Efficienza: le sfide nei settori industriali più energivori. Paolo Norse

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1 Efficienza: le sfide nei settori industriali più energivori Paolo Norse -

2 Motori e inverter per la crescita in Italia Soluzioni ad alta efficienza basate su motori e azionamenti ad alta efficienza. L utilizzo di motori ad alta efficienza e inverter per ottimizzare gli output delle macchine e dei processi alle reali necessità produttive in ogni differente istante

3 Produrre ha costi energetici pesanti nel Chi consuma più energia elettrica nell industria italiana? Applicazione nostro paese. Consumi elettrici dei motori (miliardi kwh/anno) % del totale consumi settore manifatturiero Sistemi di pompaggio Altre macchine di processo Sistemi per aria compressa Ventilatori Material Handling 33 6 Refrigerazione 33 6 Altro 28 5 Totale

4 Motori e inverter per la crescita in Italia Soluzioni ad alta efficienza basate su motori e azionamenti ad alta efficienza. L utilizzo di motori ad alta efficienza e inverter per ottimizzare gli output delle macchine e dei processi alle reali necessità produttive in ogni differente istante

5 Le proposte tecnologiche disponibili Le alternative ai motori a basso rendimento ed agli azionamenti in corrente continua, ai motori ad anelli, inverter con resistenze di frenatura 35 a 45% 15 a 35% ŋ 5 a 15% Velocità fissa Motori alto rendimento Introduzione della Velocità variable Velocità variabile: Nuove tecnologie o o

6 Restiamo pratici e chiari Soluzioni responsabili di regolazione degli impianti. Cosa intendiamo per intervento di Risparmio Energetico nelle attività produttive? Valutazione delle possibilità di risparmio su applicazioni energivore con parametri semplici, pratici, empirici e comprovati dall esperienza. Valutazione oggettiva dei costi di aggiornamento delle macchine individuate. Includendo tutte le opere impiantistiche ed il tempo di fermo macchina. Calcolo del tempo d ammortamento dell investimento. Consideriamo proponibili in questo momento dell economia Italiana solo investimenti con rientro inferiore ad 1 2 anni. Lo si deve calcolare con relazioni tecnico-economiche dettagliate. Interventi mirati su applicazioni specifiche calendarizzati in accordo con le esigenze produttive.

7 Il primo passo è misurare e comprendere «Ciò che non si può misurare, non si può migliorare.» William Thomson (Lord Kelvin).

8 Il primo passo è misurare e comprendere «Ciò che non si può misurare, non si può migliorare.» William Thomson (Lord Kelvin). Cosa NON proponiamo per risparmiare energia nelle attività produttive? NON consigliamo pesanti investimenti iniziali con tempi d ammortamento lunghi (5-10 anni). NON intendiamo massive operazioni di bonifica con lunghi fermi macchina. NON proponiamo AUDIT energetici omnicomprensivi (in un ambito produttivo l Energy Manager o il Responsabile della produzione sanno cosa consuma di più nel processo). NON consigliamo interventi sporadici ma campagne che permettano di cumulare gli interventi ottenendo i certificati bianchi (il ruolo delle ESCO è importante).

9 Il primo passo è misurare e comprendere CAMPAGNA DI MISURE ON SITE La campagna di misura prevede il rilievo delle :. CARATTERISTICHE ELETTRICHE MEDIANTE UN ANALIZZATORE DI RETE :. Tensione, Corrente, Potenza Attiva e Reattiva. Fattore di potenza. Armoniche e Correnti di Spunto. CARATTERISTICHE DEL PROCESSO MEDIANTE LA STRUMENTAZIONE DI MISURA E CONTROLLO ESISTENTE SUL SITO :. Le caratteristiche di Valvole e Serrande utilizzate come sistemi di regolazione meccanica. La loro posizione in relazione ai parametri controllati (Pressione, portata, temperatura)

10 Dopo la teoria la pratica Casi reali di applicazione di tecnologie di regolazione del moto ad alto rendimento. Identificare le soluzioni tecniche esistenti Misurare le perdite sulla produzione 1. Potenza sul carico motore 2. Potenza sulla resistenza di frenatura 3. Frenatura meccanica Esempio: Freno svolgitore. L attuale controllo di tiro è un freno magnetico da 5kW Il risparmio ottenibile è approssimativamente uguale alla potenza del freno per le ore di funzionamento. Es.: 5kW x 8 ore x 200 gg.ll. Ricircolo della potenza

11 Dopo la pratica ancora pratica Casi reali di applicazione di tecnologie di regolazione del moto ad alto rendimento. Applicazioni oleodinamiche. Presse per estrusione alluminio. 12 pompe da 132 kw equipaggiate con 12 inverter per 33 MN e 250 bar in tutte le condizioni di portata. Produttività migliorata del 10%, manutenzione ridotta. Risparmio energetico annuo 40%. Tempo di ritorno dell investimento 1,2 anni. L intervento è stato effettuato con le linee in produzione effettuando la messa in servizio finale del sistema in un solo fine settimana.

12 Altri esempi applicativi Casi reali di applicazione di tecnologie di regolazione del moto ad alto rendimento. Intervento di ottimizzazione energetica per compressore frigorifero a vite con motore asincrono e cassetti modulanti. Dopo una campagna di misure puntuale sugli assorbimenti della macchina si è definito cosa proporre e con quali tempi d ammortamento. Tipologia prodotto installato: Motore Sincrono a Magneti Permanenti con inverter da 315 kw. 3 Compressori invariati su 4. Consumo ex ante: MWh Consumo ex post: MWh Risparmio energetico: kwh Certificati Bianchi generati: 178 TEE

13 Altri esempi applicativi Casi reali di applicazione di tecnologie di regolazione del moto ad alto rendimento. Intervento di ottimizzazione energetica per aspiratore di una fonderia. Sostituzione motore asincrono e installazione inverter su ventilatore aspirazione con vecchio motore asincrono e serranda di regolazione. Intervento conservativo per mantenere il vecchio quadro come by-pass d emergenza. Potenza motore 132kW. Consumo ex ante: 2000 kwh/giorno (2 turni) Consumo ex post: 1200 kwh/giorno (2 turni) Risparmio energetico: 800 kwh/giorno (2 turni) TEE ottenuti con accumulo con altri interventi. Tempo di ammortamento: 1,2 anni

14 Ancora altri esempi applicativi Casi reali di applicazione di tecnologie di regolazione del moto ad alto rendimento. Intervento di integrazione con inverter su 2 pompe per il vuoto. Installazione di due inverter su due pompe vacuum da 160 kw l una. Il sistema prevedeva la regolazione di una valvola modulante principale in funzione della depressione di setpoint. Una semplice valutazione degli assorbimenti e del ciclo tipico di funzionamento ha permesso di stimare il tempo di ammortamento dell intervento in 12 mesi. Le misure effettuate post installazione hanno attestato il risparmio energetico al 25% rispetto ai consumi pre-inverter. Il tempo di ammortamento reale è stato di 10 mesi. Il vuoto in una fabbrica di tessuto non tessuto è importante per poter gestire il prodotto lungo la linea.

15 Esempi applicativi d intervento massivo Casi reali di applicazione di tecnologie di regolazione del moto ad alto rendimento. Campagna di upgrade con inverter su linea di macellazione. Applicazioni: movimentazione e ventilazione celle. Prima : 155 Motori a gabbia : 2,2 e 3 kw 6P a velocità fissa Tempo di funzionamento : 6570 h / anno Consumo totale : 645 kwh Messa in opera di una soluzione asincrona a velocità variabile Variatore di frequenza per ogni gruppo di 10 motori. Ottimizzazione del flusso d aria tramite regolazione della frequenza Consumo: 380 kwh

16 Fare bene i conti per non avere sorprese In fase di progettazione di un intervento di efficientamento energetico la stima di tutti i costi da affrontare è determinante per garantire l affidabilità dell investimento. Il calcolo di ammortamento semplice (troppo): Costo apparecchiature Ritorno dell investimento = Energia risparmiata In realtà: Ritorno dell investimento = Costo apparecchiature + tanto altro Energia risparmiata

17 Fare bene i conti per non avere sorprese In fase di progettazione di un intervento di efficientamento energetico la stima di tutti i costi da affrontare è determinante per garantire l affidabilità dell investimento. Ritorno dell investimento = Tanto altro: - Costi d installazione - Fermo macchina Costo apparecchiature + tanto altro Energia risparmiata - Strumentazione accessoria (sensori, strumenti di misura). - Audit energetico - Ricambi - Mano d opera

18 Fare bene i conti per non avere sorprese In fase di progettazione di un intervento di efficientamento energetico la stima di tutti i costi da affrontare è determinante per garantire l affidabilità dell investimento. L IRR o TIR, un dato molto interessante perché valuta l indice di redditività finanziaria. L investimento va fatto quando il TIR è superiore al MARR (Minimum Attractive Rate of Return) di riferimento. Relativamente al mondo dei motori elettrici e degli inverter le variabili coinvolte sono: - Costo dell energia e sua evoluzione nel tempo. - Incentivi disponibili e loro durata (es. TEE per 5 anni) - Risparmio energetico annuo e la sua variabilità nel tempo.

19 IRR [% annua] Pay Back [Mesi] Fare bene i conti per non avere sorprese In fase di progettazione di un intervento di efficientamento energetico occorre verificare l affidabilità dell investimento. Il TIR, varia con il costo dell energia: RITORNO SULL'INVESTIMENTO CON E SENZA INCENTIVI Periodo 5 anni calcolo di sensitività rispetto al costo del kwh IRR IRR_i PAY BACK PAY BACK_i 120% % 25 80% 20 60% 15 40% 10 20% 5 0% 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 Costo Energia [ /kwh) 0

20 Fare bene i conti per non avere sorprese In fase di progettazione di un intervento di efficientamento energetico occorre verificare l affidabilità dell investimento. - Il TIR, varia con gli incentivi disponibili e loro durata (es. TEE per 5 anni) e con il risparmio energetico annuo e la sua variabilità nel tempo. /kwh 0,11 Solo Energia Incentivi Effettivo y y y y y y IRR 43% 70% annuo PayBack 23,1 15,9 mesi /kwh 0,11 Solo Energia Incentivi Effettivo y y y y y y IRR 38% 38% annuo PayBack 25,9 25,9 mesi

21 Grazie per l attenzione dedicata. Paolo Norse paolo.norse@emerson.com -

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