Hospital economiza energia com Integrated Architecture

Hospital economiza energia com Integrated Architecture

Desafio

  • O York Hospital precisava economizar energia e recuperar o investimento feito com as novas tecnologias através da própria economia feita - pelos próximos 15 anos.

Soluções

Resultados

  • Sistema aberto e expansível implantado em hardware COTS robusto e comprovado pela indústria
  • Já está sendo prevista uma economia significativa
  • “Suporte excelente da Rockwell Automation”
  • A solução aberta permite a adaptação e evolução muito mais facilmente pelo ciclo de vida de 25 anos
  • Acesso remoto seguro e controlável pelo browser ou aplicativo

A Vital Efficienci substitui solução de controle de energia em obsolescência por uma moderna Integrated Architecture da Allen-Bradley para economizar energia continuamente nos próximos 15 anos

Histórico

O York Teaching Hospital NHS Foundation Trust foi projetado na década de 1960 e construído na década de 1970 e, como é natural, boa parte da infraestrutura está chegando ao fim do ciclo de vida. Isso permitiu que a Trust fizesse melhorias significativas na maneira como o hospital gera e consome calor e energia.

Com uma equipe de mais de 8.000 pessoas, a Trust trata mais de 700.000 pacientes por ano, com uma demanda de energia semelhante à de uma cidade pequena. De fato, em 2012/13, a Trust teve gastos de gás e eletricidade de £ 2,45 milhões e gerou emissões de 13.586 toneladas de CO2.

Depois de um processo de licitação competitivo, o Vital Energi Group foi selecionado para fornecer uma solução de baixa emissão de carbono, com economia financeira e de carbono garantida por meio de suas empresas operacionais:

  • A Vital Energi Utilities projeta, fabrica e opera soluções de baixa emissão de carbono para geração, fornecimento e distribuição local de calor, energia e refrigeração
  • A Vital Solutions desenvolve e estrutura contratos de desempenho de energia de longo prazo para hospitais, universidades e grandes instalações comerciais e industriais
  • A Vital Efficienci projeta e fornece soluções de energia e redução de carbono, medindo, gerenciando, controlando e implementando soluções para reduzir o consumo de energia

A Vital Efficienci recebeu a tarefa de reduzir a demanda de energia do hospital. O desafio era ainda mais desafiador pelo fato de que o projeto iria da fase de licitação até a produção em apenas 20 meses. O montante economizado pela nova infraestrutura poderia ser investido na linha de frente do atendimento clínico, melhorando os serviços e oferecendo benefícios reais e tangíveis para a população de Yorkshire.

A Vital Efficienci trabalhou com a Rockwell Automation em uma solução personalizada de gestão e controle de energia que ajudasse a Trust a medir e gerenciar o consumo de energia, além de dar ao Vital Energi Group acesso remoto em tempo real à instalação para gestão, balanceamento e monitoramento contínuos.

A Vital Energi Utilities era responsável pelo fornecimento do projeto como um todo, e a Vital Efficienci forneceu a solução SCADA completa

Desafio

O projeto em York foi licitado e entregue em conjunto com o Carbon and Energy Fund, uma estrutura de licitação criada para facilitar e gerenciar atualizações de infraestruturas de energia complexas para o NHS e o setor público em geral. A verba investida em soluções de redução de CO2 é financiada pela economia gerada. O Vital Group tem um contrato de operação e manutenção de 15 anos, o que garantirá que a economia seja obtida todo ano. Quando possível, ele procurará exceder a economia garantida, e esse excedente será dividido entre a Trust e o Vital Energi Group.

A Vital Energi Utilities era responsável pelo fornecimento do projeto como um todo, e a Vital Efficienci forneceu a solução SCADA completa, junto com os fundamentos e filosofias operacionais, e a metodologia de otimização desenvolvida para a fábrica. A solução de controle é dividida em duas:

  • O BMS, fornecido por um sócio especializado, que gerencia e otimiza os ativos de energia a seguir na cadeia
  • O sistema SCADA, fornecido pela Vital Efficienci, que gerencia e otimiza o principal centro de energia (casa da caldeira), com duas salas principais na fábrica, utiliza uma arquitetura da Allen-Bradley

De acordo com Kenneth Kunz, diretor técnico da Vital Efficienci: “Como é um acordo de 15 anos, precisávamos de um sistema industrial robusto que funcionasse em ambientes exigentes e continuasse estável. Por essa razão, optamos por implementar nosso próprio sistema SCADA e por ter sistemas comprovados e abertos, baseado nos PACs CompactLogix da Rockwell Automation.”

Solução

O sistema de energia atual compreende caldeiras a gás controladas por uma arquitetura de controle antiga e não mais suportada. A Trust optou pela solução de controle de energia (ECS) conhecida como SCADA, da Vital Efficienci, baseada principalmente em produtos Integrated Architecture da Allen-Bradley.

A Trust foi, na verdade, o primeiro cliente do novo sistema, e exigiu uma completa atualização e implementação de uma nova infraestrutura de controle. “Desenvolvemos módulos diferentes no nosso sistema ECS”, explica Kenneth, “que são exclusivos do Vital Energi Group. Nossa solução é bastante aberta, diferente de outros sistemas BMS típicos, que geralmente são mais ‘caixa preta‘ e fechados. Eles são adequados para alarmes e monitoração, mas geralmente não são otimizados para centros de energia. Desenvolvemos novos módulos para torná-los únicos e diferenciados no mercado.”

A Vital Efficienci desenvolveu o código internamente e trabalhou com a Rockwell Automation no projeto e desenvolvimento do software para o protocolo MBus (comunicação). As métricas de energia padrão do setor utilizam a comunicação MBus e, na época, não era possível integrar essas métricas nos PACs CompactLogix. Assim, a Global OEM Technical Consultant (GOTC) da Rockwell Automation e Kenneth criaram um novo software, que suportou a implementação de certas métricas de energia em todo o sistema de controle."

MBus não é um padrão", explica Kenneth, "mas encontrei um módulo de comunicação serial da ProSoft Technology (sócia da Rockwell Automation Encompass) da família Logix, e assim pudemos desenvolver um driver ASCII para se comunicar com o protocolo MBus. O MBus é usado realmente apenas para medidores de calor, mas, hoje em dia, cada vez mais medidores estão oferecendo a capacidade de usar Modbus. Utilizamos MBus em York, mas, a partir de agora, utilizaremos o Modbus RTU/TCP-IP.”

O sistema ECS da Vital Efficienci é executado em controladores CompactLogix™ L33ER e L24ER da Allen-Bradley® em uma rede EtherNet/IP™ de fibra servida por vários pontos de E/S e switches Ethernet gerenciados Stratix 5700™.

O Vital Energi Group oferece uma solução única para acesso remoto ao sistema da Trust, tanto na retaguarda quanto por meio de um aplicativo em smartphone

“Precisamos dessas interfaces diferentes porque temos muitos medidores de gás, vapor, eletricidade e calor nos pontos de medição do centro de energia”, detalha Kenneth. “Esses pontos de dados nos permitem preencher um arquivo CSV diário com dados brutos, que é enviado à meia-noite para nosso escritório central em Blackburn e então armazenado na nuvem. Os dados, coletados a cada 30 minutos, são inseridos em um software especializado, de forma que podemos ver onde a economia está acontecendo e comparar os números com as configurações desejadas.”

No último ano, Kenneth alterou o padrão do medidor do Vital para coletar dados de melhor qualidade e mais uniformes. “Agora que são todos iguais, é muito mais fácil trabalhar diariamente. A coleta de dados é baseada em SQL, uma solução flexível que também se conecta com vários outros sistemas, e o sistema foi construído com bons padrões usando produtos que estarão no mercado por muitos anos.

“Acima dos PACs CompactLogix, há um conjunto de servidores completos que ajudam a garantir que o sistema inteiro que projetamos e fornecemos seja robusto, estável e sem obsolescência”, explica Kenneth. “O ECS Supervisor Server cuida da parte gráfica e da solução SQL, enquanto o ECS Report Server trabalha paralelamente gerando os dados. Ambos são controlados com uma tela, um teclado e um mouse. Esses servidores também são à prova de falhas, caso um deles pare de funcionar ou caso precisemos parar um deles para manutenção."

Os dados de desempenho, coletados a cada 30 minutos, são inseridos em um software especializado, de forma que os operadores podem ver onde a economia está acontecendo e comparar os números com as configurações desejadas

Kenneth também acredita que o Vital Energi Group oferece uma solução única em comparação com abordagens tradicionais. “Temos duas formas de acessar remotamente o sistema da Trust, pela retaguarda ou por meio de um aplicativo em smartphone. O acesso pela retaguarda se dá por um navegador usando-se um IP fixo. Com isso, somos capazes de nos conectar com o ECS Supervisor da Trust. Ele é totalmente criptografado, oferece diferentes níveis de acesso e inclui uma interface do operador onde nossos próprios engenheiros podem alterar diferentes itens como configurações ou alarmes. O acesso pelo aplicativo é mais para os nossos engenheiros, mas podemos permiti-lo para outros e nosso aplicativo open-source é bastante popular e pode ser baixado gratuitamente para Apple ou Android.”

O Vital Efficienci também desenvolveu um sistema de gestão de alarme e registro que é monitorado pelo pessoal do Vital e utilizado pelos engenheiros para gerenciar seu sistema de atendimento. Ele utiliza um modem móvel industrial e um cartão SIM (com antena). Toda vez que um alarme é disparado no PAC Allen-Bradley, ele pisca no painel, aparece no ECS Supervisor e é enviado para o engenheiro de plantão por SMS, chamada telefônica e email. O Vital Energi ou a Trust podem então determinar quais ações executar e basear as prioridades na gravidade do problema.

“Agora que a solução ECS foi entregue, instalada e comprovada, estamos totalmente preparados para lidar com uma gama muito mais ampla de projetos e aplicações”, entusiasma-se Kenneth, “e não somente em hospitais, qualquer grande estabelecimento pode se beneficiar. Em breve estaremos buscando oportunidades em complexos industriais, nosso sistema é flexível e pode lidar com variedade.”

Resultados

Brian Golding, gerente de energia da Trust, explica: “Queríamos que a Vital focasse em nossos objetivos fundamentais: reduzir nossas emissões de carbono, reduzir nosso consumo de energia, aumentar a resiliência da nossa rede elétrica e conduzir o projeto pelos próximos 15 anos.”

“Brian está adequadamente impressionado com nossa solução”, detalha Kenneth, “ela foi entregue e instalada dentro do cronograma combinado e não apresentou nenhum problema depois de um ano de operação, e está fornecendo o nível de controle e de economia de energia previsto no projeto original. O sistema continuará a ser desenvolvido e, com a flexibilidade e expansibilidade da Integrated Architecture da Allen-Bradley, pode ser implantado facilmente em sistemas existentes, tais como vimos em York.

“Qualidade é um fator-chave e precisamos acreditar no equipamento que implantamos”, explica Kenneth. “Precisamos de soluções robustas baseadas em materiais de ponta. Nós insistimos em fornecer qualidade em cada projeto em que trabalhamos, e assim precisamos de qualidade na entrada para oferecer qualidade na saída.

“O suporte da Rockwell Automation no Reino Unido tem sido excepcional”, conclui Kenneth. “Sem a equipe certa ao seu redor e sem a entrega certa dos fornecedores, você não consegue alcançar seus objetivos e ter sucesso. A Rockwell Automation é uma parte muito importante da nossa equipe.”

Os resultados mencionados acima são específicos para o uso de soluções de produtos e serviços de automação da Rockwell Automation pelo Vital Energi Group e pela York Teaching Hospital NHS Foundation Trust, em conjunto com outros produtos. Os resultados específicos podem variar de um cliente para outro.

Contato

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