节约能源，先有意图，后有计划。美国的工业设施对能源管理表现出持续的兴趣。这就是目的:减少整体能源使用或维持使用，但增加每千瓦的发电量。
这个计划?有时这是个问题。
在制造业中，一个计划只有在既有指导愿景的智慧经验，又有支持努力的ROI数字的情况下才能坚持下去。但在能源领域，目前还没有研究机构可以供工业工厂经理用来为制造设施的“合理”能源使用设定基准。那么，如何评估当前能源使用的哪些部分是合理的，哪些是浪费的，或者在浪费的部分中，哪些提供了足够高的投资回报率来解决问题?
这里讨论的ROI是由公用事业公司收取的每千瓦时成本。这些单位根据一天中的时间和一年中的不同时间有不同的费率。减少费用就是节省。投资是改变能源消耗所需的材料和劳动力。回报是减少的公用事业账单支付投资所需的时间。这笔钱是在费用付清后才来的。
回到计划的问题上，在没有合理能源使用的行业标准的情况下，如何制定投资回报率评估?
工业能源使用概况
工业能源使用根据多个变量而变化:
- 植物的年龄
- 负载类型及尺寸
- 操作时间表，每周的小时数和装载强度
- 工人人数
- 气候
- 维护哲学。
答案是:不要试图管理设备消耗的每千瓦。这是等式中“经验的智慧”的一部分。把设施分成电力基础设施和关键系统。
节能从两个基本策略开始:(1)对关键系统进行全面检查;(2)有针对性地收集数据，包括记录主要服务入口和关键负荷的能源使用情况。
确定一个系统指定消耗多少，确定当前消耗多少，并确定浪费的做法，无论是在时间和操作类型上，还是在设备和系统本身上。为了实现节约，设施必须通过改变操作、维护或设备和控制来解决浪费问题。
能源组件
在解释如何跟踪能源消耗之前，让我们回顾一下如何定义和测量能源。
能量以实功率、无功功率和视在功率表示(图1）.
能量流描述为:
- 实功率(P)或有功功率(W)
- 无功功率(Q)，单位:伏安无功(VAR)
- 复功率(S)，单位:伏安(VA)
- 视幂，复幂的幅值
实功率、无功功率和视在功率之间的数学关系可以用矢量表示或用复数表示，S = P + jQ(其中j是虚数单位)。
无功功率不传递能量——它不做功——所以它被表示为矢量图的虚轴。真正的力量推动能量，所以它是真正的轴。
系统中能量流动的速率取决于负载——它是电阻性的，无功性的，还是两者都有?
在纯电阻性负载下，电压和电流同时反向，在每一个瞬间，电压和电流的乘积都是正的，只有真正的功率被传递:功被产生。
如果负载是纯无功的，电压和电流是不相的，电压和电流的乘积可以是正的，也可以是负的——这表明一部分能量转移到负载上，另一部分能量回流。能量传递给负载的净能量为零:没有功产生。
实际上，所有负载都具有电阻、电感和电容的组合，从而在系统中产生真实功率和无功功率。出于这个原因，电气系统被设计成可以承受一定数量的无功功率。当产生过多的无功功率时，问题就来了。不仅没有足够的实际动力来生产所需的工作，而且系统的整体工作生成能力也受到了损害。这就是为什么如果电力负荷产生了太多的无功功率，公用事业公司就会惩罚他们的客户:这是一种浪费电力，产生这种电力要花钱，但又不能使用。大多数公用事业账单跟踪VARs(无功功率)，许多计算功率因数，其中功率因数是一个系统低于100%实际功率的等级。大多数公用事业公司要求他们的客户保持在0.95 PF(功率因数)以上。
追踪能源消耗
对基本能源成分的了解，使电工能够设置能源记录设备，以测量整体的能源消耗水平和质量，然后追踪能源在什么时候消耗(图2）.
记录主、副面板和主要负载时的功率。记录代表性时间段内的kW、kWh和功率因数。
这为三相电路和负载的实际功耗提供了非常准确的图像。
最大的节能来自于确定用电量达到峰值的时间，评估功率因数和与公用事业发票相比的总功耗，以及可能的负载再平衡。即使只有几分钟的高峰使用也会增加几个小时、几天或几周的效用。
重新安排负荷可以让公司利用一天中电力更便宜的时间。检查功率因数比“1”低多少，并检查公用事业发票，看看是否有对低功率因数的处罚。如果有，功率记录器可以帮助追踪电源。然后，在您进行了能源升级后，重新连接记录器，以证明您的效率提高的好处。
了解能源浪费点
每个系统和操作都有可能成为可以减轻或补救的浪费点。电气子系统、压缩空气、蒸汽和特定的机电系统是一个很好的开始，但每个操作都有自己的潜在浪费点，应该进行测量。
其目标是绘制特定设备和工艺的能源使用情况，以查看能源在哪里被浪费，以量化浪费，并根据设备的寿命优先考虑改进或更换，以及哪些修改可以提供最佳的投资回报。
能源图亦提供一个基准，用以衡量节能项目的成效，以证明成本是合理的(图3）.
电气子系统中常见的浪费:
- 负荷通常在几小时后或不必要地在一天的高峰时间运行。
- 没有对电机的控制可能意味着创造更多的输出比需要。
- 过电压/电流条件会导致过度的功耗来补偿。
- 相位不平衡导致负载消耗电力而不能使用它。
识别和量化:
- 热扫描电气面板和机械负荷是否过热。
- 一段时间内的功率记录:一天中的哪个时间消耗了多少功率，有多少浪费?
机电系统常见废弃物及检查点。
- 校准、轴承、不平衡和松动产生的过多摩擦使电机超负荷工作，消耗过多的功率。
- 未控制的负载在数小时后，以峰值速率运行，产生超过所需的输出，或遭受过电压/电流条件和相位不平衡。
- 老化的机械设备比新的高效机型消耗更多的电力，因此仅从降低千瓦时消耗的角度来看，尽早更换可能是合理的。
识别和量化:
- 热扫描驱动面板和机械负荷过热指示电力效率低下。
- 记录功率随时间的变化;检查总kWh，功率因数，峰值需求，不平衡和谐波。
- 根据标准测试振动水平，并确定维护解决方案，如再平衡。
- 热扫描联轴器/轴/皮带，轴承和风扇。
- 检查电流和电压水平。
- 热扫描终端/接线盒及绕组，并进行绝缘电阻测试。
压缩空气系统常见的废物和检查点:
- 压缩空气管道的过度泄漏导致过度运行以维持供应。
- 压缩机在使用时间之外一直开着，浪费能源。
识别和量化:
- 压缩机到基线消耗的功率记录。
- 测量压缩机和使用点的压力，以确定下降量。
- 超声波扫描管线以确定泄漏。
蒸汽系统常见的废物和检查点:
- 蒸汽疏水阀失效和绝缘不足浪费蒸汽，导致生产过剩，维持必要的供应。
识别和量化:
- 锅炉到基线消耗的功率记录。
- 热扫描管道和疏水阀，以确定绝缘间隙和堵塞
证明投资回报率
由于前面提到的缺乏行业标准，我们如何真正知道哪些系统拥有最大的潜在能源投资回报率?我们现在最好的材料是体现常见情况的案例。下面是几个常见工业系统的例子。
机电检验
设备类型:德国的钢铁回收厂
设备类型:皮带驱动风扇，用于过程冷却
测量了:振动测试
问题指出:检测到中度不平衡，以及不对中和轴承磨损。
节省:重新平衡是必须的。一台350千瓦的电机以80%的额定功率运行;实测功率约为280kw。重新平衡后，功耗降低了3%。以0.11欧元/千瓦时的成本计算，每年可节省8,094欧元。
压缩空气检查
设备类型:制造业
设备类型:压缩空气系统
测量了:压缩空气系统超声检测(推荐压缩机全数据记录)
问题指出:与实际需求相比产生的压缩空气量。
节省:他们发现了多种储蓄机会。每年总共节省$50,600。周末关闭压缩机:每年节省$32,700。安装螺线管，当机器关闭时关闭空气:每年节省7100美元。修复36个漏洞:每年节省4800美元。在系统中安装过滤器的一次性费用为6 000美元;过滤器的结果是每年节省6000美元。
疏水阀检查
设备类型:制造业
设备类型:锅炉和蒸汽管道
测量了:蒸汽管路热检测
问题指出:六个蒸汽疏水阀不正常运作;电镀槽线圈泄漏;电镀线发生蒸汽泄漏;采出凝析油的机会
节省:更换了六个失败的捕鼠器，每只费用$500。利用已知成本计算蒸汽和热损失，每个疏水阀节省了3200美元。总节省:16,200美元。
下一步:在解决泄漏和冷凝水问题前后，对锅炉供应面板进行能源记录。
提高生产力还是减少开销?
下一个问题很好回答:一旦你确定了降低能源消耗的途径，你是将节省下来的资金用于提高工厂产量(相同的千瓦时消耗产生更大的产量)还是用于其他商业战略(利润率，价格实现)?
减少能源消耗是件好事。通过对每个主要系统的电力记录，并将这些成本与公用事业账单相对应，以量化消费发生的地点和时间，公司通常可以通过简单的操作和计划更改来实现节约。通过识别低效或过时的设备，公司可以证明并优先更换。而且，通过降低整体能源消耗，企业可以降低运营成本，提高市场竞争力。