Současné paradigma
Důvodů, proč vnímáme průmyslovou energetiku jako velmi konzervativní podnikový útvar je několik. Jedním z těch hlavních je vysoká investiční náročnost, ale i často velmi odlišný způsob práce technologických zařízení zajišťujících distribuci energií a ostatních médií, která do energetického managementu firmy spadají. Nejedná se tedy pouze o prostou distribuci elektřiny, plynu, tepla a vody. Stále častěji se setkáváme také s tzv. vnořenou výrobou elektřiny z lokálních zdrojů, kombinovanou výrobu elektřiny a tepla, výrobou chladu a dalšími technologiemi, které zajišťují energie a média jak pro výrobní zařízení, tak i pro provoz budov.
Dalším důvodem jsou relativně vysoké provozní náklady na zajištění bezpečnosti a provozní spolehlivosti. V mnoha případech se postupně doplňují a kombinují investičně náročná technologická zařízení s relativně vysokou životností (například spínací a jisticí prvky, čerpadla a jejich pohony, uzavírací a regulační armatury…) a digitálními technologiemi umožňujícími jejich začlenění do vyšších úrovní monitoringu a řízení. Provoz takovýchto „hybridních“ systémů bývá často velmi ekonomicky náročný.
V neposlední řadě jsou důvodem pro konzervativní přístup firem k průmyslové energetice také nároky na odbornost obsluhy. Velmi častým problémem je těžko dostupná technická dokumentace ke starším zařízením a spoléhání se na erudici a zkušenost „pamětníků“, kteří se nezřídka novým technologiím brání.

* * * * *
Podnikové útvary energetiky bývají, podobně jako útvary IT, ve firemní hierarchii podřízeny přímo vrcholovému vedení a často jsou jakýmsi „státem ve státě“ s velmi omezenou přímou vazbou jak do výrobních, ale často i ekonomických úseků. Tento způsob řízení jim sice poskytuje jistou míru potřebné autonomie, ale na druhé straně je překážkou pro potřebnou interoperabilitu při digitální transformaci celého firemního prostředí.
* * * * *

Ke cti zaměstnanců (a často i těch nejkonzervativnějších) energetických útvarů je však nutno přiznat, že právě i díky mnohdy zbytečně robustním systémům s velmi jednoduchým řízením se jim zatím daří spolehlivě a bezpečně napájet energiemi a ostatními médii i o několik generací novější technologie zajišťujících ve firmách výrobu, logistiku, další služby spojené s produkty i administrativu.

Co je cílem?
Pokud se začneme zamýšlet nad firemním energetickým managementem, musíme brát v úvahu celkovou efektivitu všech firemních procesů. A teprve po analýze jednotlivých dílčích opatření a zásahů v oblasti energií do těchto procesů vyhodnotit jejich ekonomický dopad.
Nejčastěji a do jisté míry nejjednodušším způsobem formulovaným dílčím cílem, je snížení spotřeby energií. Bohužel velmi často za každou cenu. Toho lze dosáhnout mimo jiné obměnou spotřebičů a technologických zařízení za méně energeticky náročné, optimalizací některých výrobních, ale i logistických operací, nebo také vyloučením energeticky náročných zakázek z firemní nabídky.
Dalším cílem bývá optimalizace velikosti plateb za energie a média. Tohoto cíle lze dosáhnout i při zachování stávající velikosti spotřeby díky optimalizaci smluvních vztahů s jednotlivými dodavateli a distributory, technicko-organizačními opatřeními ve firmě různého rozsahu, ale také využíváním lokálních zdrojů vnořené výroby elektřiny, případně i tepla a teplé užitkové vody. Dalším opatřením z této oblasti může být i optimálně navržená, a hlavně správně provozovaná akumulace.
Na celkovou efektivitu firemních procesů má velký vliv i třetí požadavek na podnikový energetický management, kterým je udržení nebo zvýšení bezpečnosti a provozní spolehlivosti. Je to cíl velice široký a ambiciózní, zahrnující zejména bezpečnost energetickou, spočívající v diverzifikaci a optimálním řízení jednotlivých zdrojů, v poslední době ještě umocněný případnou potřebou alespoň částečné náhrady plynu. Do této oblasti patří také spolehlivé napájení technologií zajišťujících firemní kybernetickou bezpečnost. S provozní spolehlivostí je velmi úzce spojen aspekt kvality elektřiny v průmyslové napájecí síti z pohledu úrovní energetického rušení (kolísání napětí, mikrovýpadky a krátká přerušení dodávky, harmonické, nesymetrie trojfázového systému…) a jeho přímý dopad na kvalitu produkce a poskytovaných služeb. V portfoliu technologických zařízení neustále roste podíl spotřebičů s relativně nízkou elektromagnetickou odolností, které i přesto, že nejsou pro průmyslové využití určené, jsou do průmyslových sítí připojovány a jejichž správná funkce je na dodržení základních kvalitativních parametrů elektřiny závislá.
Z uvedeného výčtu cílů je zřejmé, že jsou v mnoha případech zcela protichůdné a pro opravdu efektivní řízení všech firemních procesů je vždy zapotřebí zvolit jejich optimální kombinaci, která má sice obecně platná pravidla, ale pro každou firmu je unikátním řešením.

A jaké nástroje můžeme v energetickém managementu firem využívat?
Hlavním předpokladem úspěšného nasazení prvků pokročilé automatizace a dalších digitálních technologií naplňujících atributy Průmyslu 4.0, je respektování podstaty kyber-fyzického systému celé firmy i jejího digitálního okolí.
Patrně prvním krokem bude simulace a modelování, tedy vytváření digitálního dvojčete. Zpočátku pravděpodobně pouze jednotlivých částí, ale ve finále celého firemního prostředí, zohledňujícího zejména technologický pohled (procesní, prostorový i časový), ale také pohled ekonomický. K tomu je také potřeba správně specifikovat a potom využívat zdroje dat. Práce s datovými toky v reálném čase a s požadovanou granularitou je podmínkou zpracování dat ve vzájemných souvislostech. Takováto datová báze bude umožňovat mimo jiné i kontinuální doplňování dalších prvků a efektivní prezentaci různým skupinám konzumentů dat a informací.

Je na vedení firmy rozhodnout, jakou úroveň působení „inteligentního“ energetického managementu bude firma využívat.
Obvykle se začíná s ponecháním klasického „operátorského“ (nebo někdy také „velínového“) způsobu řízení, spolupracujícího s tzv. „energetickým agentem“. Tento digitální nástroj nevykonává žádné zásahy do řízení, ale různou formou (vizuální hlášky v zorném poli operátora, akustické signály doprovázené textem nebo grafem…) doporučuje operátorovi sled aktivit vedoucích k efektivnějšímu využívání energií s ohledem na skladbu preferovaných cílů.
Dalším stupněm je zavedení spolupráce dílčích více či méně autonomních subsystémů i přesto, že pracují s rozdílnou mírou „vlastní inteligence“ a automatizace, směřující k postupnému omezování zásahů operátora.
Ideálním stavem je potom spolehlivý a bezpečný zcela automatický provoz celku poskytující pouze informace v požadované skladbě konkrétním typům rolí ve firmě (administrátor-správce, údržbář, uživatel…).
Uplatnění algoritmů umělé inteligence a hlubokého strojového učení bývá v případě energetického managementu časově náročnější než u běžných technologických procesů. Dobu strojového samoučení ovlivňuje mimo jiné i povětrnostní situace, zakázková skladba produktů a služeb a v neposlední řadě i měnící se skladba lidských zdrojů. Nicméně výsledky již zavedených pokročilých digitálních technologií v úsecích nebo útvarech podnikové energetiky jsou pozoruhodné, ať už se jedná o optimalizaci spotřeby, zajištění spolehlivosti a bezpečnosti nebo optimalizaci v oblasti údržby a investic díky neustálému zohledňování momentálního i predikovaného stavu zařízení a personálních kapacit. Takovýto systém se stává efektivním nástrojem pro rozpočtové prognózy v reálném čase, je schopen reagovat na neočekávané poruchy, havárie či neshody a hrát i těžko zastupitelnou roli v oblasti krizového plánování.

TEXT Ing. Jiří Holoubek