COVID-19 팬데믹으로 인해 소비자의 에너지 사용이 감소한 점이 알려지기는 했지만, 산업 전반의 보이지 않는 곳에 에너지를 절약할 수 있는 더 큰 원천이 잠재해 있습니다. 손실 에너지의 약 63%는 전기, 수송, 산업, 상업 및 주거 시장에서 발생하기 때문입니다.
기업이 탄소 순 제로 목표를 달성하기 위한 로드맵을 평가할 때, 손실 에너지는 지속 가능성이라는 중요한 목표를 향한 발전에 추진력을 더하고 즉각적인 조치를 촉진하기 위한 쉬운 목표입니다.
가스나 석탄과 같은 화석 연료에서 생산되는 에너지의 일부인 손실 에너지는 석탄 화력 플랜트, 자동차 엔진, 전구에서 발생하는 열처럼 폐열 형태로 버려지거나 낭비됩니다. 연구에 따르면 어느 산업용 플랜트에서든 투입되는 에너지의 3분의 2(약 67.5%) 가량이 열 교환기 오염, 연소 컨트롤 불량, 압축 공기 시스템 누출, 스팀 트랩 고장 등으로 인해 본래 용도로 사용되지 못하고 손실됩니다. 에머슨의 제조 시설이나 자동차, 전구의 효율성은 폐열 발생량과 생산적으로 이용할 수 있는 연료 및 전력의 양을 결정합니다.
고해상도 이미지에머슨의 지속 가능성 최고 책임자 Mike Train의 미국 에너지 생키 다이어그램에 대한 설명을 들어 보십시오.산업 부문이 전체 에너지 소비량의 23%를 차지하고 일반적인 산업용 플랜트가 운영 예산의 30~50%를 에너지에 지출하는 점을 감안하면, 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 산업용 에너지 효율성에 주목해야 합니다. 에머슨의 데이터에 따르면 산업 부문 기업은 질 높은 에너지 측정, 모니터링, 목표 설정, 결과 보고를 제공하는 에너지 관리 기술과 소프트웨어를 사용하여 사이트 에너지 사용량을 5~15% 절감할 수 있습니다. 이러한 에너지 절감 효과는 서로 중첩되므로, 한 정유소 고객은 1년에 2,000만 달러 이상의 에너지 절감 효과를 얻기도 했습니다.
강력한 배출 가스 관리는 파급 효과를 갖습니다. 전반적으로 상위 25%의 기업은 하위 25%의 기업에 비해 에너지를 20% 적게 사용하고, 에너지 강도가 절반 미만입니다.
고해상도 이미지기업이 상위 25%의 에너지 관리를 실현하기 위한 핵심 전략이 있습니다.
고급 디지털 기술은 운영자가 시정 조치를 취할 수 있도록 에너지 성능에 대한 실시간 가시성을 제공합니다. 스마트 센서, 특히 무선 장치는 오랫동안 더 나은 장비 모니터링을 가능케 했으며, 성능에 영향을 미치고 에너지 사용량을 늘릴 수 있도록 잠재적인 고장을 조기에 탐지합니다. 디지털 트윈 기술은 시설의 설계 및 운영 최적화를 지원하며, 플랜트 성능에 영향을 주지 않으면서 에너지를 절약하는 새로운 프로토콜을 제공합니다. 새로운 LED 조명 또한 대규모 산업용 플랜트에서 상당한 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.
최근의 가장 큰 발전은 에머슨에서 '산업용 에너지의 건강 추적기'라고 불리는 에너지 관리 정보 시스템(EMIS)입니다. 기존의 산업용 플랜트는 월별 에너지 소비 데이터를 시간 경과에 따라 검토하여 에너지 손실을 모니터링했습니다. EMIS를 이용하면 사이트의 에너지 소비에 대한 유의미한 최신 정보를 통해 비효율성과 불규칙성을 더 잘 파악하고, 의사 결정에 필요한 실시간 데이터와 분석을 확인하여 매년 수백만 달러를 절약할 수 있습니다.
전 세계 석유 생산량의 15%를 공급하는 Saudi Aramco의 Abqaiq 플랜트를 알아보겠습니다. Saudi Aramco는 운영을 최적화하고 에너지 소비를 더 효율적으로 관리하기 위해 에머슨의 EMIS를 구현했습니다. EMIS로 운영 성과의 가시성이 향상되고 문제 해결 시간이 크게 단축되었으며 최고값과 설정값을 식별하여 연간 2,200만 달러 가치의 에너지가 절감되었습니다.
EMIS는 에너지 관리에 대한 종합적인 시각을 제공하는 한편, "측정할 수 없는 것은 관리할 수 없다"라는 옛말이 사실임을 증명하는 매우 독특한 애플리케이션도 있습니다. 분석 도구와 같은 소프트웨어와 측정을 결합하면 더 나은 의사 결정을 위한 데이터가 확보되어 에너지 효율성, 안전성, 신뢰성이 향상됩니다. 다음은 에너지 관리를 위한 측정의 5가지 주요 우선순위입니다.
- 스팀 트랩 모니터링. 대부분의 산업용 플랜트는 스팀 열을 사용하여 운영에 필요한 에너지를 공급합니다. 일반적인 플랜트의 에너지 비용은 연간 2,000~3,000만 달러에 이를 수 있습니다. 이러한 플랜트에서 스팀 시스템의 응축된 물을 배출하는 수많은 스팀 트랩을 간과하는 일이 잦습니다. 미국 에너지부에 따르면 스팀 시스템을 3~5년 동안 관리하지 않을 경우 스팀 트랩의 15~20%가 고장이 났습니다. 이 비용은 누적되기에, 한 발전 플랜트에서는 스팀 트랩 누출로 인해 일일 2,200달러의 비용이 발생하는 것으로 나타났습니다. 보통 일 년에 한 번 사람이 직접 검사하지만, 이제는 스마트 장치를 통해 스팀 트랩의 소리를 모니터링하여 운영자에게 장비 고장을 알릴 수 있습니다. 스팀 트랩을 모니터링하면 손실 에너지를 검출할 수 있습니다. 남아프리카공화국의 석유화학 회사인 Sasol Technology는 가장 중요한 스팀 트랩 20대에 음향 센서를 설치하는 것만으로 연간 스팀 비용 42,000달러와 유지 비용 15,000달러를 절감했습니다. 스마트 모니터의 비용은 3개월 내로 회수되었습니다.
- 물, 공기, 가스, 스팀 등의 유틸리티 유체 측정. 플랜트 운영자는 매년 구매하는 천연가스의 양은 알더라도 각 공정 단위에서 사용되는 양을 항상 알지는 못합니다. 유량계는 누출이나 에너지 사용량의 비정상적인 변화를 탐지하고 여러 사용 지점의 에너지 흐름 간 균형을 조절하여 에너지 절감 조치를 우선하는 데 도움이 됩니다. 뉴잉글랜드의 한 펄프 및 제지 공장에서는 유량 측정 기술을 구현한 후 제지소 내의 거의 모든 에너지 사용을 파악하게 되었습니다. 프로젝트의 비용은 8개월 내로 회수되었고, 첫해에만 100만 달러 이상의 에너지 비용이 절감되었습니다.
- 압축 공기 측정. 압축 공기 시스템은 주요한 에너지 사용처이며, 또한 주요한 누출의 근원이 될 수도 있습니다. 운영 비용이 증가하고 용량 개선이 필요하며 압축 공기 부족이 우려되었던 남미의 한 화학 플랜트는 유량 측정 기술을 도입하여 전체 압축 공기 시스템의 효율성을 10% 향상하고 연간 75만 달러의 전기 요금을 절감했습니다.
- 스팀 보일러 수위 정밀 컨트롤. 비용이 많이 발생하는 가동 중단, 퍼지, 재가동 사이클을 반복하지 않고 보일러를 안정적으로 가동하는 것이 목표입니다. 미국의 한 제지 공장에서는 보일러 트립으로 인해 생산성이 저하되고 유틸리티 비용이 증가했지만, 고급 측정 기술을 도입한 후에는 효율성 향상, 계획 외 가동 중단 최소화, 생산성 향상의 효과를 누리고 있습니다.
- 열 교환기 성능 향상. 산업용 시설에 설치되는 수백 개의 열 교환기는 시간이 지남에 따라 오염될 수 있으며, 그 결과 시설의 생산량이 감소하고 유지 비용과 에너지 사용량이 늘어날 수 있습니다. 에머슨과의 협업으로 Chevron은 정유공장의 열 교환기를 위한 클라우드 지원 모니터링 솔루션을 구현했습니다. 열 교환기를 수동으로 점검하는 대신 고급 측정 기술을 통해 Chevron 운영자가 열 전달 상태, 오염, 기타 저하 데이터를 전달 받아 열 교환기의 성능을 꾸준히 최적으로 유지할 수 있었습니다.
이전까지 산업용 시설은 오늘날의 기업이 순 제로 목표를 달성하는 데 큰 도움이 될 수 있는 실시간 동적 에너지 최적화를 실제로 이해하는데 필요한 소프트웨어, 데이터 분석, 첨단 측정 기술을 보유하지 못했습니다. 업계에서 이러한 기술을 함께 채택한다면 효과는 빠르고 확실하게 나타날 것입니다.
