A Tisztább Termelés Magyarországi Központja és a United Nations Environment Programme 2002. márciusa óta működteti az ún. „Tisztább termelés és energiahatékonyság integrálása a vállalati gyakorlatban” c. projektjét. A program keretein belül lehetőség nyílik a részt vevő szervezetek számára, hogy – igen kedvező feltételek mellett – energiahatékonysági felülvizsgálatokban részesülhessenek. A finanszírozás részben világbanki forrásból, a Global Environment Facility (GEF) anyagi hozzájárulásával történik, így a vállalatok a szolgáltatás felmerülő költségeinek csupán egy jelképes hányadát fizetik hozzájárulásként.

Abból kiindulva, hogy a racionális energiagazdálkodás a vállalatok eredményes működésének alapját képezi, a TTMK nyílt pályázatot hirdetett a gyártó és szolgáltató cégek körében. A pályázatok keretében lebonyolított auditok első eredményei közül való a most következő esettanulmány is, amely egy budapesti telephellyel működő vállalat energiahatékonysági és kibocsátás-csökkentési törekvéseit mutatja be.

Az esettanulmányban bemutatott ISVH Kft. 1990-ben került privatizálásra, és ezzel egyidőben a Budapesti Ipari Park területére költözött. A cég főbb tevékenységei közé a hagyományos indukciós és védőgázos hőkezelési eljárások tartoznak. A szervezet évek óta minőségirányítási rendszert működtet, amely az ISO9000-es szabványsorozata alapján tanúsított. Jelenleg zajlik a 14001-es szabvány szerinti KIR kiépítése, illetve a tanúsításra való felkészülés.
A legjelentősebb energiafogyasztó technológiák a vállalaton belül a főtevékenységekhez kapcsolódnak. A környezeti hatások közül a legjellemzőbb a hőszennyezés, a CO2 és CO kibocsátás, az NOx kibocsátás, valamint az olajpára emisszió. Ennek felismerése vezette arra a cégvezetést, hogy kiemelten foglalkozzon a környezeti kérdésekkel.

Az alkalmazott technológiák

Ahogyan arról a bevezetésben szó esett, a vállalaton belül alkalmazott technológiákat, és az azokhoz kapcsolódó részfolyamatokat két fő csoportba sorolhatjuk, aszerint, hogy a munkadarabok hevítése milyen módszerrel történik.

A megrendelés-állomány jelentős hányadát ún. védőgázos eljárással edzik, melynek lényege a szén koncentrációjának növelése a munkadarab felületében, oxigénmentes környezetben, magas szénmonoxid koncentráció, és szintén magas nyomás, valamint hőmérséklet mellett. A szénkoncentráció feldúsítása után a munkadarab speciális hűtőolajban kerül lehűtésre.

A technológia környezeti hatásai közül elsősorban a jelentős energia és anyagfelhasználás következményeképpen előálló légköri kibocsátásokat, illetve a hőterhelést említhetjük, de a hűtőolaj oxidációja során keletkező nagy mennyiségű veszélyes hulladék ártalmatlanítása is komoly kihívás.
Az induktív edzés során az acélbázisú munkadarabok felületét közvetlenül, elektromos úton előállított nagyfeszültségű, 10-100 kHz frekvenciájú árammal hevítik, majd a speciálisan kialakított induktoron keresztül adagolt hűtőfolyadékkal azonnal visszahűtik. A hűtővíz különböző adalékokat is tartalmaz, amelyek a kívánt hűtési hőkapacitás elérése, valamint a korrózióvédelem érdekében kerülnek felhasználásra. A technológia környezeti hatásai közül kiemelendő a jelentős vízszennyezés, a hőterhelés és az energiafelhasználásból adódó – erőművi oldalon jelentkező – kibocsátás.

Energetikai helyzetkép

A vállalat energetikai helyzetképére a nagy energiaintenzitás jellemző, ez azonban a nehézipar esetében szektoriális szinten is általános jelenség, ily módon tehát az ISVH Kft. sem tekinthető kirívó példának.
A működési költségek közül tehát az energiafogyasztással összefüggő kiadások jelentik a legnagyobb volument. Mind a villamos energia felhasználás [kWh], mind pedig a földgázgázfogyasztás [m3] többszázezres léptékben mérhető az üzemen belül. Az elmúlt három évben mindkét energiahordozó (illetve energiafajta) felhasználása mintegy 50 százalékkal növekedett a 2000-es bázisévhez viszonyítva, amely növekedés azonban nem az energiahatékonyság romlásának, hanem a termelékenység növekedésének tudható be.

A fentiek ismeretében könnyen belátható, hogy nem csupán a környezetvédelmi szabályozás szigorodásának tulajdonítható az a – közép és felsővezetői szinten egyaránt megnyilvánuló – affinitás, amelyet a vállalat vezetése a hatékonyságnövelő, és ezáltal kibocsátás-csökkentő technológiák irányában tanúsít: a veszteséghelyek feltárása és a veszteségek csökkentése az ISVH Kft. számára is a  versenyképesség fenntartásának záloga.

Azonosított opciók

A tisztább termelés és energiahatékonyság integrálását célzó felülvizsgálatok lebonyolítása a TTMK és az ISVH Kft. műszaki vezetésének szoros együttműködésével valósult meg. Az azonosított opciók egy része valójában a szervezetet már régebb óta foglalkoztató implementációs kérdésekre világított rá, és mintegy megerősítésül szolgált az esetleges beruházások szükségességére vonatkozólag.
A folyamatos üzemeltetést, a jelentős energiafelhasználást és füstgáz-emissziót alapul véve, már az auditok kezdeti szakaszában nyilvánvalóvá vált, hogy a védőgázos kemencék fűtésének korszerűsítése lehet az egyik legígéretesebb megelőző környezetvédelmi, egyben pedig energiahatékonysági opció.

Tekintve, hogy a fűtéskorszerűsítés egy sok szempontot mérlegelő, összetett és időben elhúzódó folyamat, a cég a műszakilag egymásra épülő megoldások ütemezett megvalósítását választotta megoldásként. Az ütemezés meghatározása során figyelembe kellett venni a szervezet jelenlegi gazdasági helyzetét, mivel az energiatechnológiákba való beavatkozás általában rendkívül költségérzékeny lépés. Mindemellett számításba kellett venni az egységnyi ráfordítással elérhető felhasználás- és kibocsátás-csökkentés lehetőségeit, tehát a potenciális környezeti teljesítményjavulást.

Első lépésként a kemencék égéslevegő-ventilátorainak cseréjét, majd az ún. alsó gyújtás kialakítását, végül pedig a füstgáz hőtartalmának hasznosítását tervezték, melyből az első opció teljekörűen megvalósult, a második folyamatban van, míg a harmadik a kedvezőbb gazdasági feltételek megteremtéséig várat magára.

Az első alternatíváról elmondható, hogy a költségekhez mérten igen kedvező kibocsátás-, és üzemeltetési költség csökkenést ígér. A második alternatíva megtérülése kevésbé kecsegtető, viszont a beruházás hosszú távon sürgető gazdasági és műszaki szükségszerűség. A harmadik lépésben tervezett átalakítás – bármennyire is kézenfekvőnek és ígéretesnek tűnik – a magas beruházási költségek miatt jelenleg nem kivitelezhető.

A fáklyafúvó ventilátorok cseréje

A kemencék biztonsági fáklyái, a sugárzócsövek begyújtásán kívül, az elégetlen gázkeveréknek a csarnok levegőjébe jutását gátolják meg. A berendezések egy részén 8-8, a más részén pedig 10 ilyen fáklya található. A biztonsági fáklyák – függetlenül attól, hogy van-e munkadarab a kemencében, vagy nincs – folyamatosan üzemelnek. Gázfogyasztásuk első pillantásra nem tűnik magasnak (0,1 m3/h/db), de a folyamatos üzemet alapul véve, évi 300 munkanappal számolva már számottevő mennyiséget tesz ki.

Az üzemeltetést, a projekt kezdete előtt, kemencénként egy-egy 7,5 kW teljesítményű fúvó biztosította, ami mind a sugárzócsöveket, mind pedig a fáklyákat képes volt ellátni. Tekintve, hogy kemencénként összesen egy fúvó üzemelt, azokat az égők üzemidején kívül is működtetni kellett, hogy a biztonsági fáklyákat el tudják látni. Az áramfelvétel azonban ekkor sem csökkent számottevően, ami alapvetően szabályozástechnikai okokra volt visszavezethető: az égők teljesítményszabályozása ugyanis nem a fúvók frekvenciaszabályozásán, hanem az égéslevegő útjába beépített pillangószelep elforgatásán (folytáson) alapult. Kisebb gázszükséglet esetén a pillangószelepet elforgatták, ezzel a sugárzócsőbe áramló elegy mennyisége lecsökkent, a fúvó viszont – az előtte kialakult túlnyomás miatt – nagyobb terhelés mellett üzemelt. Ez azt a műszakilag visszás helyzetet eredményezte, hogy a ventillátor terheltsége pont akkor volt a legmagasabb, amikor a fűtés intenzitása a legalacsonyabb.

Az azonosított tisztább termelési/eneregiahatékonysági opció pontosan ezt az ellentmondásos szituációt oldotta fel. A viszonylag nagy teljesítményű fúvó leszerelésével és kiváltásával a technológia a következőképpen módosult: az égéslevegőt kemencénként egy-egy 2,6 kW teljesítményű ventillátor szolgáltatja, a biztonsági fáklyákat pedig egy-egy 0,37 kW-os fúvó táplálja. A ventillátorok teljesítményszabályozása – az alternatíva megvalósítását követően – frekvenciaváltáson alapul, így szükségtelenné váltak a fojtószelepek, egyaránt csökkent a terheletlen és teljes terhelés alatt lévő motorok áramfelvétele. Az átalakítás eredményeképpen az üzemeltetési görbe is megváltozott (folyamatosról szakaszosra), így tehát az égéslevegő ventillátorok napi 6 órán keresztül nem működnek. Ezáltal növekedett a várható élettartam, ami önmagában is jelentős tisztább termelési opció. Ezzel összefüggésben, az egyébként is alacsonyabb áramfelvételű fúvók, a folyamatos üzemhez képest 25%-al kevesebbet fogyasztanak. 

Gazdaságosság és környezeti hasznok

Az összes beruházási költség milliós nagyságrendű, de ez az egyes kemencékre „elosztva” nem tekinthető magasnak.
A megtakarítások több tényezőből tevődnek össze, és a beruházás mértékével szembeállítva igen jelentősek. A fúvók kiváltásával csökken az összes teljesítményigény, ami a szerződött áramdíjra van kihatással. Csökken továbbá az összes üzemidő, és a motorok áramfelvétele, ami a fogyasztási adatokat befolyásolja kedvezően.

A fentieket, illetve a 2002. évi áramdíjakat alapul véve, éves szinten, a beruházás költségeihez mérhető megtakarítást számítottunk, ami a gyakorlatban azt jelentette, hogy ezzel az egyszerű beruházási döntéssel kb. egy éves megtérülést lehetett elérni. A műszaki megvalósítást követő kezdeti mérések a várt eredményeket igazolták, az éves szintű kimutatásokra azonban a gazdasági év zárásáig várni kell.

A környezeti teljesítményre vonatkozólag látványos eredményeket (felületes szemlélődéssel legalábbis) nem tudunk megfigyelni. Ez annak tudható be, hogy a fúvók energiafelhasználásának csökkenése közvetlenül a vállalat kibocsátásaiban nem eredményez változást, közvetve azonban több viszonylatban is értelmezhetők a szennyezés-csökkenés mérőszámai:
• A szakaszos üzemelés a gázfogyasztás szakaszosságát is eredményezi, ami csökkenti a füstgázemissziót;
• Erőművi oldalon, figyelembe véve a hazai villamosenergia-termelés alapenergia-felhasználásának struktúráját, 90 kg CO2/GJ villamos energia csökkenéssel számolhatunk. Ez azt jelenti, hogy az ISVH Kft.-nél megvalósított beruházás erőművi oldalon több mint 60 t/év széndioxidkibocsátás-csökkenést eredményez. Erőműveink kibocsátás-csökkenése, az ország összenergia-fogyasztásának mérséklése nemzetgazdasági szintű távlati cél, ami – a Kyotoi Protokoll tükrében – nem szorul magyarázatra.
• Üzemi szinten, a kibocsátás-csökkenés mellett jelentős még a környezeti zajterhelés mérséklődése is. Az eredeti fúvók kb. 80 decibel hangnyomással üzemeltek, míg a jelenlegiek ennek kevesebb, mint egyharmadával, 25 db-el. Ez mind munkavédelmi, mind pedig környezeti szempontból említésre méltó előrelépés.

Összegzés

A bemutatott példa csupán egy volt a javasolt, és időközben megvalósított energiahatékonysági alternatívák közül. Az esettanulmány elkészítésekor a választás azért erre az opcióra esett, mert az ISVH Kft.-nél folytatott auditok során ez bizonyult a „leglátványosabbnak”. „Látványosság” alatt természetesen a környezeti és gazdasági hasznok volumenét, és nem a műszaki megvalósítás öncélú attraktivitását értjük. A figyelmes olvasó előtt nyilvánvalóvá válhatott, hogy a sokszor, és sokhelyütt emlegetett „gazdaságtalanság”, amely jelzővel az energetikai korszerűsítéseket gyakorta illetik, nem minden esetben helytálló. Az nem kétséges, hogy az átfogó technológiamódosítás ezen a területen legtöbbször igen költséges, de az is igaz, hogy az üzemeltetési körülmények gondos megválasztásával, jó szabályozástechnikával és az esetlegesen előforduló műszaki hiányosságok kiküszöbölésével viszonylag „fájdalommentesen” érhetünk el megtakarításokat, miközben a környezeti teljesítményünket is fokozzuk.

Arra vonatkozólag, hogy mekkora energiahatékonysági potenciál rejtőzik a vállalatok által alkalmazott eljárásokban, nincsenek általános érvényű viszonyszámok. Azt azonban nagy biztonsággal ki lehet jelenteni, hogy a kellően részletes felülvizsgálatok, mérések és elemzések az esetek túlnyomó többségében ki tudnak mutatni indokolatlan túlfogyasztást. A UNEP/TTMK energiahatékonysági projektje pontosan ezekre az átvilágításokra helyezi a fő hangsúlyt, és mint az – reményeink szerint – láthatóvá vált, nem eredménytelenül.

Köteles Géza/TTMK

A cikk megjelent a Zölden és Nyereségesen c. KÖVET Hírlevél 18. számában 2003-ban.