Opombe
Ekonomično upravičeni načrti morajo biti, poleg ostalih kriterijev, tudi dobičkonosni skozi celotno življenjsko dobo procesa, ne samo v sedanjem času. Z vzpostavitvijo primernega trženja med prihodki produkta, stroški surovin, obratovalnimi stroški in investicijo v celotni življenski dobi lahko dosegamo izboljšan načrt procesa. Zato je optimizacija za celotno življenjsko dobo procesa z upoštevanjem napovedanih cen primernejša od optimizacije na letni osnovi. Enoperiodno optimiranje in sinteza za procese odraža le sedanje cene. Optimalna rešitev, dosežena za eno leto, se lahko znatno razlikuje od rešitve za drugo leto, saj se cene spreminjajo precej hitro. Običajni superstrukturni sintezni pristop z uporabo mešano-celoštevilskega nelinearnega programiranja smo zato nadgradili 1) z upoštevanjem celotne življenjske dobe, kar lahko opišemo z večperiodnim modelom in 2) z območjem spreminjanja negotovih prihodnjih cen. Namesto običajnega determinističnega pristopa pri nominalnih projekcijah prihodnjih cen smo uporabili stohastični pristop z upoštevanjem statistične porazdelitve napovedovanja cen za celotno življenjsko dobo. Namen je bil maksimiranje pričakovane neto sedanje vrednosti procesa oz. pričakovane inkrementalne neto sedanje vrednosti izboljšave različnih procesnih podsistemov. Podsistem, ki znatno prispeva k obratovalnim stroškom zaradi prihrankov pri porabi zunanjih pogonskih sredstev, je omrežje toplotnih prenosnikov. Za sintezo tega podsistema smo razvili tako deterministični kot stohastični večperiodni celoštevilski nelinearni programirni (MINLP) model ob upoštevanju prihodnjih cenovnih projekcij. Z upoštevanjem višjih cen energentov se povečajo začetne investicije v primerjavi z rešitvami, ki jim dosežemo pri sedanjih cenah. Zaradi negotovosti napovedovanja cen se je smiselno povečanju začetne investicije izogniti z načrtovanjem možnosti razširitve omrežja toplotnih prenosnikov v kasnejšem obdobju. Namen je doseči načrt, ki je kar najbolj primeren za učinkovito razširitev v prihodnosti, po možnosti z najmanjšo občutljivostjo na spreminjanje cen. Toplotna integracija med različnimi procesi lahko tudi znatno vpliva na trženje med investicijo in obratovalnimi stroški. Tako je bil eden od ciljev sinteze omrežja toplotnih prenosnikov prav upoštevanje prihodnjih cen pogonskih sredstev. Razvili smo dve strategiji za sintezo celotnega območja (ang. Total Site), in sicer: i) zaporedno, pri kateri toplotno integracijo izvajamo najprej na nivoju procesa in potem na nivoju celotnega območja, in ii) sočasno, pri kateri izvajamo toplotno integracijo na nivoju procesa in na nivoju celotnega območja hkrati. Slednja strategija omogoča dodatne možnosti prihranka toplote, kar potrjuje primerjava rezultatov doseženih pri sedanjih in prihodnjih cenah pogonskih sredstev. Separacijski procesi so lahko veliki porabniki energije. Sintezo zaporedja destilacijskih kolon integriranih z lastnim omrežjem toplotnih prenosnikov smo uporabili kot študijski primer za ločevanje večkomponentnega toka v čiste produkte. Analizo smo izvedli tudi z namenom določitve obsega vpliva napovedanih prihodnjih cen pogonskih sredstev. Zaključimo lahko, da z upoštevanjem napovedanih cen lahko dosegamo ekonomsko učinkovitejše procese ali procesne podsisteme, vendar je pri tem potrebno skrbno upoštevati tehnološke omejitve študiranega sistema. Nihanje cen razen pri pogonskih lahko opazimo tudi pri drugih cenah, npr. pri cenah surovin, in produktov. Pričakujemo lahko, da trženje v postopku optimiranja poskuša kompenzirati ta nihanja cen, npr. višje cene pogonskih sredstev bodo izravnane s povečanjem investicije, s čemer se zmanjšajo prihodnji obratovalni stroški. Vendar, ko upoštevamo vse stroške in prihodke hkrati, so lahko trendi vplivov različni od posameznega vpliva le teh, kar smo pokazali tudi s študijskim primerom.