Pro udržitelnost globálního vývoje jsou hlavními předpoklady efektivní využití energie a přírodních zdrojů. Výrobní stroje a jejich parametry značně ovlivňují výrobní procesy, a proto ovlivňují nejen udržitelnost výroby, ale také produkci „udržitelných“ výrobků. V současné době probíhá několik aktivit zaměřených na energetickou spotřebu výrobních strojů. Následující text přiblíží tři klíčové aktivity z pohledu Svazu strojírenské technologie, a to samoregulační iniciativu, normu ISO 14955 a Blue Competence. PŘEDPOKLAD Zpráva „Living Planet Report 2010“ organizace WWF říká, že lidstvo zatím spotřebovalo přírodní zdroje rovnající se polovině planety Země a v roce 2030 by teoretická spotřeba zdrojů mohla dokonce dosáhnout hodnoty dvou planet Země, pokud by spotřeba přírodních zdrojů narůstala stejným tempem jako doposud. Průmyslová výroba je jen částí problému, ale také klíčem k jeho řešení. Hlavní požadavek zní „produkovat více s menším využíváním zdrojů“. DŮLEŽITÁ MOTIVACE Efektivní využití energie a přírodních zdrojů je zajímavým tématem i pro dodavatele a uživatele výrobních strojů, přičemž lze vysledovat čtyři hlavní motivace: politickou, ekonomickou, ekologickou a sociální (obr. 1). Vzhledem k ekologickému a sociálnímu dopadu nabývá toto téma stále více na politickém významu a v mnoha průmyslových zemích je motivováno úsilím o snížení závislosti na energiích a surovinách. Tento vývoj se odráží v evropských předpisech. Především se jedná o směrnici 2009/125/ EC Energy related Products (ErP), v jejímž ohnisku jsou také výrobní stroje. Úvahy o hospodárnosti na základě rostoucích cen energií, popřípadě výsledků sledování životního cyklu výrobku, jsou důležitým hnacím prvkem pro úspornější energetická řešení. Automobilový průmysl jako důležitý odběratel výrobních strojů již definoval energetickou efektivitu, coby důležité hodnotící kritérium. EFEKTIVNÍ VYUŽITÍ PŘÍRODNÍCH ZDROJŮ A ENERGIE
ROZDÍLNÉ PERSPEKTIVY Z různých úhlů se musí posuzovat efektivní využití energie a přírodních zdrojů pro výrobní stroje. Jen tak lze rozpoznat stávající potenciál a díky aktivnímu přístupu najít řešení pro snížení energetické náročnosti. Současně musí být zohledněny nároky na provoz stroje a na potřebu uživatele stroje a prostředí, ve kterém má stroj pracovat. STROJ Před provedením kroků ke zlepšení energetické efektivity stroje se musí nejprve určit jeho ekologický profil. V rámci zkoumání životního cyklu výrobku se zjistilo, že fáze užití obráběcího stroje je z hlediska dopadu na životní prostředí dominantní (obr. 3). S ohledem na příspěvek ke globálnímu oteplování představuje vliv fáze užití stroje 97 % a s ohledem na spotřebu fosilních paliv 98 %. Na základě tohoto výsledku je třeba aplikovat smysluplná opatření hlavně ve fázi používání obráběcích strojů. Velký potenciál pro úspory energie se jeví v oblasti chlazení strojů a chlazení řezného procesu, pneumatických a hydraulických okruzích. VLIV UŽIVATELE Konkrétní spotřeba energie a zdrojů strojem nezávisí jen na jeho technickém vybavení, nýbrž je také značně ovlivněna způsobem jeho používání. Na efektivní využití stroje mají značný vliv vedle technologických aspektů především organizace výroby, výrobní management a chování obsluhy. Technická opatření mohou ovlivnit energetickou spotřebu stroje pouze z 1/3. Za zvážení také stojí monitorování či posouzení různých režimů provozu stroje: vypnutí, zahřívání, připraven k provozu, stand-by, provoz. Platí, že čím se stroj využívá více, tím méně je výhodné ho uvádět do úsporných režimů, a to jak z důvodů ekologických, tak technických. PROAKTIVNÍ JEDNÁNÍ PRŮMYSLU Evropský průmysl výrobních strojů si je vědom komplexnosti témat energetické efektivity a efektivního využití zdrojů, proto se včas angažoval v proaktivním vyjednávání s politiky, veřejností, zákazníky a uživateli strojů. SAMOREGULAČNÍ INICIATIVA EVROPSKÉHO PRŮMYSLU VÝROBNÍCH STROJŮ Současně s přípravou implementačních opatření pro výrobní stroje v rámci směrnice 2009/125/EC ErP, Evropská asociace výrobců výrobních strojů CECIMO zpracovává návrh na Samoregulační Iniciativu – SRI, harmonogram viz na obr. 4. Cílem je zaujmout většinu evropských výrobců tak, aby se z této iniciativy stal průmyslem podporovaný řízený proces zvyšující energetickou efektivitu. Zatím se jeví jako schůdná cesta vytvořit jakási pravidla, akceptovatelná průmyslem, která by pomohla konstruktérovi obráběcího stroje vyhodnotit možnosti pro snížení spotřeby energie, tak aby byly zachovány technické parametry stroje. Rozhodně tedy není záměr přinutit výrobce obráběcích strojů k opatřením snižujícím jejich konkurenceschopnost. Podle posledních průzkumů provedených CECIMO je možné počítat s energetickou úsporou u výrobních strojů cca 5 % v příštích třech letech, srovnáváme- li se stroji vyráběnými dnes. To není vysoká hodnota, nicméně je třeba si uvědomit, že evropští výrobci strojů a komponent udělali za poslední tři roky, kdy se ecodesignem zabývají intenzivněji, velký pokrok. První odhady pro úsporu energie vykazovaly dvouciferné hodnoty. V procesu samoregulace musí být akceptovány také možnosti středních a malých podniků. Anonymita zapojených výrobců je samozřejmostí. Výstupy ze samoregulace by měly také být zohledněny v připravované normě ISO 14955. Pracovní skupina CECIMO EEWG (Energy Efficiency Working Group) plánuje postupovat podle přijatého časového harmonogramu. Nejprve začne s průzkumem mezi výrobci obráběcích strojů za účelem zjistit aktuální stav a přístup k opatřením snižujícím spotřebu energie. Vyhodnocení a interpretaci těchto výsledků budou zástupci CECIMO prezentovat konzultačnímu fóru (poradní orgán Evropské komise) v červnu příštího roku. Konzultační fórum bude opět rozhodovat, zdali implementační opatření nebo samoregulace je vhodnější pro obor výrobních strojů. Tento průzkum budou mezi vybranými evropskými podniky provádět národní oborové svazy, za Českou republiku tedy Svaz strojírenské technologie. Dále CECIMO zaujme stanovisko, na základě kterého bude zpracovávat příklady řešení „Case studies“. Technickou podporu „samoregulace“ zajišťuje švýcarská výzkumná organizace „Inspire“. CECIMO bude hlavně využívat své provázanosti na národní svazy a jejich členské organizace při shromažďování dat. Najít vyhovující řešení jak se vypořádat se samoregulací bude pravděpodobně vyžadovat spolupráci více než sta organizací. Financování práce na samoregulaci je hrazeno převážně z rozpočtu CECIMO. MEZINÁRODNÍ NORMA Na základě diskusí a konkrétních iniciativ v Japonsku a v Evropě byl zahájen mezinárodní projekt zaměření na vytvoření normy, která se zabývá postupem pro vyhodnocení dopadu výrobního stroje na životní prostředí. Normu Energeti cky efekti vní stroj – noční můra výrobců, nebo konkurenční výhoda? Obr. 1: Vliv uživatele na celkovou spotřebu výrobního stroje Obr. 3: Navrhovaný koncept CECIMO SRI Obr. 2: Časový harmonogram pro zavádění přípravné studie do legislativy EU. Hvězda ukazuje, kde se právě nacházíme www.techtydenik.cz 27 zpracovává pracovní skupina ISO TC39/WG12. Českou republiku zastupuje v této pracovní skupině VCSVTT při ČVUT v Praze. Cílem je čtyřdílná norma (ISO 14955), která bude definovat ecodesignové metodologie pro testování energetické spotřeby obráběcích strojů a funkčních modulů. Dále norma definuje testovací obrobky (výkovky), postupy a parametry pro vyhodnocení spotřeby energie u obráběcích a tvářecích strojů. V této normě se také pravděpodobně objeví poznatky z práce na samoregulaci. BLUE COMPETENCE
VÝROBNÍ STROJE Evropský svaz CECIMO zahájil iniciativu Blue Competence (http://www.bluecompetence. net) na evropské úrovni 17. února 2012 v Bruselu. Jedná se o první společnou iniciativu zahájenou sektorem výrobních strojů, která se zaměřuje na udržitelnost výrobní techniky a zařízení. Evropský průmysl obráběcích strojů je klíčový a poskytuje výrobní zařízení a technologie veškerému zpracovatelskému průmyslu, tímto ovlivňuje spotřebu energie a přírodních zdrojů během výrobního procesu. S rozhodnutím spojit síly s iniciativou Blue Competence se evropští výrobci obráběcích a tvářecích strojů zavazují aplikovat udržitelné přístupy při návrhu strojů s ohledem na jejich zamýšlený způsob používání. Pro používání značky platí přesná pravidla. Zhruba ke 40 stálým uživatelům značky Blue Competence – Aliance Member se dnes řadí dva čeští výrobci – TOS Varnsdorf a Schneeberger Mineralgusstechnik. Obrázek 5 ukazuje příklad celkové energeticky efektivní koncepce ozubárenského stroje, na kterém jsou aplikovány vhodná opatření pro zlepšení – použití čerpadel s frekvenčním měničem, redukce průtoků vzduchu vzduchovou ucpávkou, využití odpadního tepla z rozvodné skříně. Na znázorněném příkladu vysoce produktivního stroje vedou pouze tato tři uvedená opatření k roční úspoře energie v hodnotě okolo 5500 eur. Strategie k úspoře energie ve výrobě jsou v podstatě dvě, a to zaměření se na efektivitu a efektivnost výroby. Strategii efektivnosti, je možné chápat ve smyslu „čím méně, tím lépe“, zaměřujeme se tedy na minimalizaci čerpaných zdrojů. Na druhou stranu strategie efektivity říká „čím více, tím lépe“, ve smyslu maximálního využití čerpaných zdrojů. Optimální nastavení těchto strategií vede ke skutečným úsporám výrobních nákladů. Vzhledem ke komplexnosti oboru výrobních strojů a množství používaných technologií jsou možnosti pro snižování energetické náročnosti velmi různorodé a obecně jen velmi těžko specifikovatelné. V procesu připravování evropské legislativy pro energetickou náročnost strojů je český Svaz strojírenské technologie připraven naslouchat a prosazovat potřeby českých výrobců. Ing. Jiří Vrhel, SST