Att mäta är att veta! Det vi mäter kan vi påverka!

Transkript

1 Att mäta är att veta! Det vi mäter kan vi påverka! Allt fler inser vikten av att mäta sin energianvändning och att man inte kan använda energileverantörens enda energimätare för att göra en analys av sin förbrukning. En del naturliga följdfrågor dyker då upp: Vilka parametrar behöver jag mäta, med andra ord, vilken eller vilka typer av mätare behöver jag? Hur kan jag skapa en infrastruktur för min mätvärdesinsamling som håller över tiden? Hur säkerställer jag att min investering inte är värdelös inom några år, när mina behov har förändrats? Nedan reder vi ut dessa och andra viktiga begrepp. Vi lever i en föränderlig värld! Det var inte alls många år sedan som vi inte hade en tanke på att installera fler energimätare än den som energileverantören använder för att debitera oss! Idag måste vi energideklarera alla byggnader, och vem vet vad vi behöver göra imorgon Utvecklingen går nu rasande fort i hela världen, pådriven av flera samverkande faktorer: Ett överhängande klimathot, som enligt expertisen kan tillskrivas våra utsläpp av växthusgaser. Ständigt ökande kostnader för alla former av energi. Nya lagar och förordningar, strängare krav från Boverket, internationella överenskommelser om reduktion av CO 2 utsläpp och energianvändning mm. Morötter i form av skattelättnader och bidrag för den som genomför energieffektiviseringsåtgärder. Dessutom ser många en kommersiell vinning i att profilera sitt företag som grönt och miljövänligt. Många gör officiella utfästelser om att t.ex. reducera energianvändningen med ett antal procent över en viss tid. I denna föränderliga tid är det naturligtvis av största vikt att tänka till en gång extra inför en investering i ett energimätsystem! Vilka mät- och analysbehov kan jag tänkas ha om ett par år? Många är de som gör en investering i ett stort antal traditionella kwhmätare för att kort därefter inse att de för en relativt liten merkostnad hade kunnat installera kombinationsinstrument och fått statistik över ström och spänning, effekt och energi, aktivt, reaktivt och skenbart, i varje fas för sig. Denna information hade kunnat hjälpa till att finna framtida problemområden (enskilda högt belastade grupper, snedfördelning mellan faser, överbelastade transformatorer eller överuttag gentemot tariffgränsen etc.). Om insamlingssystemet hade medgett det kunde man även ha fått visning av alla elektriska värden på en skärmbild i realtid! Som så ofta gäller devisen tänk efter före! 1 av (6)

2 Energieffektivisering En grundläggande anledning att installera ett mätsystem är för att möjliggöra analys av energianvändningen och sedan vidta energieffektiviseringsåtgärder. För att kunna identifiera besparingsmöjligheter behöver man oftast mäta olika typer av förbrukare var för sig, t.ex. elvärme, ventilation, belysning, kyla o.s.v. Det är också nödvändigt att logga mätvärden oftare än bara månadsvis. Åtminstone timvis mätning behövs, gärna ännu noggrannare. Med hjälp av en sådan historik kan man enkelt identifiera betydande besparingsmöjligheter, som ofta grundar sig i att befintliga system inte fungerar eller är felaktigt injusterade. Detta framgår tydligt när man kan se hur mycket energi som faktiskt används till belysning över helgen, till ventilation på nätterna eller till kyla och värme samtidigt o.s.v. Dessutom, om vi inte mäter varje typ av förbrukare för sig blir det mycket svårt att kontrollera att de energibesparingsåtgärder vi vidtagit faktiskt fått den effekt vi hade räknat med (eller som entreprenören hade utlovat). Vad behöver jag mäta? Konsten att välja rätt mätare När vi pratar om att mäta vår energianvändning tänker nog de flesta på vanliga traditionella kwh-mätare. Här är det verkligen på sin plats att tänka ett steg till Vilka mät- och analysbehov har jag om några år? Vilka ytterligare krav och pålagor kan komma från myndigheter? Eller varför inte framtida möjligheter till skattelättnader eller bidrag för de som kan påvisa sina besparingar på ett vederhäftigt sätt? Dessutom måste vi komma ihåg att vi installerar allt mer elektronik i våra byggnader och anläggningar. Elektronik som ofta genererar störningar i form av t.ex. övertoner och som själva kan störas av en allt för smutsig spänning! I många anläggningar kan också elförsörjningen klassas som kritisk operationssalar och intensivvårdsavdelningar, datacenter, industri med kontinuerliga processer o.s.v. Här blir det ännu viktigare att övervaka elkvaliteten! Idag är det möjligt att för en ringa merkostnad välja betydligt mer kapabla mätare, som inte bara mäter kwh, vilket är en väldigt god idé. Rena elkvalitetsmätare, som analyserar enskilda övertoner i både ström och spänning samt mäter störningar som t.ex. flimmer, spänningshöjningar och sänkningar, transienter mm, behöver naturligtvis inte installeras i varje mätpunkt, utan lämpligen vid den inkommande matningen samt eventuellt vissa kritiska drifter. En av de stora fördelarna med dessa mätare är att de kan ha möjlighet att tala om riktningen på en störning. Var det något som kom utifrån eller något vi själva orsakat? 2 av (6)

3 Lite om mätnoggrannhet och standarder Det pratas mycket om debiteringsgodkända mätare, trots att vi bara har en typ av aktör i branschen som har laglig rätt att debitera energi våra energibolag. Här förekommer stor begreppsförvirring! Historiskt sett har energibolag i olika länder haft egna lokala (och ibland också regionala) regler och krav på sina debiteringsmätare. Detta är något som EU kommer att rätta till, eftersom det anses vara ett hinder för fri konkurrens och rörlighet av varor och tjänster inom unionen. Nu har man skapat ett gemensamt direktiv för så kallade debiteringsmätare, MID, (Metering Instrument Directive). Detta är ett direktiv som omfattar många typer av mätare förutom just energimätare (värme-, vatten-, ånga-, gasmätare o.s.v.). Här definieras noggrannhetskrav i olika klasser samt kriterier för design, konstruktion och tillverkning i olika nivåer. Det som är viktigt att komma ihåg är dock att MID har ett begränsat tillämpningsområde: energibolagens debiteringsmätare. Det som vi andra sysslar med är egentligen undermätning, statistikmätning, egen energiuppföljning, kostnadsfördelning per avdelning eller producerad enhet o.dyl. Även en fastighetsägare som står för elabonnemanget, och som vill debitera sina hyresgäster för deras faktiska förbrukning debiterar inte energi i egentlig mening. Han har bara laglig rätt att fördela kostnaderna så rättvist som möjligt. För alla dessa applikationer är MID alltså inte direkt applicerbart, de faller utanför MID s tänkta användningsområde! Vad har vi då att förhålla oss till? Vad gäller egen intern statistik och uppföljning är det naturligtvis helt och hållet upp till var och en att sätta ribban för en rimlig mätnoggrannhet. I de flesta fall är ± 1 % onoggrannhet (Klass 1 enligt IEC ) fullt acceptabelt, medan elkvalitetsmätare ofta behöver ± 0,5 % eller ± 0,2 % (Klass 0,5S eller Klass 0,2S enligt IEC ). För kostnadsfördelning till hyresgäster gäller att dessa måste acceptera mätnoggrannheten för en korrekt kostnadsfördelning. I regel är ± 1 % onoggrannhet (Klass 1 enligt IEC ) fullt acceptabelt även här, lite beroende på energibehovet för hyresgästerna. Skulle en hyresgäst vara storförbrukare kanske han kräver en noggrannare mätning då avvikelsen kan innebära betydande belopp. Märk väl att noggrannhetsklasserna enligt IEC serien endast refererar till mätning av aktiv energi. För elkvalitetsmätare kan man behöva specificera noggrannhetskrav för andra elektriska storheter. IEC kan då vara en lämplig standard att referera till. Denna standard innefattar s.k. PMD (Performance Measuring and monitoring Devices), dvs. kombinationsinstrument. Den definierar då inte bara energimätning utan alla uppmätta storheter. 3 av (6)

4 Mätvärdesinsamling Olika anläggningar och installationer har väldigt skiftande behov men alla har en sak gemensamt: ingen vill springa runt och läsa av alla dessa mätare manuellt! I vissa byggnader kan man nöja sig med att koppla alla mätarna till en gateway, t.ex. PowerLogic EGX300, som helt automatiskt skapar hemsidor på det lokala intranätet. Här kan sedan all information läsas från vilken dator som helst (lösenordsskyddat förstås). I andra anläggningar vill man kanske länka in informationen i ett befintligt överordnat system, som t.ex. ett SCADA-system som Vijeo Citect eller ett fastighetsautomatiseringssystem som TAC Vista. Har man behov av djupare analyser satsar man förstås på ett renodlat energiövervakningssystem som PowerLogic ION Enterprise. Vilken infrastruktur ska man då satsa på? Det finns ju massor av olika kommunikationsprotokoll! Även här är behoven skiftande. Det kan finnas anledning att tänka framåt innan man bestämmer sig. Vi redogör här för för- och nackdelar med några vanliga lösningar för kommunikation av mätvärden. Pulsutgångar är kanske det enklaste/simplaste sättet att läsa av energianvändning. Här finns dock stora begränsningar. Man kan endast läsa av ständigt ökande storheter som aktiv, reaktiv och skenbar energi. Inga andra mätvärden kan förmedlas via en pulsutgång, varför man riskerar att finna sig låst installationen kan vara värdelös den dagen behoven ökar. En lösning med pulsräknare kan vara användbart då man endast vill hämta in dessa grundläggande värden till ett överordnat PLC-baserat system. M-bus är ett kommunikationsprotokoll specifikt utvecklat för avläsning av olika typer av mätare (vatten, el, värme o.s.v.). M-bus protokollet har en hel del fördelar just för att det är avsett för mätaravläsning men har tyvärr även en del svagheter. Protokollet som sådant har t.ex. stöd för höga kommunikationshastigheter men hämmas så gott som alltid av de mätare som idag finns att tillgå med M-busgränssnitt. Dessa mätare är i regel konstruerade för att mäta och sedan kommunicera sina värden någon gång ibland man har således inte prioriterat hög kommunikationshastighet. Eftersom hastigheten i nätet styrs av den långsammaste enheten blir en M-businstallation oftast olämplig för att kommunicera stora datamängder eller mätvärden i realtid. M-bus kan vara lämpligt i applikationer där man inte förväntar sig ett förändrat energistyrnings- eller övervakningsbehov, som flerfamiljsbostäder eller liknande. Noteras bör att det finns ett flertal gränssnitt på marknaden som omvandlar M-bus till t.ex. Modbus, vilket kan användas då behoven av styrning och övervakning ökar mer än man ursprungligen tänkt sig, eller då det visar sig nödvändigt att kunna koppla in annan utrustning. Modbus är en mycket välkänd och spridd fältbuss, tillika ett enkelt och öppet protokoll. Denna typ av gränssnitt återfinns i regel på alla kombinationsinstrument och elkvalitetsinstrument. Här kan man på ett enklare sätt ansluta till olika typer av apparater, såsom mätare, frekvensomvandlare, skyddsenheter i lågspänningsapparater, reläskydd för hög- och mellanspänning, UPSer, intelligenta startapparater, PLCer m.m. Man har också alla möjligheter att hämta in mätvärden från olika värmemätare, gasmätare, bränslenivåmätare i en dieseltank eller vad som helst genom de analoga och digitala in- och utgångar som finns i många kombinationsinstrument! Här finns så gott som alltid stöd för 4 av (6)

5 höga hastigheter och dubbelriktad kommunikation för att utföra kommandon som att centralt skicka tänd- och släcksignaler, styra laster eller reservkraftapplikationer. Om man i framtiden vill ha möjlighet att ansluta andra enheter än bara traditionella, enkla mätare eller använda systemet för styrning av olika funktioner är en fältbuss av traditionell typ att föredra. Ethernet TCP/IP är egentligen inte ett protokoll i samma mening som M-bus eller Modbus. Det är en standard som anger elektrisk signalnivå samt paketformatet som "transporteras". Det säger inget om vilket protokoll som kommuniceras. Nästan alla protokoll kan nyttja Ethernet som media, dvs. att meddelandet kapslas in i TCP- eller UDP-paket (dock kan kanske inte hårdvaran hantera det, men begränsningen ligger alltså inte i mediat). Det finns således möjligheter att skicka t.ex. Modbus över ett TCP/IPnät, som fastighetens befintliga intranät, via en enkel gateway. Detta kan vara mycket användbart då det minimerar investeringarna i infrastruktur och kabeldragning datanätet finns ju redan där! Dessutom har Ethernet TCP/IP inga egentliga begränsningar i avstånd/räckvidd och är det absolut mest spridda och välanvända gränssnittet som finns idag. 5 av (6)

6 Sammanfattning I t.ex. flerfamiljsbostäder kan en infrastrukturlösning med M-bus ofta vara lämplig. Här är man bara intresserad av att fördela kilowattimmarna, och den tillhörande kostnaden, mellan hyresgästerna. Någon djupare energianalys finns det inte behov av idag. Skulle ett sådant behov utvecklas i framtiden finns redan nu olika gränssnitt som översätter M-bus till t.ex. Modbus, så att mer avancerade instrument kan kopplas in. Kom bara ihåg att M-bus installationen som sådan inte blir snabbare än den långsammaste mätaren. I större kontorsfastigheter, köpcentra, kommersiella byggnader o.s.v. måste man tänka sig för och göra en framtidssäker installation. Här måste hänsyn tas till ökande energikostnader, kommande skärpta krav från myndigheter, ökat behov av energiövervakning och laststyrning. Här gör man bäst i att satsa på kombinationsinstrument med Modbuskommunikation, anslutna till en Ethernet TCP/IP gateway. En sådan arkitektur är fullständigt öppen för att anslutas till alla typer av överordnade system fastighetsautomatisering, SCADA-system eller energiövervakningssystem. Detta även om man från början bara gör en minimal investering med en gateway som automatiskt genererar hemsidor på intranätet för energiövervakning. Ingen del av infrastrukturen blir omodern utan kan utnyttjas vidare även med framtidens ökande behov. För industrianläggningar, sjukhus och datacenter är det redan idag högintressant att övervaka mer än bara kilowattimmar. Elkvalitet och tillgänglighet är av högsta prioritet. För industriella applikationer installeras ofta en avancerad elkvalitetsmätare, t.ex. en PowerLogic ION 7550 eller ION 7650, vid inkommande matning från energileverantören samt kanske flera för utvalda kritiska drifter. Dessa kan då också agera som Modbus-master för flera underliggande kombinationsinstrument och gränssnitt mot överordnade TCP/IPbaserade system. Energibolag använder sedan länge samma typ av avancerade elkvalitetsinstrument. De sitter i alla överlämningspunkter samt för att med debiteringsnoggrannhet mäta levererad energi från t.ex. vindkraftparker. Här är det också väsentligt att kontrollera elkvaliteten på den energi som levereras! Mätare som PowerLogic ION 7650 kan på ett mycket enkelt och överskådligt sätt kontrollera överensstämmelse med elkvalitetsnormer som EN För energibolag är det ofta av intresse att mätaren kan kommunicera på flera olika protokoll inklusive uppringt modem. Kontakta Schneider Electric idag för att få veta mer! info@se.schneider-electric.com 6 av (6)