakse tavaliselt atmosfääri. Soojusvaheti abil on võimalik osa sellest energiast tagasi võita ja kasutada näiteks lisavee eelsoojendamiseks.
- Aurukondensaadi soojusvahetid. Kuuma aurukondensaadi soojusenergiat saab soojusvaheti kaudu suunata tagasi tootmisprotsessi ning kasutada teiste protsessivedelike soojendamiseks, kui töötingimused seda võimaldavad.
- Kondensaadi tagastussüsteemid. Kondensaadi tagastussüsteemid koguvad aurusüsteemis tekkiva kondensaadi ja suunavad selle tagasi katlamajja. Kuuma kondensaadi tagastamine vähendab lisavee vajadust ning vee ja soojusenergia kadu, aidates seeläbi vähendada katlamaja energiakulusid.
→ Tutvu energia taaskasutuse lahendustega
5. Environmentally friendly technologies
Optimizing energy use and implementing environmentally friendly solutions help reduce environmental impact and achieve sustainability goals. This may involve using renewable energy, optimizing water and energy use, or using equipment and technologies that reduce or eliminate emissions. For example:
- Connecting a solar thermal park with a biomass boiler is an environmentally friendly solution that also ensures a consistent and continuous supply of heat.
Learn more about solar thermal district heating plants solutions
- Hot water storage tank provides efficiency of heat supply and production balance.
- Electrical steam boilers and electrical hot water boilers efficiently produce steam or hot water using electricity alone, eliminating local emissions. They also enable participation in frequency regulation business, ensuring stable grid operations.
- BESS energy storage allows you to use electricity during times when buying it from the grid is expensive.
Learn more about energy storage systems
- Electrostatic precipitators (ESP) are effective in cleaning up flue gases and significantly reducing air pollution caused by emissions, contributing to achieving CO2 emission reduction targets.
Learn more about flue gas cleaning systems
6. Smart automation
Automation simplifies complex processes and decision-making, allowing for more efficient and smoother production. For example:
- Field automation utilizing PLCs with advanced algorithms and modern field equipment enables smart and effective control of processing operations.
- SCADA systems offer real-time monitoring and control of processes and store data for smart analytics and decision-making, enhancing operational efficiency and responsiveness.
Learn more about automation solutions
7. Computerized maintenance management system (CMMS)
Paper logs and Excel data sheets are tools of the past. Modern maintenance management software helps manage and plan maintenance tasks conveniently. Proper maintenance plays a significant role in the longevity of equipment, so simplifying maintenance planning and management is advisable. For example:
- Alldevice CMMS maintenance management software, developed in collaboration with the FILTER team, is easy to use for managing both small devices and large machines. Maintenance schedules, reports, manuals, certificates, and other technical information are compactly located in one place.
Learn more about CMMS maintenance management solution
Filter is powering smart industry and smart factories
Filter is dedicated to advancing the transition of industries toward more sustainable and efficient practices. By leveraging innovative technologies and a comprehensive range of solutions, Filter supports industries and factories in achieving their goals for smart consumption and sustainability. The approach begins with a detailed assessment of each client’s needs, leading to customized solutions designed to deliver maximum efficiency and cost savings. Services provided encompass the full spectrum, from feasibility studies and design to construction and maintenance.
With an extensive array of energy and water solutions, Filter is well-positioned to assist industrial clients in their journey toward greener energy solutions and sustainability. For more information on improving industrial efficiency with green energy and water solutions, get in contact with us, a free consultation is available.
