Strumenti per risparmiare energia in azienda

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1 Strumenti per risparmiare energia in azienda Due giorni di formazione, incontri e percorsi espositivi sulle fonti energetiche rinnovabili Latina, maggio 2008

2 Agenda 1.I settori d intervento 2.Audit Energetico 3.I motori elettrici 4.L impiego degli inverter 5.La cogenerazione 6.Conclusioni marzo

3 Settore d intervento Premessa Mentre nel settore civile i primi consigli possono ritenersi applicabili a categorie omogenee nel settore industriale per rendere efficiente, in termini energetici i consumi, occorre partire attraverso la realizzazione di un Audit Energetico. Fonte il sole 24 ore marzo

4 Audit energetico L Audit energetico è la valutazione complessiva dell efficienza energetica di un sito, con l obiettivo di individuare i possibili interventi ai fini di un risparmio energetico per il Cliente Aspetti energetici: ottimizzazione dei consumi Aspetti ambientali: compatibilità ambientale Aspetti normativi: compatibilità normativa marzo

5 Audit energetico L Audit Energetico interviene sui tre fattori determinanti il costo energetico per ottimizzarli generando un risparmio: Efficienza Energy Saving Costo energetico attuale Utilizzo Manutenzione Efficienza Utilizzo Manutenzione Costo energetico futuro marzo

6 Audit Energetico Il servizio consiste nel processare l efficienza e l utilizzo dei sistemi ausiliari e del complesso edificio-impianto per valutarne l efficacia energetica ed individuare un potenziale risparmio: Rapporto domanda/produzione Configurazioni impiantistiche Età ed efficienza dei componenti Consumi termici ed elettrici Per individuare sovra dimensionamenti Per adottare la soluzione ottimale Per verificare la necessità di sostituire i componenti/sistemi Per verificare la possibilità di cogenerare energia marzo

7 Audit Energetico Iniziative Analisi Elaborazione Reporting efficienza energetica Caratteristiche impiantistiche del sito Suddivisione dei consumi tra sistemi principali e ausiliari Valutazione delle inefficienze riscontrate per ogni Consumi elettrici e termici Tipologia dei sistemi Confronto tra parametri analizzati e parametri target sistema ausiliario Descrizione dei progetti da e componenti Valutazione implementare impiantistici Lay-out impianti e filosofia di esercizio efficienza di ogni componente Simulazioni tecnico Valutazione costi/benefici di ogni singolo progetto economiche per individuare soluzioni Individuazione delle priorità di intervento di risparmio per ogni singolo progetto marzo

8 Principali interventi nel settore industriale Vediamo di esaminare i principali punti di intervento che potrebbero emergete da un Audit Interventi sui motori elettrici Interventi di installazione degli inverter La cogenerazione Altro marzo

9 I motori elettrici Nel settore industriale, il funzionamento dei sistemi motore 1 consuma oltre il 70% della bolletta elettrica (pari a circa GWh, equivalenti a 66 ML di ton CO 2 emessa 2 ). Illuminazione 4% Altri 22% I motori sono tra le macchine elettriche più affidabili: manutenzione assai ridotta si adattano a prestazioni diverse a seconda delle esigenze. Motori elettrici 74% Life cycle costing di un motore è paragonabile a quanto lo stesso consuma in tre mesi di lavoro. Un motore ha un costo di esercizio molto più elevato di quello di acquisto, che è mediamente dovuto per: il 98,4% al consumo di energia elettrica Energia 98,4% Manutenzione 1,3% Acquisto 0,3% l 1,6% alle spese per acquisto e manutenzione Life Cycle Costing di un motore elettrico Fonte : Enea differenza costo esercizio e costo iniziale 1 Per sistema motore si intende un gruppo di azionamento composto da un motore elettrico, l organo di trasmissione e la macchina operatrice azionata dal motore (es. ventilatore, pompa, impianto di aria compressa ecc.). 2 Progetto EIE n. EIE/04/164/S (Programma Intelligent Energy - Europe (EIE) ) marzo

10 Mercato italiano Motori ad alta efficienza Il settore con i consumi maggiori dovuti all utilizzo dei motori è il settore Chimico e Petrolchimico e il settore Metallurgico (siderurgia e metalli non ferrosi). Consumo motori divisi per settore industriale N motori ~ 20 milioni (75% industria) P. installata ~ 100 GW (75% industria) [GWh] Consumo ~ 145 TWh/anno (80% industria) 0 Agroalimentare Cartaria e grafica Chimica e Petrolchimica Edilizia Energia ed Acqua Estrazione Cuoio - pelli Legno Gomma Materiali da costruzione e vetro Meccanica Metallurgia Tessile Abbigliamento Altri [Fonte ANIE e CESI meno del 2% delle ordinazioni in Italia sono per motori ad alta efficienza (1/5 di media europea ed 1/40 di paesi scandinavi). [Fonte ANIE e CESI un motore nella sua vita costa il 2% per l investimento iniziale ed il 95% per la relativa bolletta elettrica! Settori di intevento di una ESCo marzo

11 Motori elettrici ad alta efficienza Installazione di apparecchi ad alta efficienza Le perdite in un motore elettrico sono di diversa natura: meccaniche, per attrito (nei cuscinetti e alle spazzole) e per ventilazione; per correnti parassite causate dalle correnti circolanti entro il nucleo, indotte dai cambiamenti di flusso; per effetto Joule negli avvolgimenti di statore e rotore. Nei motori ad alta efficienza le perdite sono ridotte intervenendo sui materiali o modificando alcuni elementi costruttivi. Si ottengono motori che a parità di potenza hanno un rendimento migliore di quello standard ed una curva del rendimento più piatta, tale da garantire, anche in caso di spostamenti del carico, un rendimento sempre vicino a quello ottimale. Efficienza di motori elettrici a 4 poli (1,1 90 kw) marzo

12 Perdite di un motore elettrico marzo

13 Motori elettrici ad alta efficienza Un accordo tra costruttori Non c è un riferimento legislativo che impone standard minimi sui rendimenti dei motori elettrici. Il CEMEP (Comitato Europeo Costruttori Macchine Rotanti e Elettronica di Potenza) e la Commissione Europea hanno raggiunto un accordo volontario sulla costruzione di motori elettrici [1]. Sono state stabilite tre classi di efficienza eff1, eff2 e eff3 (la eff1 è la migliore, la eff3 la peggiore), per ogni classe sono stati definiti i rendimenti minimi. I costruttori aderenti all accordo si sono impegnati a rispettare questi valori minimi. Nel grafico, sono portati i rendimenti minimi di un motore a 4 poli in funzione della potenza, per ciascuna classe di efficienza. All aumentare della potenza le differenze di rendimento tra le classi si assottigliano. [1]. Voluntary Agreement of CEMEP, 1999 marzo

14 Motori elettrici ad alta efficienza Vantaggi Perché comprare : Motori (classe EFF1) Motori (classe EFF2) 1.sensibile aumento del tempo di vita del motore 2.significativo aumento dell affidabilità del motore 3.ammortamento rapido grazie ai risparmi di energia elettrica 4.motori raccomandati per almeno ore operative all anno anno 1. buona efficienza con un minimo aumento di costo, facilmente ammortizzabile 2. motori raccomandati per almeno 2000 ore operative all anno anno marzo

15 Cosa rende un motore efficiente Qualità dei materiali utilizzati: lamierini a bassa perdita Quantità dei materiali Ottimizzazione del design: circuito elettromagnetico spessore del lamierino magnetico Accuratezza nelle lavorazioni meccaniche Scelta accurata dei componenti utilizzati marzo

16 Motori elettrici ad alta efficienza Analisi economica dei possibili vantaggi per i clienti L entità dei possibili risparmi che si ottengono con i motori a più alta efficienza: Esempio 1: nuova installazione VANTAGGI DI UN MOTORE EFF1 RISPETTO AD UN MOTORE EFF2 (3 kw) Esempio 2: sostituzione di un vecchio motore VANTAGGI NELLA SOSTITUZIONE IN CONDIZIONI DI CARICO GRAVOSO (4.000 H/ANNO) - (3 kw) Prezzo medio motore Eff1 = 280 Efficienza (Eff1) = 87,6% Prezzo medio motore Eff2 = 220 Efficienza (Eff2) = 85% Numero annuo di ore di funzionamento = h/anno Costo medio del kwh = 0,15 /kwh Motore esistente: Efficienza = 81% (stima conservativa) Motore nuovo: Prezzo medio Eff1 = 280 Efficienza (Eff1) = 87,6% Numero annuo di ore di funzionamento = h/anno Costo medio del kwh = 0,15 /kwh Risultato: Risparmio annuo = 60 Payback time = 1 anni Con Agevolazioni fiscali: Detrazione fiscale = 56 (Finanziaria 2007) Payback time = 0,1 anni Risultato: Risparmio annuo = 170 0,23 TON CO2 evitata Payback time = 1,7 anni 0,66 TON CO2 evitata Con Agevolazioni fiscali: Detrazione fiscale = 56 (Finanziaria 2007) Payback = 1,4 anni Agevolazioni non applicabili all attuale finanziaria marzo

17 Analisi Pay back time Motori EFF1 MOTORI EFF1 Potenza nominale kw Rendimento 1 % Potenza assorbita kw Ore di funzionamento Energia consumata Stima costo motore EFF1 ( ) Costo esercizio 2 ( ) 5,5 88,6 4, ,5 89,5 6, ,5 9, ,3 13, ,5 91,8 16, ,2 20, ,9 27, ,3 34, ,7 42, , ,6 70, , : Fonte: Finanziaria : Costo al kwh pari a 0,15 euro marzo

18 Analisi Pay back time Motori Standard MOTORI STD Potenza nominale kw Rendimento 1 % Potenza assorbita kw Ore di funzionamento Energia consumata Costo esercizio 2 ( ) 5,5 83,7 4, ,5 85 6, ,9 9, ,9 13, ,5 88,5 16, , ,3 27, ,9 33, ,4 41, , ,6 69, ,9 83, Fonte: ENEA 2 Costo al kwh pari a 0,15 euro marzo

19 Analisi Pay back time Risultati Include il contributo dei TEE ANALISI Potenza nominale kw Costo esercizio EFF1 ( ) Costo esercizio STD ( ) RISPARMIO ( ) Stima costo motore eff1 ( ) Pay back time motore eff1 (con piedi) 5, , , , , , , , , marzo

20 Impegno finanziario IPOTESI di FINANZIAMENTO da parte di TERZI Le caratteristiche principali del finanziamento: durata max 60 mesi finanziabilità 100% importo minimo 30mila massimo 1 milione tasso fisso o variabile con spread massimo 2,30% marzo

21 Risparmio annuo con il finanziamento marzo

22 IMPIEGO DEGLI INVERTER PER LA REGOLAZIONE DEI MOTORI marzo

23 Azionamenti a velocità variabile - Inverter Servono per modificare la velocità di un motore elettrico, che di regola è fissa e dipende dal numero di poli del motore. Consistono in un inverter che modula la frequenza di alimentazione del motore e quindi la sua velocità in funzione del carico. E come guidare l auto l con acceleratore al massimo e ridurre la velocità agendo sui freni. Si utilizza solo l energia l di cui c èc effettivamente bisogno. In Italia utilizzati inverter per meno del 6% delle possibili applicazioni (ES: paesi scandinavi per oltre l 70%). [Fonte ANIE rielaborati da Assoutility] marzo

24 Azionamenti a velocità variabile - Inverter Possono essere utilizzati per variare, ad esempio, la portata di una pompa o di un ventilatore al posto di sistemi tradizionali quali le valvole di strozzamento o le serrande Ad una piccola riduzione di velocità si riflette in una forte riduzione della potenza assorbita. Diminuendo la velocità per regolare la portata dell aria o del liquido si ottiene: una risposta più pronta della macchina diminuisce la potenza assorbita e si può realizzare un risparmio energetico per il cliente valutabile tra il 20 e il 50%. Es: utilizzo del variatore di velocità (VSD) rispetto alla serranda per 4000 ore/anno, il consumo si riduce di kwh che corrispondono a circa il 43% dell energia consumata prima dell intervento. marzo

25 Situazione Iverter in Italia marzo

26 Azionamenti a velocità variabile - Inverter Vantaggi per il cliente (1/2) Risparmio energetico: Ottimizzazione nell azionamento di macchine fluodinamiche (pompe e ventilatori) Assorbimento di energia dalla rete con un fattore di potenza quasi unitario Controllo della corrente d avviamento: Limitazione della corrente di spunto al valore nominale Contenere significativamente il dimensionamento dei cavi e degli organi di manovra elettrici Avviare macchine operatrici con elevata inerzia oppure che richiedono coppie di spunto elevate quali mulini, estrusori, ecc. Utilizzare il sistema anche in condizioni di rete d alimentazione deboli Riduzione degli organi di regolazione meccanici: La possibilità di poter regolare la velocità direttamente costituisce un risparmio diretto ed una notevole semplificazione dell impianto. Ove sia richiesta la regolazione a bassi giri quali ad esempio: gabbie di laminazione, eliche di propulsione e manovra, ecc. Per macchine con velocità superiore a quella nominale di progetto quali: turbocompressori per gasdotti, ecc. Per mantenere costante la velocità anche in presenza di sovraccarichi improvvisi quali, gabbie di laminazione, blocchi finitori, ecc. marzo

27 Azionamenti a velocità variabile - Inverter Vantaggi per il cliente (2/2) Flessibilità ed ottimizzazione dei processi produttivi: La possibilità di modificare in modo continuo e preciso la velocità di un nastro trasportatore, di una coclea, ecc. consente di ottenere una migliore efficienza dell intero impianto con una maggiore resa produttiva. Semplificazione costruttiva e manutentiva L utilizzo degli azionamenti elettrici consente di semplificare l impianto e ridurre al minimo gli interventi manutentivi. La sostanziale assenza di manutenzione del motore asincrono e l elevato livello qualitativo raggiunto dagli inverter permettono di garantire il funzionamento affidabile nel tempo. marzo

28 Azionamenti a velocità variabile - Inverter Campi di applicazione Clienti Target Flessibilità di gestione, risparmio energetico, prestazioni dinamiche e bassa manutenzione sono le chiavi che aprono, agli azionamenti a frequenza variabile, le porte di tutti i possibili impieghi industriali e della produzione di energia, nel seguito elencati. Oleodotti, gasdotti e acquedotti: flessibilità non raggiungibile con la regolazione meccanica Impianti siderurgici: sistemi di regolazione evoluti e interventi manutentivi ridotti Industria del cemento: il consumo energetico,che rappresenta circa il 50% del costo di esercizio, può essere ottimizzato in modo significativo Industria chimica e petrolchimica: flessibilità dell impianto, risparmio energetico e ridotta manutenzione Industria della plastica e della gomma: capacità di garantire la qualità della produzione richiesta (robustezza ed affidabilità) Altri impieghi: industria del vetro, del legno, della ceramica, impiego nelle macchine utensili, nel sollevamento e nelle altre applicazioni, dove le elevate prestazioni dinamiche e la precisione di controllo sono i requisiti fondamentali del sistema marzo

29 Validità dell incentivo fiscale per i motori ad alto rendimento Il motore deve avere una potenza elettrica compresa tra 5 e 90 kw e con rendimenti superiori o uguali ai minimi indicati nella tabella MSE Il motore deve essere utilizzato unicamente sul suolo nazionale Il rimborso del 20 % è valido solo per valori di acquisto e installazione fino a un massimo indicato nella tabella del MSE marzo

30 Motori elettrici ad alta efficienza Vantaggi fiscali Finanziaria 2008 La recente Legge Finanziaria ha predisposto alcuni importanti provvedimenti per tutti gli utilizzatori che decidono, nel corso del 2007, di installare motori elettrici ad alta efficienza o regolatori di frequenza Questo provvedimento è descritto nell'articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n. 296 (finanziaria 2007) e consente detrazioni d'imposta alle aziende che installano - nel caso dei compressori - motori elettrici in classe di efficienza Eff1 o regolatori di frequenza. Dai commi 358 e 359 emergono le caratteristiche dei componenti elettrici secondo cui è possibile accedere a tali detrazioni: Comma 358, in forza del quale, per le spese sostenute entro il 31 dicembre 2007, per l acquisto e l installazione di motori ad elevata efficienza di potenza elettrica, compresa tra 5 e 90 kw, nonché per la sostituzione di motori esistenti con motori ad elevata efficienza, di potenza elettrica compresa tra 5 e 90 kw, spetta una detrazione dall imposta lorda per una quota pari al 20 per cento degli importi rimasti a carico del contribuente fino ad un valore massimo della detrazione di euro per motore, in un unica rata; Comma 359, in forza del quale, per le spese sostenute entro il 31 dicembre 2007, per l acquisto e l installazione di variatori di velocità (inverter) su impianti con potenza compresa tra 7,5 e 90 kw, spetta una detrazione dall imposta lorda per una quota pari al 20 per cento degli importi rimasti a carico del contribuente fino ad un valore massimo della detrazione di euro per intervento, in un unica rata; Comma 360, in forza del quale, con decreto del Ministro dello sviluppo economico, di concerto con il Ministro dell'economia e delle finanze, sono definite le caratteristiche cui devono rispondere motori ad elevata efficienza e i variatori di velocita' (inverter)i cui ai commi 358 e 359, i tetti di spesa massima in funzione della potenza dei motori e dei variatori di velocita' (inverter) di cui ai medesimi commi. marzo

31 Validità dell incentivo per gli inverter L inverter deve avere potenza compresa tra 7,5 e 90 kw L inverter deve essere utilizzato unicamente sul suolo nazionale Il rimborso del 20 % è valido per i costi di acquisto e installazione fino a un massimo indicato nella tabella del MSE marzo

32 COGENERAZIONE e MICROCOGENERAZIONE marzo

33 Definizioni Decreto legislativo 79/99 (decreto Bersani): Definizione articolo 2, comma 8: Cogenerazionee' la produzione combinata di energia elettrica e calore alle condizioni definite dall'autorita' per l'energia elettrica e il gas, che garantiscano un significativo risparmio di energia rispetto alle produzioni separate Il Decreto Legislativo 8/02/2007, n 20 sulla promozione della cogenerazione, prevede: l individuazione delle misure volte a promuovere a livello nazionale l uso estensivo della cogenerazione ad alto rendimento per accrescere l efficienza energetica e per salvaguardare l ambiente. marzo

34 Altre definizioni Il Decreto Legislativo 8/02/2007, n 20 fornice anche diverse definizioni: Cogenerazione ad alto rendimento: è la produzione combinata di energia elettrica e calore ed eventualmente meccanica che rispetti precisi limiti in termini di risparmio energetico e di produzione minimadi energia termica (fino al 2010 restano confermati i valori di IRE LT minimi stabiliti dalla delibera AEEG 42/02). Piccola cogenerazione: unità di cogenerazione con capacità di generazione installata inferiore a 1 MWe. Micro-cogenerazione: unità di cogenerazione con capacità di generazione installata inferiore a 50 kwe. marzo

35 Cos è la micro-cogenerazione/piccola Cogenerazione Gas naturale Sistema CHP* di piccola taglia (<1 MW) localizzato presso l utilizzatore finale Energia termica Energia elettrica Applicazioni commerciali di generazione distribuita con impianti di piccola taglia in assetto cogenerativo con utilizzo on-site dell energia prodotta * CHP: Combined Heat and Power marzo

36 Principio di funzionamento: microcogenerazione Energia termica Distribuzione Distribuzione gas gas gas Caldaia esistente (del Cliente) di integrazione energia termica di base t Distribuzione energia elettrica Cliente Sistema CHP di base energia elettrica di integrazione Energia elettrica t marzo

37 I plus per il Cliente Uso: aziendale Produzione di energia elettrica e termica direttamente on-site Riduzione delle perdite elettriche di trasmissione e di distribuzione Possibilità di back-up come gruppo di emergenza Benefici economici e di competitività Rispetto dell ambiente marzo

38 Le tecnologie Min. Taglie Max Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. <100 kw >1 MW Motori endotermici Tecnologia di derivazione automotive (industriale) o navale Tecnologia matura Decine di migliaia di installazioni 30 kw 200 kw Microturbine Tecnologia innovativa di derivazione aeronautica Tecnologia in fase di sviluppo Alcune centinaia di applicazioni commerciali 1 kw 2 MW Celle a combustibile Tecnologia di frontiera : reazione chimica che produce energia elettrica In fase di test marzo

39 Esempio museo Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Climatizzazione ambientale Microturbina da 30 kw marzo

40 Esempio supermercato Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Climatizzazione ambientale Microturbina da 105 kw marzo

41 Esempio produzione laterizi Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Calore in vena d aria per essiccazione Microturbina da 105 kw marzo

42 Esempio stazione di servizio Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Riscaldamento ambientale Microturbina da 60 kw marzo

43 Esempio prosciuttificio Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Calore per stagionatura Motore da 120 kw marzo

44 Economicità della micro-cogenerazione schema di principio Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Costi energetici ( /anno) : Energia Elettrica + Energia Termica Costi energetici con microcogenerazione Differenza dei costi energetici Vantaggio economico Costi energetici in assenza di microcogenerazione Soglia di convenienz a Ore/anno di utilizzazione di energia termica + elettrica La soglia di convenienza è identificabile sulla base delle tariffe Gas/Energia Elettrica e dell andamento orario dei consumi dell impianto marzo

45 Economicità della micro-cogenerazione principali criticità di mercato Uso: aziendale Questo documento contiene informazioni di proprietà di Enel SpA e deve essere utilizzato esclusivamente dal destinatario in relazione alle finalità per le quali è stato ricevuto. E' vietata qualsiasi forma di riproduzione o di divulgazione senza l'esplicito consenso di Enel SpA. Scarsa propensione ad investire da parte delle PMI Pay-back period superiore ai 5 anni: nel settore industriale con un utilizzo inferiore alle ore/anno e nel settore civile Il valore di mercato dei titoli di efficienza energetica, stimato a 60 /TEE, non consente di incentivare l installazione della micro-cogenerazione Accesso ai titoli di efficienza energetica (TEE): con una scheda per l utilizzo nel settore civile con programma di misura per gli utilizzi industriali Certezza degli incentivi non predeterminabile marzo

46 Ulteriori criticità Investimenti notevoli in un settore estraneo al core business dello stabilimento Tempi di ritorno piuttosto lunghi, spesso estranei alla normale ottica di molti mercati Rischi di non mantenimento nel tempo della richiesta di calore Aspettative, più o meno fondate, di una riduzione del prezzo di acquisto dell energia elettrica marzo

47 Grazie Enel.si Pasquale Monti Ingegneria e Attività Dirette - Trading Certificati Roma, Via della Bufalotta 255 Tel marzo

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