エネルギー効率を高めて食品製造コストを削減する方法

マサチューセッツ州ノーザンプトン / ACCESSWIRE / 2023 年 5 月 23 日 /方程式は単純です。エネルギー消費が削減され、コストが削減されます。 多くの食品および飲料メーカーにとっての疑問は、具体的に何をすべきか、どこから始めるべきかということです。

最大の効率で稼働するプラントを見つけることは稀であり、ほとんどの省エネ対策には初期費用がかかりますが、運用上の節約は多大な費用をかけずに達成できます。 高額な初期費用が必要な場合でも、そのコストは長期的な運用コストの節約によって正当化されることが多く、長期戦に取り組む意欲のあるメーカーは、運用と保守に消費するエネルギーが少ない設備とプロセスを設計することで、かなりの資金を節約できます。

ボーナス：エネルギー効率は運用コストに優れているだけでなく、企業の持続可能性の目標をサポートし、達成するのにも役立ちます。

製造施設のエネルギー消費を削減する方法

8 つの実践的な戦略を使用して、製造施設のエネルギー使用を制御し、より効率的に運用する方法を詳しく見てみましょう。

1. エネルギー監査を実施してエネルギーの浪費を発見する 2. エネルギー効率の高い機器を選択する 3. 効率性を念頭に置いて設計するための話し合いを早期に開始する 4. 可能な限りエネルギーを回収する 5. 再生可能エネルギーと電力購入契約 (PPA) を検討する 6.時間帯別の料金変動を適切に機能させるためのエネルギー負荷計画 7. グリーンフィールド建設とブラウンフィールド建設の選択による影響を考慮する 8. 持続可能性に基づいてサイトを選択する

1. エネルギー監査を実施してエネルギーの浪費を発見する

エネルギー消費量の削減は、プロセスと建物の運用のエネルギー監査から始まり、製造におけるエネルギー効率を促進するためにそれらをどのように調整できるかを評価します。 エンジニアは、フロー図を使用して、プロセスの各ステップおよび各装置に必要なユーティリティを推定し、これを 100% の効率が想定される場合と比較できます。 これにより、メーカーは全体のエネルギー使用量を削減するために、わずかな割合でも効率を向上できるステップを特定できます。

よりスマートな計測によりエネルギー使用量を正確に把握

特定の機器の計量では、水、電気、ガス、蒸気の観点から、単一のプロセス ラインまたは単一のエリアで消費されるリソースを測定します。 残念ながら、大規模な施設に天然ガスの総使用量などを監視するメーターが 1 台しかない場合、どこでエネルギーを節約できるかを判断することは不可能です。古いプラントでこれを解決するのは現実的ではないかもしれませんが、新しい施設では、個々のラインまたは機器の一部の計量を検討してください。

ヒートポンプを使用する

建物の冷暖房に最も多くのエネルギーが費やされるため、よりエネルギー効率の高いオプションを選択することから始めます。 たとえば、ヒートポンプを使用すると大幅なコスト削減が可能です。ヒートポンプは電気ボイラーの 8 倍の効率があり、消費電力を 9 メガワットから 2 メガワットに削減し、運用コストを 75% 削減できます。 一部のプロセスで見られるスループットの量では、効率が 5 ～ 10% 向上するだけで、蒸気を生成するための水と天然ガスの使用、化学薬品のコストが削減され、時間の経過とともに数千万ドルの電気的および機械的節約につながる可能性があります。 、廃棄物処理。

プロセスラインユーティリティに注目してください

食品製造工場で次に大きな消費者は、加工ラインをサポートするために必要なユーティリティです。 これには、モーター、ボイラー、チラー、撹拌機、その他の機器を稼働させるための電力や、蒸気を生成するための天然ガスが含まれます。 プロセスで必要な温度が 50°C までであれば、蒸気の代わりに低エネルギーの温水システムを使用できます。 同様に、冷却が必要な場合は、R-410A や R-134a などのハイドロフルオロカーボン ベースの冷媒をアンモニア ベースの冷媒に置き換えることができます。 アンモニアベースの冷媒は、製造と運用が安価で、より効率的で、環境にとってより安全です。 地熱も冷却オプションの 1 つですが、これには高額な初期費用がかかります。

2. エネルギー効率の高い機器を選択する

調理器やクーラーなどの機器のエネルギー効率は、消費量を削減できるかどうかに大きく影響します。 たとえば、肉を直接接触調理するための蒸気を生成するための天然ガスの熱交換率は、15% もの低さになる可能性があります。 この変数は、機器の選択と、蒸気、熱油、またはその他の加熱オプションを使用するかどうかによって、ある程度制御できます。

エネルギー効率の高い機器の他の例としては、船舶用プロップを備えたものと同じ動力を持ち、電力消費量が低い水中翼を備えた撹拌タンクが挙げられます。 機械動力を使用するのではなく、外部から冷たい周囲空気を引き込んで冷水を生成する大型エコノマイザーを備えた新しいチラー。 電子整流モーター (ECM) または誘導モーターを備えたファン。 可変速ドライブや LED 照明などのオプションは、どちらもエネルギー効率に優れており、ほとんどの建物に導入されています。

装置の選択はプロジェクト固有であり、製造プロセスを完全に理解する必要があります。 たとえば、チラーが継続的に上昇および下降する場合、最高動作点でのみ最も効率が高いものを選択するのではなく、動作範囲全体にわたって効率が高いものを調達することが最善です。

3. 効率を念頭に置いて設計するために、早めに会話を開始します

レイアウトや設計時にエネルギー効率を考慮すると、飲食施設の全体的な効率と持続可能性を最大限に高める機会が広がります。 ベースラインのエネルギー需要を見積もり、発電側で微調整を加えて潜在的なコスト削減を確認します。 まず始めに、暖房が必要な部屋 (例: パンを焼いたり調理したりするため) を隔離して、施設の他のエリアに熱が広がらないようにすることをお勧めします。

空気交換のニーズに挑戦する

エンジニアは、必要な空気交換の回数についての仮定に異議を唱える必要があります。 気流を少し減らすだけで、エアハンドラーの必要なサイズが小さくなり、プロジェクトの存続期間全体にわたって多くのエネルギーを節約できるだけでなく、初期費用も節約できます。 もちろん、スペースの占有面積が削減されるということは、空気の交換が減り、冷暖房の必要性が減るということを意味します。 機器のアップグレードやプロセスの変更に対する将来の柔軟性を念頭に置きながら、天井を 24 フィートから 16 フィートに下げると、暖房要件、空気交換の回数、エアハンドラーの電力需要が 3 分の 1 削減されます。 プロセスの流れを最適化すると、同じエネルギー消費で生産量を増やすこともできます。

まず設計をテストしてください

CRB はプロセス シミュレーションを実行して、施設の設置面積を削減するために建物内での最も効果的な物品の移動を決定します。 機器をより適切に使用することで、入ってくる在庫の量も減り、保管ニーズと建物のサイズを縮小することができます。 これにより、よりジャストインタイム生産の可能性が広がります。

4. 可能な限りエネルギーを回収する

エネルギーを回収すること、つまり 1 つのエネルギー源を複数の目的に使用することは、効率を向上させ、製造コストを削減するもう 1 つの方法です。 製造プロセスでエネルギーを回収するためのコスト削減戦略をいくつか紹介します。

ベーキングなどのプロセスからの「廃熱」を再利用して、水を屋根から排出するのではなく、工場の他のエリアで水を予熱します。

タブレットのコーティングに必要な乾熱を再利用して、入ってくる空気を予熱します。 錠剤のコーティングでは、周囲温度の空気を外部から導入し、冷却して除湿した後、90℃に再加熱して錠剤コーターを通過させ、排気します。 この熱はまだ 60 °C ですが、入ってくる空気を予熱するために使用できる可能性があります。

プロセスの凝縮水、洗浄水、逆浸透膜の廃棄水を再利用します。 MycoTechnology ではこの方法を利用して液体クーラーに供給しました。 生産のピーク時には水の節約量は年間 126 万ガロンに達し、水が限られた資源であり加工業者にとって多大なコストがかかるコロラド州では大幅な節約となります。

多くの食品および飲料製品は熱水または蒸気で加熱され、調理プロセスを停止して保管するために冷却する必要があります。 牛乳が高温短時間 (HTST) 低温殺菌によって殺菌されると、冷却中に放出される熱をプロセスの開始時に牛乳を予熱するために再利用できます。

5. 再生可能エネルギーと PPA を考慮する

代替エネルギー源は、製造における運用コストの削減につながり、嵐やその他の自然災害による停電時の回復力を提供します。 コージェネレーション、地熱、太陽光は、電力網の最も一般的な代替手段です。 ガス焚きタービンとガス焚きエンジンはコージェネレーションに使用され、電気と熱の両方を生成します。 太陽光発電には、電気を生成する太陽光発電パネルと熱水の受動的生成用のパネルの両方が含まれます。

オンサイトおよびオフサイトの再生可能エネルギー発電の追求

メーカーは、自社のエネルギー生産システムを所有する代わりに、発電会社と電力購入者契約 (PPA) を結ぶ場合があります。 オンサイト契約では、メーカーは建物のシェルを提供し、エネルギー生成に必要なエンジン、バッテリー、その他の機器の設置費用を第三者に支払います。 その後、サードパーティがエネルギーをメーカーに販売します。 あるいは、企業は、発電用の独自の建物を持っているプロバイダーからエネルギーを購入することもできます。 オンサイトかオフサイトかにかかわらず、これらの契約により、一定レベルのエネルギー冗長性が提供されます。

エネルギーオフセット

エネルギーオフセットには、施設が消費するエネルギーとその炭素排出量を補うために、太陽光発電所や風力発電所から炭素クレジットを購入することが含まれます。 これは企業がゼロカーボン目標を達成するための方法です。

6. エネルギー負荷計画を使用して、時間帯による料金変動を適切に機能させる

電力会社がピーク時の電力使用に対してかなり高額の料金を請求する地域では、リソースに余裕のあるメーカーはピーク時の使用量を削減する戦略を持っています。 革新的なエネルギー負荷計画には、次のようなさまざまな形があります。

ほとんどの人は日中に働きたいと考えていますが、別のシフトを組み込むか、プラントを 24 時間 365 日稼働させて、オフピークの公共料金を利用する方が経済的かもしれません。

カリフォルニアでは、企業は電力が最も安い時間帯に一晩中氷を作り、それを日中に製造プロセスや建物の冷却に使用します。

バッテリーは、ピーク時またはオフピーク時に容量が余っているときにソーラーパネルから充電し、使用量が生産量を超えるときに放電したり、ピーク料金で電力会社に売り戻したりすることができます。

一部の食品生産工場では、水を最も大量に使用するのは清掃です。 これは、ボイラーの大量使用を避け、日中の天然ガスのピーク負荷を軽減するために、通常の勤務時間外にスケジュールできます。

7. グリーンフィールド建設とブラウンフィールド建設のどちらを選択するかによる影響を考慮する

施設を新築するか改修するかには、多くの要因が関係します。 グリーンフィールド設計では、建物の設計にコスト削減措置を組み込むことができるため、各省エネ機能に対する資本支出が削減されます。 たとえ省エネのオプションにより初期投資が大きくなったとしても、その効率性は長期的な運用コストの節約につながるはずです。 LEED 認証プログラムを運営する米国グリーン ビルディング評議会は、持続可能な建築は建設コストにほとんど増加せず、メンテナンス費用が約 20% 節約され、エネルギー使用量が約 25% 削減されると推定しています。

あるいは、ブラウンフィールドサイトでは、機能する機器 (ボイラーなど) を新しい、より効率的なものに交換する費用を正当化するのが難しい場合があります。 改修プロジェクトの場合は、メンテナンス スタッフに相談する価値があります。メンテナンス スタッフはプロセスに精通しており、エネルギー節約の対象となる機器や領域についての提案があるかもしれません。

8. 持続可能性に基づいてサイトを選択する

サイトの選択には多くの要素が関係します。 発送と受け取りに関する考慮事項、およびサプライヤーと顧客の中心となる利点に加えて、製造におけるエネルギーコスト削減の本当の可能性があります。 これは、資源を節約するために既存の施設を改修するか隣接して建設するか、代替エネルギー源やより安価な電気料金が利用できる敷地に新しいプラントを建設するかの選択となります。

ケーススタディ: コスト削減とエネルギー効率エネルギーの安いところへ行き、より信頼性の高いエネルギー源を作り出す

電気料金の変動は、エネルギー使用量を減らすためにプロセスを調整する方法に関する決定に影響を与える可能性があります。 電力会社がコージェネレーション（1 つのエネルギー源を複数の目的に使用すること）に対する見返りを提供している地域では、コージェネレーション システムを設置する価値がある可能性があります。 たとえば、kWh あたり 40 セントを支払っている施設は、コージェネレーション装置の設置を決定しました。 システムの初期費用と継続的な運用費用を含めても、kWh あたり 8 ～ 10 セントで電力を生産しています。 これは、利用可能なエネルギーをより多く使用するため持続可能であるだけでなく、プラントの信頼性と、利益を得るために余剰電力を売り戻す可能性も提供します。 この施設では電気料金が高かったためこれはうまくいきましたが、電気料金が大幅に安い地域でコージェネレーション システムへの投資を回収しようとしても意味がありません。

冷却用アンモニアの代替品を模索

ある食品製造業者は、15℃を超える伝熱流体温度を必要とする新しいプロセスにアンモニアではなく地熱エネルギーを使用することに興味を持っていました。 私たちは取引パートナーと協力して、地熱エネルギー調達の妥当性の観点からクライアントの敷地オプションを評価しました。 その結果、ミズーリ州の複数の場所が、年間を通じて安定した 9°C を維持する帯水層を備えた地熱ニーズに応える優れた選択肢であることが判明しました。

持続可能な未来を見据えたコスト削減の計画

エネルギー目標の達成に焦点を当てた戦略的施設計画のようなエネルギーマスタープランを検討する際には、サイトの回復力を確保するために、将来の敷地拡張の可能性を予測することが重要です。 これには、潜在的な冗長性だけでなく、将来の成長に対応するために、地熱井を掘ったり、ヒートポンプ、ボイラー、チラーを追加したりするための十分なスペースの計画が含まれる可能性があります。

生産の部分的な能力を迅速に確保する必要がある食品メーカーにとって、将来の大規模生産に向けて最もエネルギー効率の高い計画を構想することは困難な場合があります。 短期的には目標を低くすることでコストを節約できますが、潜在的なエネルギー需要を推定し、それを考慮して可能な限り高い効率と全体的な価値を実現するプロセスと施設を設計するときに課題が生じます。コストを節約するには、より多くの初期費用がかかる可能性があります。ロングラン。

エネルギー効率が収益以上の向上をもたらす

お金の節約以外にも、エネルギー使用量を削減する正当な理由があります。 今日の消費者にとって、企業を優れた環境管理者として見るなど、組織の評判は重要です。 実際、Horizo​​ns: Pet Food レポートのために調査した食品および飲料メーカーの一部はこれを認識し、財務上の利益/ROI (26%) と企業の社会的責任 (23%) を自社の持続可能性目標の主な推進要因として選択しました。 ペットフードメーカーのかなりの部分も、5年間の持続可能性計画にネットゼロまたはカーボンニュートラルの目標を組み込んでいます。

運用コストの削減、持続可能性の目標の達成、エネルギーの冗長性の確保は、綿密な計画の結果です。 次の製造施設を建設する準備ができたら、当社のエネルギー専門家が効率目標の達成をお手伝いします。

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ソース：CRB

accesswire.com でソース バージョンを表示: https://www.accesswire.com/756722/How-To-Reduce-Food-Manufacturing-Cost-Through-Energy-Efficiency