مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خلاصه
نظر به اينكه بحث مديريت مصرف انرژي از ديدگاههاي مختلف مانند ميزان هزينه مصرف، مديريت نگهداري تجهيزات انرژي‎بر، مديريت بحران و كنترل فرآيندهاي اصلي براي شركت‎هاي آب و فاضلاب مهم مي‎باشد، شركت مهندسي آب و فاضلاب كشور به عنوان مشاور فني شركت‎ها، امر انرژي را در دستور كار خود قرار داده است به طوريكه با فعاليت‎هاي انجام شده ظرف مدت بيست ماه گذشته حدود 16 ميليارد ريال صرفه‎جويي ثبت شده از شركت‎هاي آب و فاضلاب گزارش گرديده است ولي جهت نهادينه شدن اين امر مهم و فرهنگ‎سازي آن ضرورت دارد چالش‎هاي آن مورد بررسي دقيق قرار گيرد.
بر اين مبنا اين مقاله سعي دارد تا اهداف مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب و ارتباط آن با اهداف ملي و تشكيل شركت‎هاي آب و فاضلاب را مطرح و چالش‎هاي مديريتي، تكنولوژي و بهره‎برداري را مورد بررسي قرار داده و پيشنهادات لازم را ارائه نمايد.

واژه‎هاي كليدي: مديريت مصرف انرژي، چالش‎ها، تجهيزات انرژي‎بر، مديريت نگهداري

1ـ مقدمه
در نگاه اول به نظر مي‎رسد مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب ضرورتي ندارد؟ ولي هنگامي كه هزينه و ديماند داد، مصرف انرژي سالانه و جايگاه ويژه تجهيزات انرژي‎بر در سيستم آب و فاضلاب مورد توجه قرار مي‎گيرد به اين نتيجه مهم مي‎رسيم كه مديريت انرژي در آب و فاضلاب يك ضرورت مسلم است.
سيستم آب و فاضلاب با ديماند قرارداد MW 600، مصرف انرژي سالانه 2 ميليارد كيلووات ساعت و حدود 4 هزار انشعاب برق در سطح كشور يكي از سيستم‎هاي بزرگ مصرف‎كننده انرژي الكتريكي است به طوري كه هزينه برق مصرفي اين شركت‎ها در سطح كشور براي بخش توليد بيش از هفده درصد از هزينه توليد و هشت درصد هزينه جاري است. به طوري كه رقم سوم بودجه آنها بعد از هزينه پرسنلي و استهلاك هزينه انرژي مي‎باشد. البته رقم‎هاي  جهاني نيز تقريباً به صورت شركت‎هاي آب و فاضلاب مي‎باشد ولي آنها نيز در زمينه مديريت انرژي تلاش كرده‎اند. (به طور مثال در تأسيسات و تصفيه‎خانه‎هاي تحت مديريت شركت AWS آمريكا [1] اقداماتي در اين خصوص انجام شده است).
مسئله ديگري كه سيستم آب و فاضلاب با آن روبرو مي‎باشد مسئله كاهش منابع و افزايش تقاضا براي خدمات آب و فاضلاب است كه اين امر جزء با بهينه‎سازي سيستم‎هاي موجود و استفاده از تجهيزاتي با راندمان بالاتر محقق نخواهد شد و يكي از راه‎كارهاي عملي رسيدن به اين هدف، استفاده از مديريت انرژي است زيرا مديريت انرژي مجموعه راهبردهايي را كه مباحث مديريت، مهندسي و اقتصاد را ارتباط مي‎دهد، با تأكيد بر مهندسي نگهداري، سيستم‎هاي هوشمند و پايش مداوم سيستم، توصيه مي‎نمايد كه اين امر مقدمه هر بهينه‎سازي مؤثر مي‎باشد.

2ـ هدف اصلي
كاهش شدت انرژي و سهم هزينه آن در قيمت تمام شده واحد محصول به طوري كه سطح خدمات شركت‎هاي آب و فاضلاب كاهش نيابد.

3ـ ضرورت مديريت انرژي
در صورتي كه مجموعة شركت‎هاي آب و فاضلاب را سيستمي فرض نمائيم كه هدف آن تأمين آب با كميت و كيفيت مناسب و دفع بهداشتي فاضلاب با كمترين قيمت تمام شده باشد (نمودار 1). وظايف استراتژيك مديريت حفظ منابع و بهبود روشها و فرآيندهاي سازمان، براي رسيدن به اين اهداف است. از اين منظر انرژي به عنوان يك ماده اوليه كه هزينه قابل توجهي را بر سيستم تحميل مي‎نمايد و نيز در محل‎هايي كه از آن استفاده مي‎گردد گلوگاه سيستم بوده و عدم توجه به آن مي‎تواند بحران‎ساز باشد و همچنين توجه به اينكه انرژي مي‎تواند فرآيندها و تجهيزات ناكار آمد را از سيستم حذف و جايگزيني‎هاي مناسبي براي آن فراهم آورد، بايد مورد توجه قرار گيرد.
 
نمودار 1ـ سيستم آب و فاضلاب با توجه به تقاضا

از طرف ديگر طبق تبصره ماده 121 قانون برنامه سوم توسعه اقتصادي اجتماعي و فرهنگي جمهوري اسلامي ايران واحدهايي كه بيش از MW 5 ديماند قرارداد دارند يا مصرف سالانه آنها بيش از 5 هزار مترمكعب نفت كوره است مكلف به تشكيل واحد انرژي مي‎باشند در غير اين صورت يارانه انرژي به آنها تعلق نمي‎گيرد.
لذا مديريت انرژي از ديدگاه راهبردي به دلايل زير ضرورت دارد:
1- از ديدگاه خارج از سيستم:
(1ـ1) قوانين كشور (تبصرة 121 قانون برنامه)
(2ـ1) مديريت تقاضا (مصرف)
(3ـ1) اطلاعات ذينفعان از وضع مصرف انرژي و هزينه‎هاي مربوطه
(4ـ1) تكنولوژي

2ـ از ديدگاه داخل سيستم:
(1ـ2) اهداف سيستم (تأمين آب با كميت و كيفيت مناسب و دفع بهداشتي فاضلاب به طوري كه سيستم دچار بحران نگردد)
(2ـ2) تجزيه و تحليل سيستم
(3ـ2) آسيب‎شناسي سيستم
(4ـ2) كمك به متدهاي مديريتي ديگر در سيستم آب و فاضلاب
(5ـ2) ميزان مصرف انرژي و نقش اقتصادي آن

4ـ چالش‎هاي مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب
با توجه به عوامل بروني و دروني مؤثر بر سيستم آب و فاضلاب كه در بحث ضرورت مديريت انرژي مطرح گرديد و نيز محدود عملكرد مديريت انرژي طبق نمودار شماره (2) روشن مي‎گردد كه مديريت انرژي به دليل اينكه هسته اصلي و فني سيستم آب و فاضلاب را براي بهينه‎سازي هدف گرفته است با چالش‎هاي گوناگون رو به رو مي‎باشد. از طرف ديگر اگر اين بحث با ديدگاه مطرح شده در مقدمه مدنظر قرار گيرد تمام مباحث مديريتي ديگر مانند آب به حساب نيامده، مهندسي مجدد و اتوماسيون را تحت پوشش قرار داده و مي‎توانيم بگوئيم كه هسته اصلي يك مديريت به پويي در سيستم به وجود مي‎آيد.
گذشته از مطالب فوق چالش‎هاي مهم ديگر مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب عدم وجود كارشناسان مجرب در اين زمينه و عدم درك دقيق سطوح مختلف مديريت از اين موضوع مي‎باشد به طوري كه پس از سه سال فعاليت درخصوص مصرف انرژي و دريافت اثرات مثبت و صرفه‎جويي قابل اندازه‎گيري بيش از 18 ميليارد (مقدار ثبت شده) هنوز مسئولين ذي نفوذ در وزارت نيرو توجه ندارند كه چه ميزان آب و فاضلاب انرژي مصرف مي‎كند و چگونه مي‎توانند مديريت انرژي را نهادينه نمايند و سازماندهي مناسب براي آن به وجود آورند. البته اين امر به معني بزرگ كردن سازمان نمي‎باشد ولي معني بزرگ نشدن سازمان، عدم توجه به كارهاي اصلي نيست. وقتي در سازماني هزينه انرژي رقم سوم بودجه را تشكيل مي‎دهد و انرژي در فرآيندها، نقش اصلي را دارد و تجهيزات مربوط به آن گلوگاههاي سيستم است و فرآيند بهينه‎سازي آن مي‎تواند در رسيدن به اهداف سيستم بسيار مؤثر باشد. بهانه افزايش پست سازماني غيرمنطقي به نظر مي‎رسد و بايد نيروها را از كارهاي غيرضروري جدا و به اين كار مشغول نمود.
از طرف ديگر يكي از بخش‎هاي مهم فرآيند مديريت انرژي، مباحث كنترل است كه مي‎تواند علاوه بر كنترل مصرف منابع اصلي، به عنوان پلي بين بهره‎برداري و مباحث توسعه سيستم باشد و سيستم را از حالت كارگري به سطح مهندسي ارتقاء دهد. لذا چالش‎هاي اساسي مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب عدم وجود كارشناسان مجرب در اين زمينه و عدم ديدگاه مناسب مديران ارشد به اين مباحث مي‎باشد كه اين خود شائبه دخالت در كارها و عدم پيشرفت دقيق پروژه‎ها را به همراه دارد.
 
نمودار2ـ محدودة عملكرد مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب

5ـ فرصت‎هاي مديريت انرژي در سيستم آب و فاضلاب
اســـتراتـــژيهاي مديريت انرژي در صنعت آب و فاضلاب يا فرصتهاي مديريت انرژي (EMO: Energy Management Opportunities) در اين سيستم براساس مميزي اجمالي انجام شده، به طور خلاصه به صورت زير مي‎باشد:
1- كاهش مصرف انرژي:
كاهش انرژي مصرفي به وسيلة روشهاي زير ممكن است.
(1ـ1) استفاده از الكتروپمپ‎هايي كه راندمان بالايي دارند.
(2ـ1) طراحي الكتروپمپ‎ها به طوري كه نقطه كار آنها در بهترين راندمان باشند.
(3ـ1) استفاده از منابع آبي كه كمتر احتياج به انرژي براي پمپاژ داشته باشند.
(4ـ1) چك الكتروپمپ‎هايي كه به نحوي از مدار خارج شده‎اند و يا سوخته‎اند بعد از سيم‎پيچي از نظر قدرت مصرفي و راندمان (براساس استاندارد الكتروموتور و پمپ مربوطه)
(5ـ1) طراحي و اجراي خطوط انتقال آب، لوله‎هاي آبده چاهها و شبكه توزيع به طوري كه افت ديناميك حداقل ممكن باشد.
(6ـ1) حذف پمپاژهاي مستقيم به شبكه جهت حذف انرژي اضافي مصرفي در هنگام ازدياد فشار شبكه.
(7ـ1) استفاده از فرآيندهايي در تصفيه آب و فاضلاب كه به انرژي كمتري احتياج دارند.
(8ـ1) مهندسي مجدد فرآيندهاي تصفيه، انتقال آب (پمپاژ) و توزيع با ديدگاه مديريت انرژي جهت حذف حلقه‎هاي زايد انرژي‎بر.
(9ـ1) مهندسي مجدد فرآيندهاي تصفيه فاضلاب با ديدگاه مديريت انرژي جهت حذف حلقه‎هاي زايد انرژي‎بر.
(10ـ1) انتخاب پست‎هاي مادر برق در مكانهايي كه حداقل فاصله بين پست و مصرف‎كننده وجود داشته باشد تا بدين وسيله علاوه بر كاهش افت ولتاژ و هزينه‎هاي كابل كشي اضافي، از افت توان نيز جلوگيري شود.
(11ـ1) انتخاب ترانس، كابل‎هاي هوايي و زميني مناسب به طوري كه كمترين افت ولتاژ و توان وجود داشته باشد.
(12ـ1) حذف افت توان به وسيله نصب خازن و كاهش جريان خط.
(13ـ1) اولويت دادن به ساخت مخزن جهت حذف فشار اضافي روي الكتروپمپ‎هايي كه به طور مستقيم به شبكه ترزيق مي‎كنند.
(14ـ1) حذف يا كاهش پرت آبي كه انرژي بابت آن مصرف مي‎شود از كلية اجزاء فرآيند توليد.
(15ـ1) آموزش نيروي انساني جهت استفاده بهينه از انرژي.
2ـ تنظيم برنامه كاري به طوري كه بتوان از نرخ مخفف شب استفاده نمود.
3ـ انتقال مصرف از ساعت پيك به ساعت معمولي
4ـ نصب خازن جهت استفاده بهينه از ديماند خريداري شده و ترانس موجود
5ـ كاهش هزينه‎هاي جانبي شامل:
الف : هزينه عدم وجود خازن
ب  : ديماندهاي اضافي
ج  : انتقال ديماند به مكانهاي مورد نياز
د   : كاهش موقت ديماند
هـ : نــظــارت بــر كــاركــرد تجهيــزات انــرژي‎بر و بــرنامــه‎ريزي نگهداري پيشگيرانه (PM: Preventive Maintenance) آنها
6ـ نظارت و كنترل جدي بر وسايل اندازه‎گيري (مانند كنتورهاي اكتيو و راكتيو، ترانس‎هاي  جريان و غيره)
7ـ استفاده از سيستم‎هاي هوشمند (مانند ION, SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition و غيره) جهت نظارت بهتر بر وسايل الكتريكي و كاهش هزينه‎هاي نگهداري و تعميرات.
8ـ بررسي قبوض برق با اهداف ذيل:
الف : محاسبه قبوض ( از نظر روش محاسبه و اعمال ضرايب مربوطه)
ب   :  مقايسه ديماند مصرف با ديماند محاسبه
پ   :  مقايسه ديماند مصرف با تعداد و قدرت الكتروپمپ‎هاي نصب روي ديماند مربوطه
ت   : بررسي قبوض از جهت تكرار نشدن هزينه‎هايي كه قبلاً پرداخت شده است
ث  : بررسي قبوض از نظر منطقي بودن مصرف ذكر شده در آن با توجه به ساعت و قدرت مصرف‎كنندگان نصب شده روي اشتراك مذكور
ج   :  كنترل ضريب زيان مذكور در قبض
چ   : كنترل انرژي مصرف مذكور در قبوض براي ساعت پيك مصرف
9ـ پيگيري جهت رفع مشكلات قبوض برق (در اسرع وقت) و تسويه حساب دوره مورد نزاع.
10ـ پيگيري جهت تقسيط بدهي‎هاي قبلي و پرداخت به موقع هزينه‎هاي جاري برق تا شامل جريمه ديركرد نشود.
11ـ كنترل و نظارت بر خريد كليه تجهيزات انرژي‎بر مانند الكتروپمپ‎ها، دستگاههاي اندازه‎گيري و غيره.
12ـ در سيستمهاي روشنايي انتخاب‎هاي زير مورد توجه قرار گيرد:
(1ـ12) كاهش نور در صورتي كه اضافه باشد.
(2ـ12) استفاده از لامپهاي با وات كمتر.
(3ـ12) استفاده از لامپهاي با راندمان بالاتر.
(4ـ12) استفاده از تايمر يا فتوسل جهت روشنايي.
(5ـ12) استفاده از حداكثر روشنايي طبيعي روز.
(6ـ12) استفاده از لامپهاي شفاف براي افزايش روشنايي.
(7ـ12) بهبود رنگ و ميزان انعكاس ديوارها، سقف و كف براي كاهش انرژي نوراني.
(8ـ12) استفاده از روشنايي منطقه‎اي.
(9-12) آموزش پرسنل براي استفاده صحيح از نور.
13ـ اقدامات اصلاحي در مورد موتورها:
(1ـ13) نصب پرژر (Pressure) سوئيچ روي چاهايي كه به شبكه تزريق مي‎كنند جهت خاموش كردن الكتروپمپ‎هاي مربوطه در هنگام افزايش فشار از حد معين.
(2ـ13) تهيه برنامه نگهداري و سرويس براي موتورها براساس زمان كاركرد.
(3ـ13) گريس‎كاري مرتب موتورهاي غيرشناور.
(4ـ13) نصب سيستم خنك كاري و تهويه مناسب براي موتورها.
(5ـ13) تأمين ولتاژ اسمي با تعادل مناسب بين فازها.
14ـ اقدامات تكميلي در مورد موتورها:
(1ـ14) بهبود بخشيدن به ضريب توان.
(2ـ14) تعويض موتورهاي قديمي كه راندمان كمي دارند با انواع راندمان بالاتر.
(3ـ14) استفاده از موتورها در بار كامل.

15ـ برنامه براي انتخاب موتورها در طرحهاي جديد:
(1ـ15) موتورهايي با راندمان بالاتر خريداري شود.
(2ـ15) از موتورهايي با ولتاژ بالاتر استفاده شود.
(3ـ15) استفاده از موتورهاي سه فاز به جاي موتورهاي تك فاز.
16ـ برنامه‎ريزي تعميرات و نگهداري وسايل برقي وارائه راه‎كار جهت استفاده بهينه از آنها.
17ـ برنامه‎ريزي و ارائه راه‎كار جهت استفاده بهينه از انرژيهاي ديگر (مانند انرژي فسيلي).
18ـ استفاده از انرژي خورشيدي جهت چاههاي دور از سيستم انتقال نيروي برق.
19ـ استفاده از انرژي خطوط انتقال آب به وسيله نصب توربين.
20ـ منطقه‎بندي (زونبندي) شبكه توزيع جهت كاهش انرژي مصرفي براي ايجاد فشار اضافه

تذكر: در زمينه استراتژيهاي سيستم‎هاي گرمايش و سرمايش و نيز تصفيه‎خانه‎هاي آب و فاضلاب بايد بررسي بيشتري صورت گيرد.

6ـ نتيجه‎گيري
1- انجام مميزي مقدماتي در بيش از هشتاد درصد شركت‎هاي آب و فاضلاب كه نتايج آن به قرار زير مي‎باشد:
1ـ1ـ كل اشتراك‎هاي برق شركت‎هاي تابعه حدود 4000 فقره مي‎باشد.
2ـ1ـ با فعاليت‎هاي انجام شده 60 درصد از كل اشتراك‎ها خازن‎دار شده‎اند.
3ـ1ـ در كليه شركت‎ها مسئول پيگيري امر انرژي به كار گمارده شده است، كه از اين تعداد هشتاد درصد در مقطع ليسانس مي‎باشند.
4ـ1ـ تشكيل كميته سياست‎گذاري انرژي در 60 درصد شركت‎هاي آب و فاضلاب.
5ـ1ـ مشخص شده است كه در كل شركت‎هاي آب و فاضلاب بيش از 2 ميليارد كيلووات ساعت انرژي الكتريكي در سال (حدود 2 درصد از انرژي الكتريكي توليدي در كل كشور) مصرف مي‎نمايند كه 90 درصد از اين مقدار در بخش توليد مي‎باشد.
6ـ1ـ جمع كل ديماند قرارداد شركت‎هاي آب و فاضلاب بيش از MW 600 است كه اين مقدار 60 درصد ظرفيت نيروگاه شهيد رجائي و بيش از كل ديماند قرارداد كل كارخانه‎هاي سيمان كشور مي‎باشد.
7ـ1ـ بيش از 20 درصد انرژي مصرفي و 30  درصد از هزينه‎هاي انرژي مصرفي قابل صرفه‎جويي مي‎باشد.
2ـ كليه كارشناسان انرژي شركت‎هاي تابعه جهت طي دورة مديريت انرژي كه توسط سابا برگزار مي‎گرديد، معرفي شده‎اند كه 60 درصد آنها دورة مذكور را گذرانيده‎اند.
3ـ ارتباط مستمر با معاونت انرژي جهت دريافت آخرين سياست‎ها و استراتژيها برقرار بوده است به طوري كه يك نسخه از كليه گزارش‎هاي عملكرد به آن معاونت ارسال شده و مورد تأييد قرار گرفته است.
4ـ ارتقاء سطح دانش و تجربه كارشناسان انرژي به وسيله تشكيل كارگاههاي داخلي با دعوت از كارشناسان مجرب معاونت انرژي و برق.
5ـ با توجه به فعاليت‎هاي انجام شده در زمينه نصب خازن، جابجايي، كاهش ديماند، بهبود راندمان و غيره بيش از 18 ميليارد ريال صرفه‎جويي ثبت شده از شركت‎ها گزارش گرديده است.
قبل از شروع فعاليت واحد انرژي كوچكترين اطلاعاتي درخصوص فرآيندها و تجهيزات انرژي‎بر و نيز تعداد اشتراك‎ها، ديماند قرارداد، تعرفه‎هاي انرژي و ميزان هزينه و انرژي قابل صرفه‎جويي وجود  نداشت.

7ـ پيشنهادات
نظر به اينكه تجهيزات انرژي‎بر گلوگاه مهمي براي شركت‎هاي آب و فاضلاب مي‎باشد و انرژي مصرفي و تعميرات و نگهداري آنها هزينه بالايي را بر سيستم آب و فاضلاب تحميل مي‎نمايد و پرداختن به اين بحث (همانطوري كه قبلاً اشاره شد) مي‎تواند مشكلات اقتصادي و مديريتي سيستم آب و فاضلاب را رفع نمايد و با توجه به اينكه بهينه‎سازي مصرف انرژي و افزايش راندمان بهره‎برداري بدون اتوماسيون ممكن نمي‎باشد و در راستايي اجرايي ماده 121 قانون برنامه سوم توسعه اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي جمهوري اسلامي ايران، پيشنهاد مي‎گردد. دفتري تحت عنوان ”دفتر برنامه‎ريزي مصرف انرژي و اتوماسيون“ در شركت مهندسي تشكيل شود كه متكفل برنامه‎ريزي مصرف انرژي، مهندسي نگهداري و اتوماسيون در سطح شركتهاي آب و فاضلاب باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب