C CENTRO. energia nell industria ceramica. Ottimizzazione della gestione dell energia. Convegno ACIMAC - Il risparmio energetico in ceramica

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1 Convegno ACIMAC - Il risparmio energetico in ceramica Ottimizzazione della gestione dell energia energia nell industria ceramica Guido Nassetti Centro Ceramico Bologna C CENTRO CERAMICO Bologna Baggiovara, 10 dicembre 2009

2 Efficienza energetica RECUPERO DEI CASCAMI ENERGETICI Recupero di calore dei fumi del forno per l atomizzatorel Recupero di calore dell aria di raffreddamento del forno per l essiccamento l o il riscaldamento ambientale Recupero di calore da condensazione parziale del vapor d acqua contenuto nei fumi esausti dell atomizzatore

3 Efficienza energetica CONSERVAZIONE DELL ENERGIA ENERGIA Progettazione e sviluppo di macchine ed impianti a minore consumo energetico; ad es. forno Riduzione della massa termica della struttura del forno (adozione di refrattari a bassa densità) Aumento dell'efficienza di scambio termico con l'adozione di bruciatori ad alta velocità Controllo e regolazione della temperatura e della pressione con microprocessore Recupero del calore dell'aria di raffreddamento per la combustione

4 Efficienza energetica USO RAZIONALE DELL ENERGIA ENERGIA Tecnologie innovative Cogenerazione di energia elettrica e calore Monitoring & Targeting

5 Monitoring & Targeting 1. MONITORING Rilevamento periodico dei consumi energetici specifici nelle diverse fasi del processo produttivo 2. BENCHMARKING Confronto con banche dati di riferimento 3. TARGETING Valutazione e definizione delle azioni correttive

6 Strategie per la riduzione dei consumi di energia termica corretta regolazione delle macchine termiche recupero dei cascami energetici applicazione della cogenerazione e della microcogenerazione

7 Cogenerazione di energia elettrica e calore Fattori di successo 1- completo sfruttamento del calore uscente dal sistema 2- tempo di esercizio del sistema Tanto più calore si recupera e quanto più a lungo funziona il sistema tanto maggiore è la redditività Fattore determinante: contemporaneità del funzionamento dei ricettori di calore e degli utilizzatori di energia elettrica

8 Cogenerazione di energia elettrica e calore Criteri di dimensionamento ottimale 1. La potenzialità del sistema va dimensionata sul carico termico che può essere assorbito dai ricettori di calore 2. L energia elettrica autoprodotta conviene che sia adeguata a quella richiesta

9 Cogenerazione di calore ed elettricità (da 1 a 4 MW e ) Turbine caratteristiche Motori ηe (%) ηt (%) perdite (%) 5 10 Principali differenze Maggiore calore disponibile Più alta temperatura dei gas di scarico C Tm = 495 C Necessitano di funzionamento continuo Più bassi costi di manutenzione Più alti costi di investimento Minore calore disponibile Più bassa temperatura dei gas di scarico C Tm = 370 C Adatti quando il funzionamento è discontinuo Più alti costi di manutenzione Più bassi costi di investimento

10 Cogenerazione di energia elettrica e calore Benefici autoproduzione di energia elettrica risparmio di combustibile per l essiccatoiol Costi consumo di combustibile per il cogeneratore manutenzione del cogeneratore contratto di integrazione col fornitore di energia elettrica Redditività: la cogenerazione è tanto più vantaggiosa quanto più è alto il costo dell energia energia elettrica e più basso quello del combustibile

11 Cogenerazione con microturbine a gas ( kw) Fumi Recuperatore Energia Termica GAS Combustore ARIA Generatore Energia Elettrica Compressore Turbina

12 Applicazione di una microturbina 100kW ad un essiccatoio verticale Sacmi EVA 992 Risparmio energetico per l essiccatoio l ~ 25%

13 Applicazione di una microturbina 100kW ad un essiccatoio orizzontale Sacmi ECP 225 Risparmio energetico per l essiccatoio l ~ 33%

14 Microcogenerazione Andamento del TRI per una microturbina de 100 kw e con uso di gas naturale al variare dei prezzi dell energia energia (funzionamento: 7000 h/a) Anno Costo energia En. Elettrica Gas Naturale Δ costi rispetto all anno precedente En. Elettrica Gas Naturale TRI Euro/kWh Euro/Sm 3 % % anni ,087 0,190 n.r. n.r. 3, ,095 0,220 +9,2 +15,8 3, ,105 0, ,5 +31,8 3, ,115 0,305 +9,5 +5,2 3, ,125 0,340 +8,7 +11,5 3,04 Costo energia TRI 0,40 0,40 4 GN (!/Sm 3 ) 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05!/Sm3!/kWh 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 En Elettrica (!/kwh) TRI (anni) 3,8 3,6 3,4 3,2 0,00 0, Anno Anno

15 Soluzioni per il risparmio energetico in ceramica Impianto con atomizzatori a) grande cogenerazione con TG o MG applicati agli atomizzatori b) possibilità di integrare il recupero termico agli atomizzatori con i fumi dei forni c 1 ) c 2 ) possibilità di recuperare l aria di raffreddamento dei forni per gli essiccatoi del supporto possibilità di recuperare l aria di raffreddamento come aria di combustione nei forni

16 Soluzioni per il risparmio energetico in ceramica Impianto senza atomizzatori a) microcogenerazione applicata agli essiccatoi del supporto b 1 ) b 2 ) possibilità di recuperare l aria di raffreddamento dei forni per gli essiccatoi del supporto possibilità di recuperare l aria di raffreddamento come aria di combustione nei forni

17 Strategie per la riduzione dei consumi di energia elettrica Rifasamento distribuito dei carichi elettrici Impiego di inverter per la regolazione delle portate di ventilatori e pompe Corretto dimensionamento (adeguamento) della sezione dei cavi d alimentazione d dei quadri Trasporto di energia elettrica in media tensione (3000 V) Sistemi di illuminazione ad alta efficienza (lampade a vapori di sodio, a vapori di alogenuri, )) con regolazione della potenza assorbita in funzione della luminosità ambientale

18 Grazie della cortese attenzione!

19 Banche dati dei consumi energetici nell industria ceramica

20 Recupero di calore dei fumi del forno nell atomizzatore 250 C Bruciatore in vena d aria 210 C Gas di scarico dal cogeneratore C

21 Recupero di calore dell aria di raffreddamento del forno negli essiccatoi P 6 1

22 Recupero di calore dell aria di raffreddamento indiretto come aria di combustione nel forno P

23 Microcogenerazione Andamento del TRI per una microturbina de 100 kw e con uso di gas naturale al variare dei prezzi dell energia energia (funzionamento: 7000 h/a) En. Elettrica Gas naturale /Sm 3 0,190 /kwh 0,105 TRI anni 2,73 TRI (anni) ,1a 0,220 2,99 1 0,290 0,305 0,340 3,84 4,09 4,82 0 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 costo gas naturale (!/Sm 3 ) +79% Gas Naturale /Sm 3 0, En. Elettrica /kwh TRI anni TRI (anni) ,0a 0,087 6,63 2 0,095 0,105 0,115 5,01 3,84 3, ,000 0,050 0,100 0,150 costo En. Elettrica (!/kwh) 0,125 2,62 +43,7%