应用开放组织原则来节约工厂能源

能源成本的问题在于，大多数人不会去考虑它们。 他们只是看一下总账单，而不考虑能源是如何被使用的。 通过在非常具体的位置通过传感器监测和测量能源使用情况，可以使能源浪费变得透明并减少浪费。

这是 Reinventing Fire: Bold Business Solutions for the New Energy Era 这本书的前提，该书提供了到 2050 年通过减少能源浪费来消除化石燃料使用的方法。 这也是我在之前一篇关于两位退休的公用事业销售人员转型的顾问的故事的前提，他们创建了一个开放组织社区来减少他们所在地区的能源浪费，他们称之为“Reinventing Fire Community”。 他们的工作依赖于社区、透明度、协作、包容性和适应性的 开放组织原则。

在那篇文章中，我谈到了我的其中一位假想顾问为住宅和商业建筑业主推荐的行动。 在本文中，我将讨论另一位虚构的顾问，他向工厂出售电力。

工厂浪费多少能源可能会令人惊讶。 事实是，现在没有足够的能源专家，而且大多数生产经理的注意力都集中在其他事情上，尤其是产量。 太多高层管理人员只关注销售额、利润率和毛利润，而忽略了“无聊”的费用。 此外，小的节省很难看到，除非它们被放大数百倍。

此外，大多数运营经理分别且单独地看待每个流程。 在指出之前，他们无法看到整体能源浪费情况。 这就是所有工厂流程中的人员之间的透明度和协作至关重要的地方。 可能会有无数的流程重复，而合作可能会非常有益。 真正的回报可能需要 3-5 年才能实现，但不幸的是，许多人只关注短期收益。

工厂能源顾问

在这个假设的案例研究中，工厂能源顾问去工厂，从他们以前的电力用户开始。 他们提供关于如何将年度能源费用降低至少 10-50% 的建议。 如果需要设备投资，顾问承诺该设备将在 3-5 年的节省中收回成本。

顾问为合作设定了以下条件

1. 工厂运营商必须尽可能透明地了解当前的能源使用和费用。
2. 顾问不会将此信息提供给任何人，除了他们正在合作以生成最佳提案的可信赖的合作伙伴。
3. 咨询不收取任何费用，因为他们只想减少社区的能源使用，并且在这个阶段，顾问不知道他们会有多大的价值。
4. 顾问希望在 2 年末获得一份绩效报告和一份总体推荐信，解释能源用户的账单减少了多少。

工业能源使用

这位顾问如何利用社区、透明度、协作、包容性和适应性的所有原则？

首先，工厂能源顾问与他们最信任的用电制造公司预约，并解释说他们可以帮助公司省钱，目标是在 2050 年之前节省 27% 的主要能源，同时保持当前的生产水平。 这将为公司节省资金并减少价格波动或电力故障的影响。

顾问解释了下面的图表，以提供关于在哪里可以避免能源浪费的视角。

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来自 Amory Lovins 的 Reinventing Fire (Ron McFarland, CC BY-SA 4.0)

在制造业中，40% 的一次能源（直接来自煤炭、天然气、石油等来源的能源）用于加热，另有 40% 用于机器上的旋转轴。 剩下的 20% 用于各种各样的过程，如冶炼、切割、研磨、镗孔、照明和空间调节。 这些是顾问想要探索的领域。

二次能源被转换为电力并输送。 在此转换过程中存在损失，如下面的条形图所示。 电力系统损失使用的主要能源几乎与过程热量一样多。

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来自 Amory Lovins 的 Reinventing Fire (Ron McFarland, CC BY-SA 4.0)

顾问解释说，关于减少能源使用，主要有两个方面需要考虑：热和压力。 制造过程中在哪里应用极高的温度？ 在哪里应用高压？ 此外，一个过程中的废物如何成为另一个过程的原材料输入？ 这包括多余的热量和多余的压力。 有时，这两者是联合生产和使用的，称为热电联产 (CHP)。 这两者有时可以从主要的 高热和压力产生电力，有时也可以从给定过程中的剩余的较低的热和压力产生电力。

减少工厂的能源消耗

顾问解释了在任何工厂中可以使用和可以减少的四个能源使用领域

• 一级： 减少制造过程的能源使用。 有时，这可以通过使用传感器和控制器来停止不需要运行的设备来实现。 微调压力控制并在需要维护时发出通知以保持理想性能是降低此级别能源使用的其他手段。
   
• 二级： 减少能源输送损失。 这可以通过绝缘管道、维护疏水阀和空气过滤器等来实现。 更改线路也可以减少电能损失。 旧电线仅用于防止火灾，但新版本旨在节约能源，从而显着减少浪费。 顾问提到他们应该审查所有线路的年龄和能源输送效率。 应该检查空气压缩机是否存在浪费能源的泄漏。 仅进行这些更改就可以在六个月内收回成本。
   
• 三级： 通过更好的设备更好地产生内部能源。 电机运行钻床、冷却器、研磨机、搅拌机和鼓风机。 仅运行几周的成本可能与完全更换动力电机本身一样。 顾问提出几个问题：这些电机何时运行？ 它们的尺寸和规格是否适合当前的使用？ 机器上是否有测量能源使用的设备？ 是否可以安装变速控制以减少浪费的 RPM？ 电机的年龄是多少？ 这些问题也适用于泵、风扇、炉子、压缩机、冷却器、鼓风机和锅炉。 顾问解释说，在当今的大多数工厂中，几乎所有锅炉都缺乏减少启动和关闭能源浪费的智能控制。
   
• 四级： 将能源浪费利用起来。 废热和过压可能是无用的，也可能是宝贵的能源。 重复的加热和冷却循环需要能量。 在大多数工厂中，燃料的三分之一转化为电力，三分之二转化为热量。 这些热量通常会被丢弃。 美国工厂的能源损失量相当于日本用于所有事物的能源量。 这是一个巨大的浪费。 热量可以输送到另一个过程吗？ 顾问可能需要包括来自 落基山研究所 的专家来解决这个问题。

顾问补充说，上述四个级别可以相互作用。 现在可以使用超高效锅炉、超声辅助干燥系统和其他节能设备。 来自美国能源部的 工业评估中心 是一个很好的来源。 在那里，美国公司可以免费了解在哪里减少能源。 美国能源信息系统 也可能有帮助。

另一个需要关注的是工业废物。 他们扔掉的东西可以转化为副产品吗？

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分析废物

在分析能源浪费时，从应用能源的地方开始，然后倒推至发电地点。 Reinventing Fire 给出了下图中的一个数据中心示例

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来自 Amory Lovins 的 Reinventing Fire (Ron McFarland, CC BY-SA 4.0)

请注意，它从左侧开始，从计算所需的能源开始，然后反映了通过数据中心、服务器、应用程序和业务流程的能源损失过程。 是否需要该计算？ 软件效率高吗？ 接下来，查看 IT 设备。 它是否适合该类型的工作？ 接下来，查看冷却和电源。 它合适吗？ 对于工厂运营经理设施中的每个流程，都应进行相同类型的提问。

顾问提到，从使用点开始考虑管道和空气/流体流动也很有帮助。一般来说，较小的管道需要更多的能量来泵送流体/空气/气体，因此需要更大的泵。对于管道中的弯曲部分也是如此。弯曲角度越小越好。首先，设计管道尺寸和弯曲，然后选择所需的泵。管道越粗越直，泵的需求就越小。正确地做到这一点可以节省一半以上的能源。

许多工厂的设计是在燃料便宜的时候，所以没有考虑到这些成本节约。

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来自 Amory Lovins 的 Reinventing Fire (Ron McFarland, CC BY-SA 4.0)

请注意，大部分能量损失都发生在发电站发电的过程中。然后，电力传输到所需地点，驱动电机，驱动传动系统、泵和阀门，最后是流体通过管道，这都会产生损失。所有这些损失都应该被考虑在内。因此，顾问要求运营经理解释所有工厂的管道和空气/流体流动系统。

假设他们发现一些区域浪费了大量能源并改造了整个流动系统。那么泵送设备的大小呢？它现在是否对于这个过程来说太大了？通常购买设备的目的是为了满足最大需求。当不再需要最大需求时，即使电机还有使用寿命，也应该缩小电机尺寸。电机的选择、寿命、尺寸、控制、维护以及相关的电气和机械元件之间相互作用非常复杂。现在，随着需求的减少，可以更换为更高效和更小的电机。

除了减少泵送需求之外，设备翻新有时可以在几年内收回成本。例如，轴承质量近年来有所提高。仅这一点就可以节省大量资金。

顾问询问工厂中是否有熔炉，这是一个主要的能源消耗设备。他们提到，用于熔化铝的反射炉可以用带有陶瓷涂层的电加热器代替。这被称为等温熔化，可以节省能源和占地面积。太阳能加热是工业的另一个主要能源，其价格不断下降，效率不断提高。

生产设备生命周期

用于生产的物品都有一个生命周期，旧设备不一定会被丢弃。在它们被宣布为完全报废之前，可以考虑

• 回收（从退役状态中取出并再次使用）
• 复用（从主流程移到备用流程）
• 维修（仅用升级部件进行修理）
• 再制造（重塑以继续使用）
• 回收利用（分解原材料以增加使用）

顾问询问所有生产设备的年龄和寿命。每台设备还有多少年的寿命？回收计划是什么？

能源采购

无论是对于建筑物、住宅还是工厂，未来几年的能源采购将从集中供应转向分布式供应。顾问建议他们检查整个工厂，并询问可以在哪里安装太阳能电池板和小型风力发电机。此外，他们还询问了该地区的任何社区能源网格项目。

此外，他们还询问了车队（包括送货卡车和叉车）以及内燃机驱动的发电机、起重机和任何物料搬运设备。它们可以用电力驱动吗？如果是这样，它们也可能成为潜在的电力来源。

公司激励

在审查了所有这些节能措施之后，顾问提到，关注能源浪费不仅仅是关于流程，还与员工的注意力有关。能源浪费、透明度、协作和适应等问题必须包括所有一线工人。应该让他们参与进来，并鼓励他们组建自己的“重塑火焰社区”，以便他们可以亲眼看到浪费。顾问提到，许多公司通过在部门之间引入竞赛，比较其当前能源消耗基准的减废百分比，来吸引员工对能源浪费的关注。各种各样的奖励、抽奖、游戏、竞赛和奖品也可以吸引员工的兴趣。

社区扩展

为了确保专业知识尽可能快速和高效地发展，工厂能源效率顾问和上一篇文章中的建筑顾问讨论并协作他们的与能源用户会面的情况。他们还与落基山研究所保持联系。这样，每个人都可以从彼此的经验中学习。为了完全透明，他们的会议报告系统是互联的。

由于在减少工厂、建筑物和住宅的能源浪费方面取得了许多成功，他们收集了许多关于他们如何帮助个人家庭和公司的证明信。有了这些信件和经验，两位虚构的顾问决定谨慎地扩大他们的社区和目标，为仓库、商店、购物中心、工业园区开发商和运营商（不参与制造）以及配送中心提供咨询。为了这次扩张，他们开始寻找像他们一样致力于减少能源浪费的顾问。

这些同样成功，所以他们讨论了这些项目是否可以货币化，并开始讨论在该地区建立一家初创公司。

这是一个主要受重塑火焰：新能源时代大胆的商业解决方案启发的理论案例研究。但是你可以看到开放组织原则在这个场景中发挥的关键作用。能源浪费减少了。公司和家庭节省了大量资金。生活方式没有改变，但生活质量提高了。最后，创建了一个潜在的可行商业模式，可以在全国甚至全球范围内传播。