Cum reduci riscul de downtime în fabricile de aluminiu și oțel cu soluții energetice verzi?

Când există întreruperi de curent într-o fabrică de aluminiu și oțel, acest lucru poate duce la metal solidificat în matrițe, echipamente blocate și comenzi ratate. Și poate chiar nopți pierdute gândindu-te cum să repari totul cât mai repede…     

Așadar, cum poți să eviți downtime-ul care îți poate bloca producția și să-ți protejez procesele critice?

Cu ajutorul panourilor fotovoltaice, bateriilor industriale inteligente și UPS-urilor robuste. Citește articolul 4ENVIGO pentru a afla cum anume!

Ce este downtime-ul în fabricile de aluminiu și oțel și impactul său asupra producției

Downtime-ul în fabricile de aluminiu și oțel reprezintă orice oprire neplanificată sau pierdere de funcționare a echipamentelor esențiale din cauza:

• întreruperilor de curent electric,
• defecțiunilor mecanice,
• fluctuațiilor de tensiune,
• erorilor de automatizare sau control,
• incidentelor de infrastructură (transformatoare, linii de alimentare, rețea internă).

În fabricile de proces continuu — cum sunt turnătoriile de aluminiu, laminatoarele de oțel sau cuptoarele de topire — downtime-ul înseamnă degradarea imediată a producției, pierderea de material și risc sever asupra echipamentelor.

Impactul downtime-ului asupra producției

1. Pierderi materiale și economice masive: în topirea aluminiului sau a oțelului, dacă energia este întreruptă și nu mai poți menține temperatura minimă necesară, metalul începe să solidifice în matrițe, cuptoare sau canale de transport. Solidificarea necontrolată poate bloca echipamentele, necesitând proceduri costisitoare de curățare sau înlocuire. Mai mult, se pierd volume întregi de material în stare lichidă – iar prețurile aluminiului și oțelului fac ca fiecare tonă pierdută să însemne mii sau zeci de mii de euro. De aceea, implementarea unor soluții pentru halele de producție cu procese termice continue devine vitală.
2. Daune asupra echipamentelor și infrastructurii: cuptoarele, laminatoarele și stațiile de tratare sunt proiectate să funcționeze continuu. Opririle bruște cauzează șocuri termice și mecanice care scad dramatic durata de viață a cărămizilor refractare, rezistențelor, anodelor sau sistemelor de circulație a lichidului de răcire. Repornirea instalatiilor după un downtime necesită proceduri complexe, timp pierdut și uneori chiar recalibrarea totală a proceselor.
3. Pierderi operaționale și întârziere a livrărilor: downtime-ul întrerupe planificarea producției just-in-time, iar întârzierea comenzilor afectează relația cu clienții (în special în automotive, aerospace sau construcții). Penalizările contractuale pentru întârziere pot depăși costul pierderii efective de energie sau material.

Principalele cauze ale downtime-ului în fabricile de aluminiu și oțel

Într-o fabrică de aluminiu sau oțel, downtime-ul nu este aproape niciodată rezultatul unui singur factor. De obicei este un lanț de vulnerabilități tehnice, energetice sau operaționale. Cele mai frecvente cauze sunt:

1. Probleme de alimentare cu energie electrică:

• întreruperi de rețea (pene externe, dezechilibre de tensiune, blackout-uri regionale);
• subtensiuni sau supratensiuni (fluctuații bruște afectează controlerele, PLC-urile, invertoarele);
  pierderi de fază – afectează motoarele electrice trifazice de mari dimensiuni (ex: pompe, ventilatoare, laminatoare);
• capacitate insuficientă a rețelei interne – rețele interne subdimensionate, uzate, incapabile să gestioneze vârfuri de sarcină.

2. Probleme termice și răcire ineficientă

• defecțiuni la sistemele de răcire a cuptoarelor și camerelor de turnare;
• întreruperea alimentării pompelor de apă sau a compresoarelor pentru aer răcit;
• căderi în sistemele de menținere a temperaturii controlate în procesul de topire sau laminare.

Fără răcire activă, în câteva minute se pot produce fisuri, tensiuni interne sau blocaje solide în canalele de scurgere a metalului.

3. Defecțiuni mecanice la echipamente critice

• uzură accelerată a cuptoarelor, laminatoarelor, macaralelor, turnurilor de turnare continuă;
• defecțiuni ale sistemelor hidraulice (presa, rolele de laminare);
• ruperi sau blocări ale conveioarelor de transport materiale;
• defecțiuni ale senzorilor industriali și al PLC-urilor de control.

4. Lipsa de integrare a surselor alternative și a backup-ului energetic

• absența sistemelor de baterii industriale (ESS) pentru preluarea sarcinilor critice;
• lipsa UPS-urilor industriale pentru protecția controlerelor, senzorilor și pompelor;
• lipsa cogenerării sau a surselor locale de energie de rezervă (ex: microturbine, grupuri electrogene automate).

Fără surse de rezervă dimensionate corect, orice întrerupere, oricât de scurtă, produce downtime imediat și pierderi semnificative.

5. Eroare umană și lipsa de mentenanță predictivă

• lipsa procedurilor automate de transfer între surse de alimentare;
• întârzierea în înlocuirea componentelor uzate;
• supravegherea deficitară a datelor energetice în timp real (ex: curbe de sarcină, anomalii de frecvență/tensiune).

Cum identifici riscurile de downtime în fabricile de aluminiu și oțel?

Începi cu auditul energetic și operațional detaliat. Concret, scanezi consumul de energie (cu analizoare trifazice mobile și logare continuă pe 7–14 zile), identifici punctele critice de consum și de producție, apoi analizezi variațiile de tensiune și frecvență – inclusiv microîntreruperile și dezechilibrele de fază care nu se văd „cu ochiul liber”, dar afectează masiv echipamentele de precizie.

Ulterior, corelezi vârfurile de sarcină cu momentele de proces: când se încarcă cuptoarele, când pornesc presele sau ventilatoarele mari. Un audit bun îți arată cât consumi și unde ai stres energetic care poate duce la downtime neașteptat.

Apoi, mapezi sarcinile critice vs. sarcinile secundare. Listezi toate echipamentele esențiale pentru procesele de bază (ex: cuptoare de topire, pompe de ulei de răcire, transportoare de metal lichid). Prioritizezi ce trebuie protejat cu surse de energie de rezervă și ce poate fi oprit temporar fără pierderi majore. Este util să identifici și echipamentele fără redundanță – unde dacă pierzi un singur motor, senzor sau sistem, oprirea este imediată și completă.

În fabricile de aluminiu, de exemplu, dacă pierzi circulația lichidului de răcire în matrițe timp de 2–3 minute, poți compromite întreaga tură de producție.

Continui cu verificarea infrastructurii energetice interne. Poți face acest lucru prin testarea capacității reale a transformatoarelor și protecțiilor (sunt suprasolicitate în vârfuri? Sunt reglate corect?). Apoi, evaluezi tablourile și rețelele de distribuție: sunt echilibrate? suportă sarcinile instantanee? există protecție la pierderea fazei? și analizezi UPS-urile existente (dacă există). Verifici dacă sunt capabile să mențină controlerele industriale și senzorii minim 30–60 de secunde în caz de cădere de tensiune. În multe cazuri, downtime-ul începe de la o protecție slabă în tablourile secundare, nu de la rețeaua principală.

Următorul pas este să simulezi scenarii de avarie. Simplu spus, planifici și execuți teste de întrerupere controlată (blackout parțial sau total), pentru a vedea:

• Ce echipamente se opresc imediat?
• Cât timp îți ia să repornești fiecare linie critică?
• Ce pierderi materiale și de timp se produc?

Astfel, îți creezi astfel diagrame de risc realiste, nu doar teoretice. Un test de întrerupere poate arăta că ai nevoie de 3x mai multă capacitate de stocare în baterii decât estimai inițial.

Ultimul pas este să monitorizezi în timp real și să implementezi mentenanța predictivă. Este recomandat să instalezi sisteme de monitorizare energetică și industrială în timp real (smart meters, SCADA, EMS) și să configurezi alerte pentru:

• variații anormale de consum,
• dezechilibre de fază,
• temperaturi neobișnuite în cuptoare sau laminate,
• pierderi de presiune în sistemele de răcire.

Cum să reduci riscul de downtime prin implementarea soluțiilor energetice verzi

Iată câteva recomandări practice în acest sens:

1. Instalează surse locale de energie regenerabilă – panouri fotovoltaice industriale

Fabricile depind 100% de rețeaua națională, care poate fi instabilă (întreruperi, variații de tensiune). Instalarea unui sistem fotovoltaic de mari dimensiuni, direct pe acoperiș sau pe teren, pentru autoconsum, te ajută să reduci presiunea pe rețeaua externă, producând local o parte din energia necesară pentru funcționarea continuă a echipamentelor critice.

În timpul zilei, energia solară poate acoperi 20–40% din sarcina de bază, reducând expunerea la blackout-uri externe. [1]

2. Integrează sisteme de stocare a energiei – baterii industriale (ESS)

Chiar și cu panouri solare, producția fluctuează; plus, rețeaua poate cădea oricând. Prin instalarea unor baterii industriale de mare capacitate (500 kWh – 2 MWh), care stochează energia excedentară și o descarcă exact în momentele de criză, poți susține echipamentele vitale timp de 30 minute – 2 ore, fără pierderi de proces.

Sistemele ESS moderne sunt capabile să preia instant sarcini de zeci sau sute de kilowați fără șocuri asupra rețelei interne. [2]

3. Folosește UPS-uri industriale pentru protecția echipamentelor critice

Fluctuațiile scurte (sub 1 secundă) pot bloca senzorii, PLC-urile și sistemele de control ale cuptoarelor sau laminatoarelor. Poți obține stabilitate instantanee cu ajutorul UPS-urilor industriale trifazice, dedicate pentru:

• pompe de răcire;
• ventilatoare de evacuare;
• controlere de temperatură;
• sisteme SCADA;

Află mai multe despre stabilitatea financiară în fața volatilității energetice!

4. Implementează cogenerare sau microgenerare la fața locului!

Pentru procesele continue la cald (topire, laminare), orice downtime este catastrofal. Instalarea de unități de cogenerare (ex: pe gaz natural) sau de microturbine, care pot furniza electricitate + căldură de proces la nivel local. Cel mai mare beneficiu este reducerea totală a dependenței de rețea și posibilitatea de a funcționa în regim de insulă în caz de avarie externă.

Avantajele utilizării soluțiilor energetice verzi pentru reducerea downtime-ului

Pe lângă eficiența energetică îmbunătățită, o fabrică de aluminiu și oțel beneficiază și de următoarele aspecte atunci când integrează soluții energetice verzi:

1. Creșterea rezilienței energetice: sursele regenerabile locale (panouri fotovoltaice + baterii ESS) îți oferă energie de backup imediat disponibilă. În caz de întreruperi de rețea, fabrica poate continua funcționarea echipamentelor critice fără șocuri sau opriri necontrolate. Astfel, ești mai puțin vulnerabil la pene regionale sau la fluctuații bruște de tensiune.
2. Reducerea costurilor operaționale și de mentenanță: fără opriri forțate, eviți deteriorarea echipamentelor (cuptoare, laminatoare, pompe de răcire), reduci necesarul de reparații majore, downtime-ul de service și uzura accelerată. În acest mod, economisești sume semnificative asociate cu reluarea producției după un incident energetic.
3. Stabilitate și predictibilitate a producției: cu un sistem de energie verde integrat, fluxul de producție rămâne constant și controlat chiar și în condiții de instabilitate a rețelei. Programările de producție, livrările și contractele cu clienții nu mai sunt expuse la riscuri externe. Astfel, crești fiabilitatea operațiunilor și îți îmbunătățești scorul de performanță în supply chain-ul marilor industrii (automotive, aerospace, construcții).
4. Îmbunătățirea imaginii și conformitate ESG: utilizarea energiei regenerabile reduce amprenta de carbon și emisiile Scope 2 (electricitate cumpărată). Acest lucru te aliniază la standardele ESG cerute de marile corporații și investitori.
5. Timp de recuperare rapid al investiției (ROI): datorită economiilor generate (energie produsă intern, downtime evitat, costuri de mentenanță reduse), soluțiile verzi se amortizează în 3–6 ani. După amortizare, panourile fotovoltaice și bateriile generează energie gratuită și protecție energetică pentru încă 15–30 ani. Practic, soluțiile verzi devin nu doar scut energetic, ci și motor de profit pe termen lung. [3]

În metalurgia grea, câștigă cei care, pe lângă faptul că topesc metal, gândesc strategic și consumul energetic necesar. Acum este momentul să construiești o fabrică mai sigură, mai eficientă și pregătită pentru viitor!

Surse
[1] “Net Metering.” SEIA, 5 Sept. 2024, seia.org/net-metering/. Accessed 28 Apr. 2025.
[2] Amir, Mohammad, et al. “Energy Storage Technologies: An Integrated Survey of Developments, Global Economical/Environmental Effects, Optimal Scheduling Model, and Sustainable Adaption Policies.” Journal of Energy Storage, vol. 72, 19 Aug. 2023, pp. 108694–108694, www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X23020911, https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108694. Accessed 28 Apr. 2025.
[3] Ali, Al, et al. End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels. June 2016.