การวิเคราะห์ค่าพลังงานจำเพาะ (SEC) กับการอนุรักษ์พลังงานในโรงงานน้ำแข็งซอง Specific Energy Consumption Analysis and Energy conservation in a Molded-Ice Factory

เรียบเรียงโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พงศกร เกิดช้าง
______________________________

 

ในสภาวะเศรษฐกิจปัจจุบันธุรกิจน้ำแข็งมีการแข่งขันสูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับสมัยก่อนสาเหตุเนื่องจาก ค่าแรงงาน ค่าเครื่องจักรวัสดุ และราคาพลังงานที่สูงขึ้น ทำให้ต้นทุนการผลิตน้ำแข็งเพิ่มสูงขึ้นตาม ในขณะที่ ผู้ประกอบการไม่สามารถขึ้นราคาได้ตามใจชอบดังนั้น การลดต้นทุนและค่าใช้จ่ายต่างๆ ในการผลิต จึงมีความสำคัญเป็นอย่างมากจากการวิเคราะห์องค์ประกอบต่างๆ ของการดำเนินกิจการไม่ว่าจะเป็นเงินลงทุนค่าโรงงานค่าเครื่องจักรค่าไฟฟ้าและค่าแรงงานรายเดือนสรุปได้ว่า ค่าไฟฟ้า เป็นต้นทุนหลักในการผลิตน้ำแข็งทำให้โรงน้ำแข็งมีต้นทุนค่าไฟฟ้าต่อปริมาณน้ำแข็งสูงโดยทั่วไป วิธีประหยัดค่าไฟฟ้าในโรงน้ำแข็งอาจทำได้หลายวิธีอาทิเช่นเลือกใช้คอมเพรสเซอร์และมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมกระแสมอเตอร์เช่นSoft Start และอินเวอร์เตอร์หรือการลดความสูญเสียในด้านต่างๆ

 

อย่างไรก็ตาม ในบทความนี้ ผู้เขียน จะกล่าวถึงเฉพาะเรื่องผลกระทบการนำพลังงานจำเพาะ (Specific Energy Consumption: SEC) มาวิเคราะห์การอนุรักษ์พลังงานในโรงงานน้ำแข็งซองจากบ่อน้ำแข็ง นอกจากนั้น จะแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการทำความเย็นพร้อมแสดงผลการคำนวณค่าใช้จ่ายและจุดคุ้มทุนให้เห็นด้วย

 

กระบวนการผลิตน้ำแข็ง

กระบวนการผลิตน้ำแข็ง เริ่มจาก การนำน้ำจากถังพักมาบรรจุลงซองน้ำแข็งแล้วนำไปแช่ในบ่อน้ำเกลือเพื่อทำการลดอุณหภูมิลงจนน้ำในซองกลายเป็นน้ำแข็งเมื่อครบตามระยะเวลาที่กำหนดไว้แล้วก็จะทำการยกซองไปจุ่มน้ำเพื่อให้น้ำแข็งหลุดร่อนออกจากซองจนได้เป็นก้อนน้ำแข็งออกมาจากนั้นก็ทำการตัดก้อนน้ำแข็งให้ได้ขนาดตามความต้องการของลูกค้าและส่งจำหน่ายไปยังลูกค้าต่อไป

06
รูปที่ 1แผนภาพวัตถุดิบVS ผลิตภัณฑ์

กรณีศึกษา

ในบทความนี้ ผู้เขียนจะขอยกตัวอย่าง กรณีศึกษาที่ได้ดำเนินการวิจัย โดยเป็นกรณีศึกษาของโรงน้ำแข็งซึ่งจัดเป็นผู้ผลิตน้ำแข็งประมงขนาดกลาง ตั้งอยู่ที่ อำเภอบ้านแหลมจังหวัดเพชรบุรีมีกำลังการผลิตติดตั้งจำนวน60 ตันต่อวัน

08
ตารางที่ 1 ข้อมูลวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์รายเดือน
01
รูปที่ 2กราฟแสดงปริมาณผลผลิตของโรงงาน

จากรูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่าการผลิตและจำหน่ายน้ำแข็งในแต่ละเดือนของโรงงานนั้นไม่มีความแน่นอนอันเนื่องมาจาก ความต้องการซื้อของกลุ่มลูกค้า โดยเฉพาะเรือประมงที่จะมารับน้ำแข็ง ซึ่งขึ้นอยู่กับระดับน้ำขึ้นน้ำลง และฤดูกาลต่างๆ ของการประมงซึ่งส่งผลให้การใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอีกทางหนึ่งด้วย

07
ตารางที่ 2ดัชนีการใช้พลังงานจำเพาะ (SEC) ของปริมาณน้ำแข็งที่ผลิตแล้วจำหน่ายออกในแต่ละเดือน

การประเมินดัชนีชี้วัดค่าการใช้พลังงานจำเพาะ (Specific Energy Consumption: SEC) ของอุตสาหกรรมนั้นสามารถแสดงถึงต้นทุนทางด้านพลังงานของโรงงานอุตสาหกรรมได้โดยทั่วไปค่าSEC สามารถคำนวณได้จากปริมาณพลังงานที่โรงงานใช้ในช่วงเวลานั้นต่อปริมาณผลผลิตทั้งหมดในช่วงเวลาเดียวกันซึ่งการใช้ค่าSEC สำหรับการวิเคราะห์ประสิทธิภาพการใช้พลังงานนั้นมีข้อจำกัดในการวิเคราะห์อยู่บ้างกล่าวคือในกรณีที่โรงงานมีผลผลิตหลายชนิดวิธีที่ให้ได้ค่าSEC ที่มีความถูกต้องและน่าเชื่อถือมากที่สุดคือการวิเคราะห์โดยอาศัยข้อมูลที่แท้จริงจากการตรวจวัดโรงงานเนื่องจากจะสามารถแยกแยะการใช้พลังงานแต่ละชนิดตามประเภทของผลผลิตนั้นๆได้จริงหากนำข้อมูลที่ได้มาจากการเก็บรวบรวมอาจทำให้การจำแนกการใช้พลังงานทำได้ค่อนข้างยากซึ่งค่าSEC จะขึ้นกับปัจจัย3ตัวด้วยกันคือชนิดของผลผลิตชนิดของกระบวนการผลิตซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับชนิดของวัตถุดิบที่นำมาใช้ในกระบวนการผลิตและชนิดของผลผลิตและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตอาจจะเป็นไปได้ที่จะแยกSEC ตามกระบวนการผลิตที่ใช้และประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมนั้นๆโดยทั่วไปการพิจารณาค่าSEC อาจทำได้2แบบคือเปรียบเทียบกับค่าSEC ปัจจุบันของกระบวนการผลิตหรือเปรียบเทียบกับค่าที่ดีที่สุด

02
รูปที่ 3กราฟความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตกับดัชนีการใช้พลังงานไฟฟ้าจำเพาะ (SEC)

 

03
รูปที่ 4 ผลการเปรียบเทียบระหว่างการใช้พลังงานต่อผลผลิต กับปริมาณการผลิตโดยวิธีLinear fit of residuals

ผลการวิเคราะห์

จากการนำผลการผลิตน้ำแข็งของโรงงานมาเปรียบเทียบกับการใช้พลังงานเดิมพบว่าปริมาณการนำเอาน้ำแข็งที่ผลิตได้ไปจำหน่ายในแต่ละวันจะมีปริมาณไม่แน่นอนขึ้นอยู่กับจำนวนลูกค้าที่มาซื้อน้ำแข็งและการสูญเสียพลังงานในระหว่างการผลิต เมื่อนำผลที่ได้มาทำเส้นแนวโน้มเปรียบเทียบระหว่างการใช้พลังงานต่อผลผลิต กับปริมาณการผลิต โดยวิธี Linear fit of residuals ดังรูปที่ 4 จะเห็นได้ว่าค่า R2มีค่า 0.793 ซึ่งบ่งบอกว่าตัวแปรต้นของกราฟมีความสัมพันธ์กันน้อยมาก (มีความกระจายตัวของข้อมูลสูง) หรืออาจจะแปรความหมายได้ว่าโรงงานมีการใช้พลังงานในการผลิตไม่สม่ำเสมอมากๆโดยเมื่อพิจารณาการกระจายตัวของข้อมูลโดยไม่ได้สนใจเส้นกราฟแนวโน้มจะพบว่าการผลิตนั้นไม่มีการควบคุมที่ดีแต่ปริมาณการใช้พลังงานยังสูงอยู่ และมีทิศทางที่มีการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิตที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ค่าพลังงานจำเพาะ (SEC) มีค่าความไม่แน่นอนสูง และมีค่าสูงกว่าค่ามาตรฐานสากล

วิธีการปรับปรุงค่า SEC

จากปัญหาที่กล่าวมา การดำเนินการปรับค่า SEC ให้ได้มาตรฐานนั้น โดยการลดการใช้พลังงานในการผลิตลง ดังนี้

  • จัดทำมาตรการอนุรักษ์พลังงานให้ได้ร้อยละ 10 ของการใช้พลังงานเดิมต่อหน่วยผลผลิต
  • ควบคุมการผลิตให้สอดคล้องกับปริมาณความต้องการของลูกค้า
  • ควบคุมการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิตอย่างจริงจัง

 การดำเนินการจัดทำมาตรการอนุรักษ์พลังงาน

จากการดำเนินการที่ผ่านมาผู้วิจัยได้ดำเนินการจัดทำมาตรการการอนุรักษ์พลังงานให้กับโรงงานดังนี้

04
ตารางที่ 3 ผลการจัดทำมาตรการประหยัดพลังงาน

จากตารางที่ 3 พบว่าการดำเนินการทั้ง 3 มาตรการสามารถประหยัดพลังงานได้ประมาณ158,443.65 kWh/ปี หรือคิดเป็นเงินประมาณ 557,721.65 บาท/ปี หรือคิดเป็นร้อยละของประมาณการใช้พลังงานรวม 21.35 % โดยมีเงินลงทุนทั้งสิ้น 112,375บาท ระยะเวลาคืนทุน 0.20 ปี

05
รูปที่ 5กราฟความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตกับดัชนีการใช้พลังงานไฟฟ้าจำเพาะ (SEC) ก่อนและหลังปรับปรุง

จากรูปที่ 5 พบว่า การดำเนินการจัดทำมาตรการการอนุรักษ์พลังงานเพื่อลดการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิตลง ส่งผลให้ค่าพลังงานจำเพาะมีค่าที่ละเอียดมากกว่าก่อนการดำเนินการปรับปรุง เมื่อเปรียบเทียบร้อยละของดัชนีการใช้พลังงานอยู่ที่ 2.45 % ซึ่งจะเห็นได้ว่าตัวแปรที่มีผลต่อค่าพลังงานจำเพาะ (SEC) นั้นมีมากกว่าการอนุรักษ์พลังงานเพียงอย่างเดียว

 

จากการศึกษา พบว่า สิ่งที่ไม่สามารถควบคุมการผลิตให้ต่อเนื่องได้อันเนื่องมาจากความต้องการซื้อมีความไม่แน่นอนในแต่ละวัน ส่งผลให้ต้องเดินเครื่องทำความเย็นเพื่อรักษาอุณหภูมิในบ่อน้ำเกลือไม่ให้น้ำแข็งในซองที่เหลืออยู่ละลาย และอีกประการหนึ่งคือการที่มีลูกค้ารายย่อยมาซื้อทำให้ต้องยกซองน้ำแข็งจากบ่อและต้องเติมน้ำใหม่ใช่ซองเพื่อทำเป็นน้ำแข็งใหม่ จึงส่งผลให้เป็นภาระโหลดของการทำความเย็นที่ไม่สามารถควบคุมได้ แนวทางหนึ่งที่จะแก้ปัญหานี้คือการกำหนดเวลาการจำหน่ายน้ำแข็งเพื่อให้กลุ่มลูกค้ามาซื้อตามเวลาที่กำหนดเท่านั้น ก็จะสามารถควบคุมการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิตหรือค่าพลังงานจำเพาะ (SEC) เข้าใกล้เกณฑ์มาตรฐานมากยิ่งขึ้น

 


 

รายการอ้างอิง

[1]  ผศ.สทธิชัย วงษ์ธนสุนภรณ์., COP กับการประหยัดพลังงานในเครื่องทำความเย็น ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมกล้าธนบุรีURL:http://www.thairefrig.or.th/download/thairefrig_or_th/c.o.p.pdf

[2]  เอนกหีบสัมฤทธิ์., การวิเคราะห์พลังงานในโรงงานทำน้ำเข็งซอง., วิทยานิพนธ์ (2536) วิศวกรรมศาสตร์ (เทคโนโลยีการจัดการพลังงาน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.

[3]  ชาญชัยทองประสิทธิ์.(2551).การอนุรักษ์พลังงานในโรงงานอุตสาหกรรม:หนังสือหมวดวิชาชีพ (ปวช.) (รหัส2101-2214) .กรุงเทพฯ.ศูนย์หนังสือจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

[4]  ศิริพรรณธงชัยและพิชัยอัษฎมงคล. เทคนิคการอนุรักษพลังงานแบบบูรณาการ. การประชุมเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 2. หนา 45. นครราชสีมา, 2549

[5]  อัคราวุฒิ  ครองยุติ, พัฒนะ  รักความสุข, และ ก. กูบาฮา. การอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้าแสงสว่างและการพัฒนาระบบการจัดการพลังงานในอาคารสาธาระณะ. การประชุมวิชาการมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล ครั้งที่ 5. 2557 กรุงเทพฯ.

[6]  พงศกร  เกิดช้าง. การจัดการพลังงานและสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน. เอกสารประกอบการสอน.  ภาคการศึกษาที่ 2 / 2558. วิทยาลัยพลังงานและสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนรัตนโกสินทร์.