TCO ir liejimo mašinų energinis efektyvumas – technologijų palyginimas 2025

Įvadas į energinį efektyvumą liejimo pramonėje

Liejimo mašinų eksploatacija yra vienas intensyviausių procesų plastikų pramonėje, kur energija sudaro 30–45% visų veiklos išlaidų. Pastaraisiais metais smarkiai išaugus elektros kainoms, energinis efektyvumas tapo ne tik ekologiniu pasirinkimu, bet ir kritiniu konkurencingumo veiksniu. Įmonės, kurios orientuojasi tik į žemą pradinę mašinos kainą (CAPEX), dažnai neįvertina ilgalaikių nuostolių dėl didelio energijos suvartojimo.

Šiame straipsnyje analizuojame TCO (Total Cost of Ownership) koncepciją ir lyginame pagrindines pavarų technologijas: hidraulinę, servo-hidraulinę ir elektrinę, padėdami investuotojams priimti duomenimis pagrįstus sprendimus.

Kas yra TCO liejimo mašinoms?

TCO (Bendrosios nuosavybės išlaidos) – tai finansinė metodika, leidžianti įvertinti visas tiesiogines ir netiesiogines išlaidas per visą mašinos gyvavimo ciklą, kuris pramonėje vidutiniškai trunka 10–15 metų. Klaidinga manyti, kad pirkimo sąskaita yra didžiausia išlaidų dalis; iš tiesų, per 10 metų eksploatacijos laikotarpį elektros energijos sąnaudos gali kelis kartus viršyti pradinę investiciją.

Energija kaip esminis TCO komponentas

Remiantis pramonės tyrimais, vidutiniai energijos suvartojimo rodikliai (SEC) priklausomai nuo pavaros yra tokie:

• Hidraulinės mašinos: 1.4–1.6 kWh už kiekvieną pagamintą kilogramą plastiko.
• Servo-hidraulinės mašinos: 1.0–1.2 kWh/kg.
• Visiškai elektrinės mašinos: 0.8–1.0 kWh/kg.

Metinis pavyzdys 500T mašinai: (Našumas 100 kg/val., 6000 val./metus, kaina 0.20 €/kWh)

• Hidraulinė: 1.5 kWh/kg × 100 × 6000 × 0.20 = 180,000 €/metus
• Elektrinė: 0.9 kWh/kg × 100 × 6000 × 0.20 = 108,000 €/metus

Sirtumas vienai mašinai – 72,000 € per metus.

Technologijų palyginimas

Šiuolaikinė rinka siūlo tris pagrindines liejimo mašinų pavarų technologijas, kurios skiriasi konstrukcija, energiniu efektyvumu, tikslumu ir bendrosiomis išlaidomis. Tinkamos technologijos pasirinkimas priklauso nuo gamybos specifikos, kokybės reikalavimų ir įmonės finansinės strategijos.

Hidraulinės mašinos

Hidraulinės liejimo mašinos – tai seniausia ir vis dar plačiai naudojama technologija, kurioje visi mašinos judesiai – įpurškimo mazgas, užspaudimo sistema, išstūmikliai – valdomi hidrauline sistema su pastovaus arba kintamo našumo siurbliu, maitinančiu hidraulinius cilindrus.

CAPEX ir OPEX charakteristikos:

• CAPEX: Bazinis lygis (100%) – žemiausia pirkimo kaina iš trijų technologijų
• Energijos suvartojimas: 100% (referencinis lygis) – didžiausias energijos suvartojimas net tuščiosios eigos režimu
• Priežiūros išlaidos: 3–5% mašinos vertės per metus (alyvos keitimas kas 4 000–6 000 valandų, filtrai, sandarikliai)

Hidraulinių mašinų privalumai:

• Žemiausia pirkimo kaina – 30–40% pigesnės už elektrinius analogus su ta pačia užspaudimo jėga
• Labai didelės užspaudimo jėgos – galimybė pasiekti jėgas, viršijančias 10 000 tonų, su santykinai mažomis konstrukcijos išlaidomis
• Mechaninis atsparumas – atsparios perkrovoms ir elektros tiekimo pertrūkiams
• Plati serviso bazė – daugiametė technikų patirtis, atsarginių dalių prieinamumas
• Modernizavimo galimybė – lengvas servopavarų pridėjimas prie esamų mašinų

Hidraulinių mašinų trūkumai:

• Didelis energijos suvartojimas – siurblys veikia nuolat, net kai mašina neatlieka jokio judesio, suvartodamas 30–50% nominalios galios
• Žemesnis tikslumas – pozicijos pakartojamumas ±0,5–1,0 mm, kas gali būti nepakankama tikslioms detalėms
• Hidraulinės sistemos priežiūra – būtinas reguliarus alyvos keitimas (apie 200–300 litrų), filtrų keitimas, sandarumo kontrolė
• Triukšmas – hidraulinis siurblys generuoja 75–85 dB(A) garso lygį
• Alyvos nuotėkio rizika – gali paveikti gamybos švarumą, ypač kritiškai medicinos ir maisto pramonėje
• Ciklo laikas – lėtesni judesiai lyginant su elektrinėmis pavaromis

Geriausios pritaikymo sritys: Didelių detalių gamyba mažomis serijomis, lizdai su labai didelėmis užspaudimo jėgomis (>1 500 t), įmonės, kur energijos kaštai sudaro mažesnę išlaidų struktūros dalį.

Servo-hidraulinės mašinos (hibridinės)

Servo-hidraulinės (hibridinės) liejimo mašinos sujungia hidraulinės sistemos privalumus su servopavarų energiniu efektyvumu. Hidraulinį siurblį varo servomotoras, kuris pritaiko siurblio apsukų greitį pagal esamą hidraulinės galios poreikį, elimindamas energijos nuostolius tuščiosios eigos metu.

CAPEX ir OPEX charakteristikos:

• CAPEX: 120–130% hidraulinio analogo kainos
• Energijos suvartojimas: 40–50% mažesnis nei standartinės hidraulikos (ecodrive sistema >40% pagal ENGEL)
• Priežiūros išlaidos: 2–3% mašinos vertės per metus (vis dar reikalinga hidraulinė sistema, bet mažesnis alyvos suvartojimas)

Servo-hidraulinių mašinų privalumai:

• Išlaidų ir efektyvumo balansas – 20–30% brangesnės už hidraulines, bet 30–40% pigesnės už elektrines
• Reikšmingas energijos suvartojimo sumažinimas – 40–50% mažiau nei standartinė hidraulika
• Geresnis tikslumas – pakartojamumas ±0,2–0,5 mm dėka servopavaros reguliavimo
• Tylesnė veikla – triukšmo sumažinimas 5–10 dB(A) lyginant su standartine hidraulika
• Modernizavimo galimybė – esamas hidraulines mašinas galima atnaujinti pakeičiant siurblio pavarą
• Didelės užspaudimo jėgos – pasiekiamos mašinos iki 6 000–8 000 tonų

Servo-hidraulinių mašinų trūkumai:

• Vis dar reikalinga hidraulikos priežiūra – alyvos, filtrų keitimas, nors rečiau nei standartinėje hidraulikoje
• Serviso sudėtingumas – reikalingos žinios tiek apie hidrauliką, tiek apie servopavarų elektroniką
• Nuotėkio rizika išlieka – hidraulinė sistema vis dar yra mašinoje

Geriausios pritaikymo sritys: Vidutinių ir didelių serijų gamyba, įmonės, modernizuojančios mašinų parkus su ribotubiudžetu, taikymai, reikalaujantys balanso tarp užspaudimo jėgos ir energinio efektyvumo.

Elektrinės mašinos

Visiškai elektrinės liejimo mašinos naudoja servomotorus visų mašinos ašių valdymui per mechanines pavaras (rutulinius sraigtus, dantytus diržus). Jos visiškai eliminuoja hidraulinę sistemą, siūlydamos aukščiausią tikslumą, pakartojamumą ir energinį efektyvumą.

CAPEX ir OPEX charakteristikos:

• CAPEX: 140–160% hidraulinio analogo kainos
• Energijos suvartojimas: 50–70% mažesnis nei standartinė hidraulika, 5–10% mažiau nei servo-hidraulika (pagal TopStar Machine net iki 80% palyginti su senomis hidraulinėmis)
• Priežiūros išlaidos: 1–2% mašinos vertės per metus (nėra hidraulinės alyvos keitimo, retesni apžiūros)

Elektrinių mašinų privalumai:

• Aukščiausias energinis efektyvumas – energija naudojama tik judėjimo metu, nuostolių tuščiąja eiga nėra
• Tikslumas ir pakartojamumas – pozicionavimas ±0,01–0,05 mm, greičio kontrolė ±0,1%
• Gamybos švarumas – hidraulinės alyvos nebuvimas eliminuoja produkto užteršimo riziką, kritiška medicinos ir maisto pramonėje
• Greitesni ciklo laikai – dinaminiai servomotorų judesiai gali sutrumpinti ciklą 10–30%
• Tyli veikla – triukšmo lygis 60–70 dB(A), 15–20 dB(A) mažiau nei hidraulika
• Minimali priežiūra – nėra hidraulinės alyvos, filtrų, cilindrų sandariklių keitimo
• Ilgas tarnavimo laikas – MTBF (vidutinis laikas tarp gedimų) 8 000–12 000 valandų vs 3 000–5 000 val. hidraulikai
• Industry 4.0 suderinamumas – lengva integracija su monitoringo sistemomis, pilnas proceso parametrų atsekamumas

Elektrinių mašinų trūkumai:

• Aukšta pirkimo kaina – 40–60% brangesnės už hidraulinius analogus
• Užspaudimo jėgos apribojimai – ekonomiškai prieinamos iki apie 1 500–2 000 tonų (didesnės jėgos reikalauja labai brangių konstrukcijų)
• Specializuotas servisas – reikalingos žinios apie galios elektroniką, servopavaras, CAN-bus diagnostiką
• Jautrumas aplinkos sąlygoms – servopavaros reikalauja stabilios temperatūros ir žemos drėgmės

Geriausios pritaikymo sritys: Medicinos pramonė (ISO 13485), maisto pramonė, elektronika, automobilių pramonė (tikslios detalės), didelių serijų gamyba, kur energijos kaštai ir švarumas yra kritiniai, švarių patalpų gamyba.

TCO skaičiavimo metodika žingsnis po žingsnio

Išsami TCO analizė apima tris pagrindinius etapus:

• CAPEX (Kapitalinės išlaidos): Mašinos kaina, transportavimas, montavimas, darbuotojų mokymai ir integracija su MES/ERP sistemomis.
• OPEX (Operacinės išlaidos): Elektros energija (didžiausia dalis), planinė priežiūra, atsarginės dalys (sraigtai, tarpinės), neplanuotos prastovos ir tepimo alyva.
• Gyvavimo ciklo pabaiga: Alyvos utilizavimas, mašinos likutinė vertė rinkoje.

Pavyzdžiui, 300 tonų mašinai, dirbančiai 3 pamainomis 10 metų, pirkimo kaina sudaro tik apie 25–35% visų TCO išlaidų. Likusi dalis – eksploatacija.

Tederic efektyvumas

TEDESolutions, kaip autorizuotas Tederic partneris, siūlo dvi produktų linijas, optimizuotas energiniam efektyvumui ir mažam TCO Baltijos rinkoje.

Tederic DE serija (visiškai elektrinės):

• Vienetinis energijos suvartojimas: 0,92–1,05 kWh/kg priklausomai nuo modelio ir taikymo
• Užspaudimo jėgų diapazonas: 80–650 tonų (modeliai DE880 iki DE6500)
• Energy Monitoring sistema: integruotas realaus laiko energijos suvartojimo monitoringas su duomenų eksportu į MES/ERP
• Pozicionavimo tikslumas: ±0,02 mm įpurškimo ašiai, ±0,05 mm užspaudimui
• Priežiūros intervalai: 2 kartus ilgesni nei hidraulikos (pagrindinis apžiūra kas 8 000–10 000 val.)
• Sertifikacijos: CE, ISO 9001 atitiktis, parengimas integracijai su Industry 4.0 sistemomis

Tederic NE serija (servo-hidraulinės):

• Energijos suvartojimo sumažinimas: 45% palyginti su standartinėmis hidraulinėmis mašinomis
• Užspaudimo jėgų diapazonas: 120–2 000 tonų
• Siurblio servopavara: automatinis siurblio našumo reguliavimas 0–100% poreikio diapazone
• Modernizavimo galimybė: senesnes Tederic mašinas galima atnaujinti pakeičiant pavarą į servosistemą
• Kainos ir našumo balansas: 35–40% žemesnė pirkimo kaina nei DE serija, išlaikant 40–45% energijos taupymą palyginti su hidraulika

Atvejis: Automobilių pramonės tiekėjas, 12 mėnesių palyginimas

Automobilių komponentų gamintojas pakeitė 800 tonų hidraulinę liejimo mašiną Tederic DE880 modeliu 2023 m. liepą:

• Prieš modernizaciją (hidraulinė): Energijos suvartojimas: 156 000 kWh/metus (0,20 €/kWh = 31 200 €/metus), Neplanuotos prastovos: 84 valandos/metus, Priežiūros išlaidos: 4 000 €/metus
• Po modernizacijos (Tederic DE880): Energijos suvartojimas: 81 000 kWh/metus (16 200 €/metus, -48%), Neplanuotos prastovos: 18 valandų/metus (-79%), Priežiūros išlaidos: 1 700 €/metus (-56%)
• Bendras metinis sutaupymas: 15 000 € (energija) + 8 250 € (prastovos, skaičiuojant 125 €/val.) + 2 300 € (priežiūra) = 25 550 €/metus
• Investicija: 150 000 € (DE880) - 45 000 € (senosios supirkimas) = 105 000 € grynai
• Atsipirkimo laikotarpis (payback): 105 000 / 25 550 = 4,1 metų → faktiškai 24 mėnesiai (su ES dotacija 35%)

Papildomai įmonė užfiksavo broko sumažinimą 12% dėl aukštesnio proceso pakartojamumumo ir OEE (bendro įrangos efektyvumo) padidėjimą nuo 73% iki 86%.

Priežiūros išlaidų struktūra

Metinės priežiūros išlaidos paprastai sudaro procentinę dalį nuo mašinos vertės:

• Hidraulinės: 3–5% (Alyva, filtrai, sandariklių keitimas kas 2 metus).
• Servo-hidraulinės: 2–3%.
• Visiškai elektrinės: 1–2% (Nėra alyvos keitimo, tik periodinis sraigtų tepimas).

Finansavimas ir investicijų parama 2025 m.

Nors elektrinės ar pažangios servo-hidraulinės mašinos yra 20–40% brangesnės, Lietuvoje egzistuoja keli įrankiai, kurie padeda šią investiciją paversti dar pelningesne:

• ES struktūrinė parama: Verslo modernizavimo ir žalinimo programos dažnai kompensuoja iki 35–50% įrangos vertės, jei įrodomas energijos sutaupymas (>30%).
• Mokestinės lengvatos: Investiciniai projektai gamybos automatizavimui leidžia mažinti apmokestinamąjį pelną.
• Veiklos nuoma (Leasing): Dažnai metinis sutaupymas už elektros energiją pilnai padengia lizingo įmokas, užtikrinant „nulines“ grynųjų pinigų sąnaudas nuo pirmos dienos.

Praktinis pavyzdys (Case Study)

Palyginkime dvi 200 tonų liejimo mašinas gaminant polipropileno detales (ciklas 20 s, 6000 darbo valandų per metus):

• Hidraulinė (senesnė): Vidutinis galingumas 28 kW. Metinės sąnaudos: 168 000 kWh. Prie elektros kainos 0,20€/kWh, tai kainuoja 33 600 EUR/metus.
• Visiškai elektrinė Tederic DE: Vidutinis galingumas 9 kW. Metinės sąnaudos: 54 000 kWh. Tai kainuoja 10 800 EUR/metus.

Rezultatas: Elektrinė mašina sutaupo 22 800 EUR per metus. Nepaisant 40 000 EUR didesnės pradinės kainos, investicija atsiperka greičiau nei per 2 metus (ROI < 24 mėn.).

ROI skaičiuoklė

Teisingas investicijų grąžos (ROI) apskaičiavimas perkant energetiškai efektyvią liejimo mašiną reikalauja daugelio kintamųjų įvertinimo. TEDESolutions sukūrė skaičiavimo metodiką, kurią galite taikyti savarankiškai arba pasinaudoti nemokama mūsų ekspertų konsultacija.

Pagrindiniai įvesties parametrai ROI skaičiavimui:

• Gamybos parametrai: Mašinos užspaudimo jėga (tonų), darbo valandos per metus (1 pamaina: 2 000 val., 2 pamainos: 4 000 val., 3 pamainos: 6 000 val.), vidutinis našumas (kg/val.), vidutinis ciklo laikas (s)
• Operacinės išlaidos: Dabartinė elektros energijos kaina (€/kWh – patikrinkite sąskaitoje), prastovos valandos kaina jūsų įmonėje (€/val.), priežiūros techniko valandos įkainis (€/val.)
• Dabartinė vs planuojama technologija: Dabartinės mašinos tipas (hidraulinė / servo-hidraulinė / elektrinė), mašinos amžius (metais), svarstoma naujos mašinos technologija
• Finansavimas: Dotacijų prieinamumas (LVPA, ES parama), lengvatinio kredito galimybė (Invega), investicinė lengvata (taip/ne), operacinio lizingo variantas

Skaičiavimo scenarijai – pavyzdys 500 tonų mašinai:

Konservatyvus scenarijus (pesimistinis):

• Darbas 2 pamainomis (4 000 val./metus)
• Elektros kaina stabili 5 metus (0,20 €/kWh)
• Energijos sutaupymas: 40% (hidraulinė → elektrinė)
• Prastovų sumažinimas: 50%
• Be dotacijų, komerciniu kreditu finansavimas
• Atsipirkimas: 4,5 metų

Realistinis scenarijus (labiausiai tikėtinas):

• Darbas 3 pamainomis (6 000 val./metus)
• Elektros kainos augimas 3% per metus
• Energijos sutaupymas: 50%
• Prastovų sumažinimas: 70%
• ES dotacija 35%, investicinė lengvata
• Atsipirkimas: 2,5 metų

Optimistinis scenarijus:

• Darbas 3 pamainomis + šeštadieniais (6 500 val./metus)
• Elektros kainos augimas 5% per metus
• Energijos sutaupymas: 60% (sena hidraulinė → nauja elektrinė su ecodrive)
• Prastovų sumažinimas: 80% + OEE pagerėjimas 15 procentiniais punktais
• ES dotacija 50% (MVĮ), lengvatinis kreditas, pelno mokesčio lengvata
• Atsipirkimas: 1,8 metų

Kaip atlikti savarankišką mašinų parko energetinį auditą:

• 1 žingsnis: Surinkite energijos skaitiklių duomenis kiekvienai mašinai per pastaruosius 12 mėnesių (jei nėra atskirų skaitiklių, paprašykite laikino matavimo per 2 tipinės gamybos savaites)
• 2 žingsnis: Apskaičiuokite SEC (savitąjį energijos suvartojimą) = suvartoti kWh / pagaminto plastiko kg
• 3 žingsnis: Palyginkite su etalonais: SEC > 1,5 kWh/kg → skubi modernizacija, SEC 1,2–1,5 kWh/kg → ekonomiškai pagrįsta modernizacija, SEC < 1,2 kWh/kg → santykinai efektyvi mašina
• 4 žingsnis: Apskaičiuokite metines energijos išlaidas kiekvienai mašinai ir susumuokite visam parkui
• 5 žingsnis: Įvertinkite potencialų sutaupymą pakeitus į elektrinę/servo-hidraulinę technologiją (40–60% sumažinimas standartinei hidraulikai)

Nemokamas energetinis auditas su TEDESolutions:

Jei planuojate mašinų parko modernizavimą, susisiekite su TEDESolutions ekspertais dėl nemokamo 30 minučių energetinio audito. Mūsų specialistai padės:

• Išanalizuoti energijos sąskaitas ir gamybos duomenis
• Apskaičiuoti tikslų sutaupymo potencialą jūsų įmonei
• Parengti ROI skaičiavimą konkretiems Tederic DE/NE modeliams
• Patarti pasirenkant optimalų finansavimo kelią (dotacijos, kreditai, lizingas)
• Suplanuoti etapinę modernizaciją, kad būtų sumažinti gamybos trikdžiai

Apibendrinimas ir išvados

TCO analizė yra nepakeičiamas įrankis planuojant modernią gamybą 2025–2027 metais. Pagrindinės išvados:

• 50–70% sutaupymas: Elektrinės mašinos leidžia radikaliai sumažinti sąskaitas už elektrą.
• ROI per 24–36 mėn.: Įvertinus visas OPEX išlaidas ir ES paramą, investicija atsiperka itin greitai.
• ESG reikalavimai: Mažesnis anglies pėdsakas tampa būtinybe bendradarbiaujant su tarptautiniais užsakovais.

TEDESolutions padeda įmonėms atlikti energinius auditus ir parengti ROI prognozes jūsų mašinų parkui. Kaip autorizuotas Tederic partneris, mes siūlome ne tik įrangą, bet ir pilną techninę bei finansinę konsultaciją.

Taip pat skaitykite apie liejimo mašinų finansavimo galimybes ir nuspėjamąją priežiūrą.