IMPLEMENTAZIONE DEL SERVIZIO AIROPTIMIZER IN CENTRALE DI PRODUZIONE ARIA COMPRESSA NELLO STABILIMENTO DI CARTIERE DEL GARDA (TN)

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1 SEMINARIO ATLAS COPCO: POTENZIALITA DEL RISPARMIO ENERGETICO NEL SETTORE DELL ARIA COMPRESSA, ATTRAVERSO SERVIZI DI CHECK- UP E LE TECNOLOGIE PIU INNOVATIVE IMPLEMENTAZIONE DEL SERVIZIO AIROPTIMIZER IN CENTRALE DI PRODUZIONE ARIA COMPRESSA NELLO STABILIMENTO DI CARTIERE DEL GARDA (TN) RELATORE: S. LUCCHI, DIREZIONE TECNICA DI CARTIERE DEL GARDA Milano, 23 Novembre 2007

2 ARGOMENTI TRATTATI 1. PRESENTAZIONE DELL AZIENDA CARTIERE DEL GARDA 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR OPTIMIZER 4. DESCRIZIONE DEI RISPARMI ECONOMICI CONSEGUITI 5. CONSIDERAZIONI FINALI

3 1. PRESENTAZIONE DELL AZIENDA Cartiere del Garda Anno di fondazione: 1956 Assetto societario: dal 1997 appartenente al gruppo Lecta, con sede in Lussemburgo Settore merceologico: produzione di carta patinata senza legno (woodfree coated) Produzione: 315 kton/y (dati anno 2006) Market share in Italia: 25% Fatturato: 250 mio /y (dati anno 2006) Destinazione della produzione: 2/3 Italia 1/3 Estero N di dipendenti: 600 Estensione stabilimento: ca mq Lectaecta Group Produzione: 1650 kton/y Fatturato: 1415 mio /y N di dipendenti: ca 4.500

4 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA FLUSSO ENERGETICO ATTUALE PROCESSO CARTIERE DEL GARDA ENERGIA ELETTRICA CO 2 ENERGIA PRIMARIA ENERGIA TERMICA RETE ELETTRICA NAZIONALE ENERGIA ELETRICA ENERGIA PRIMARIA CENTRALE DI COGENERAZIONE

5 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA PROFILO DI CONSUMO ENERGETICO DI PROCESSO Consumo di energia primaria (gas naturale): 86 Milioni di Sm 3 /anno 855 GWh/anno Sm 3 /ora medi 90% in generatori di vapore e turbine a gas 10% direttamente nel processo Fabbisogno di energia elettrica (in BT ed in MT): 165 GWh/anno 21 MW medi Fabbisogno di energia termica: Fabbisogno di energia termica: 340 GWh/anno 42 MW medi 82 % vapore a 4bar(a) 10 % vapore a 6bar(a) 8 % vapore a 15bar(a)

6 lug-06 set-06 nov-06 IMPLEMENTAZIONE DEL SERVIZIO AIR OPTIMIZER IN CARTIERE DEL GARDA 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA LA BOLLETTA ENERGETICA DI CARTIERE DEL GARDA VARIAZIONE DEL COSTO GAS NATURALE 1,20 1,00 0,80 0,60 [ /mese - %] 0,40 0,20 0,00 gen-00 mar-00 mag-00 lug-00 set-00 nov-00 gen-01 mar-01 mag-01 lug-01 set-01 nov-01 gen-02 mar-02 mag-02 lug-02 set-02 nov-02 gen-03 mar-03 mag-03 lug-03 set-03 nov-03 gen-04 mar-04 mag-04 lug-04 set-04 nov-04 gen-05 mar-05 mag-05 lug-05 set-05 nov-05 gen-06 mar-06 mag-06 [mesi] 1,20 1,00 0,80 [ /Sm3 - %] ca. 2mio /mese [ /mese - %] [ /Sm3 - %] 0,60 0,40 0,20 0,00

7 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA 2.A INTERVENTI FINALIZZATI AL MIGLIORAMENTO DELLA ATTUALE SISTEMA DI PRODUZIONE DELL ENERGIA SW DI OTTIMIZZAZIONE /KWh el /KWh th RETE ELETTRICA NAZ TARIFFE ORARIE ACQUISTO TARIFFE ORARIE VENDITA Energia Elettrica FORNITURA GAS TARIFFA CENTRALE T.E. Energia Termica PROCESSO LIMITI EMISSIONI IN ATMOSFERA EMISSIONI A LAGO PROTOCOLLO DI KYOTO COSTO CO 2 EMESSA

8 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA 2.B INTERVENTI FINALIZZATI AL MIGLIORAMENTO DEL PROCESSO DI COGENERAZIONE COGENERAZIONE ATTUALE COGENERAZIONE FUTURA: AGPOWER NR. TURBINE A GAS: 4 NR. TURBINE A GAS: 1 NR. GENERATORI DI VAPORE A RECUPERO: 3 NR. GENERATORI DI VAPORE A RECUPERO: 1 NR. TURBINE A VAPORE: 2 NR. TURBINE A VAPORE: 1 NR. GENER.VAPORE BACK-UP MODULANTI: 2 NR. GENER.VAPORE BACK-UP MODULANTE: 0 TEMPERATURA FUMI USCITA CAMINO: C TEMPERATURA FUMI USCITA CAMINO: C UTENZE: PROCESSO DI PRODUZIONE CARTARIA RENDIMENTO ELETTRICO: 25% UTENZE: PROCESSO DI PRODUZIONE CARTARIA TELERISCALDAMENTO CIVILE RENDIMENTO ELETTRICO: 41% RENDIMENTO TERMICO: 46% RENDIMENTO TERMICO: 44% RENDIMENTO GLOBALE: 71% RENDIMENTO GLOBALE: 85%

9 2. PROFILO ENERGETICO DI CARTIERE DEL GARDA 2.C: INTERVENTI FINALIZZATI AL MIGLIORE UTILIZZO DELL ENERGIA CONSUMO ENERGIA PRIMARIA CONTROLLO COMPOSIZIONE DEI PRODOTTI DI COMBUSTIONE INTENSIFICAZIONE DELLA MTZ ED UPGRADE DEI BRUCIATORI OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO CONSUMO TERMICO ELIMINAZIONE PERDITE FLUIDO VETTORE (VAPORE/CONDENSA) UTILIZZO IN CASCATA DELL ENERGIA TERMICA DISPONIBILE LIMITAZIONE DELLE PERDITE TERMICHE (COIBENTAZIONE) OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO CONSUMO ELETTRICO INTERVENTI SU IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE RI-DIMENSIONAMENTO PRINCIPALI UTENZE ELETTRICHE INSTALLAZIONE DI INVERTER PER UTENZE A CARICO VARIABILE GRADUALE SOSTITUZIONE DEI MOTORI A BASSA EFFICIENZA OTTIMIZZAZIONE PRODUZIONE DELL ARIA COMPRESSA OTTIMIZZAZIONE DEL PROCESSO

10 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER PROFILO DEL CONSUMO ARIA COMPRESSA DI STABILIMENTO Fabbisogno di aria compressa strumentale e di servizio: Livello di pressione: 6 / 8 bar(g) Grado di filtrazione: 3 micron Grado di essiccazione: T R =-30 C / +3 C Consumo totale: 66 mio Nm 3 /anno Consumo medio: 8000 Nm 3 /ora Consumo elettrico totale associato: 7 GWh/anno Consumo elettrico medio associato: 850 kw Consumo elettrico di produzione: 4.5% del totale fabbisogno di processo Costo elettrico di produzione: ca /anno

11 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER CRONOPROGRAMMA DELL INTERVENTO Febbraio 2006: servizio Airscan su centrale compressione esistente Maggio 2006: acquisto del sistema ES2000-XX-Modbus Giugno-Agosto 2006: spostamento della centrale di produzione aria compressa e realizzazione di alimentazione e contabilizzazione separata dell aria compressa inviata ai vari reparti di produzione Luglio 2006: modifica pannello controllo dei compressori (Elektronikon MK4) per interfacciamento Modbus Agosto 2006: avviamento della centrale nella nuova configurazione e con nuovo sistema di controllo e monitoraggio integrato Febbraio 2007: valutazione condizioni di garanzia (-3% consumo elettrico) Marzo 2007: certificazione del superamento delle condizioni di garanzia

12 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER VARIAZIONE DEI PARAMETRI OPERATIVI DI CONTROLLO In seguito all implementazione del sistema di controllo ES2000-XX-Modbus i seguenti parametri di controllo sono stati modificati: Prima intervento inserimento in sequenza dei vari compressori, ciascuno attivato/disattivato da proprio pressostato, a copertura di un intervallo di pressione rete da 6.8 fino a 7.5bar Dopo intervento Regolazione della pressione di rete attorno ad un valore di set point impostato a 6.5 +/ bar, ottenuta con sistema ES2000 che avvia/pone a vuoto in modo più opportuno uno dei compressori disponibili

13 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DELLA CENTRALE DI COMPRESSIONE

14 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER CONFIGURAZIONE DELLA NUOVA CENTRALE DI COMPRESSIONE

15 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER CONFIGURAZIONE DELLA NUOVA DISTRIBUZIONE DI STABILIMENTO

16 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER INSERIMENTO DEL SISTEMA ES2000-XX-MODBUS

17 3. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO AIR-OPTIMIZER CONTROLLO E SUPERVISIONE DEL SISTEMA MEDIANTE DCS

18 4. DESCRIZIONE DEI RISPARMI ECONOMICI CONSEGUITI ANDAMENTO CONSUMO DI ARIA COMPRESSA: SET 2006 OTT [knmc/mese] set-06 ott-06 nov-06 dic-06 gen-07 feb-07 mar-07 apr-07 mag-07 giu-07 lug-07 ago-07 set-07 ott-07 MESI IL CONSUMO DI PROCESSO E E VARIABILE INDIPENDENTE DAL SISTEMA DI GENERAZIONE DELL ARIA COMPRESSA

19 4. DESCRIZIONE DEI RISPARMI ECONOMICI CONSEGUITI ANDAMENTO CONSUMO SPECIFICO ELETTRICO: SET 2006 OTT ,14 ATTIVAZIONE AIR OPTIMIZER 0,12 0,1 [kwh/nmc] 0,08 0,06 0,04 0,02 0 ago-06 set-06 ott-06 nov-06 dic-06 gen-07 feb-07 mar-07 apr-07 mag-07 giu-07 lug-07 ago-07 set-07 ott-07 MESI IL CONSUMO SPECIFICO ELETTRICO DI PRODUZIONE E E LA VARIABILE SU CUI HA OPERATO L L AIR OPTIMIZER

20 4. DESCRIZIONE DEI RISPARMI ECONOMICI CONSEGUITI ANDAMENTO COSTO ECONOMICO DI PRODUZIONE: SET 2006 OTT ,0 60,0 50,0 [ k / MESE ] 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 set-06 ott-06 nov-06 dic-06 gen-07 feb-07 mar-07 apr-07 mag-07 giu-07 lug-07 ago-07 set-07 ott-07 MESI NO OPTIMIZER SI OPTIMIZER IL DELTA COSTO CON REGIME SENZA E CON AIR OTPIMIZER DETERMINA IL RITORNO DELL INVESTIMENTO

21 4. DESCRIZIONE DEI RISPARMI ECONOMICI CONSEGUITI CALCOLO DEL RITORNO DI INVESTIMENTO COSTO DI RIFERIMENTO ENERGIA ELETTRICA: 75 /MWh COSTO DI PRODUZIONE ARIA COMPRESSA SENZA AIR OPTIMIZER: 590 k /anno COSTO DI IMPLEMENTAZIONE AIR OPTIMIZER: 30 k COSTO DI PRODUZIONE ARIA COMPRESSA CON AIR OPTIMIZER: 525 k /anno PAY-BACK SEMPLICE DELL INVESTIMENTO AIR OPTIMIZER : < 1 ANNO

22 5. CONSIDERAZIONI FINALI 5.A: INTERVENTI DI PROSSIMA REALIZZAZIONE RIDUZIONE PERDITE NELL IMPIANTO DI DISTRIBUZIONE ALL UTENZA UTENZA: IMPLEMENTAZIONE DI CONTROLLO RILEVAMENTO PERDITE MEDIANTE STRUMENTAZIONE PORTATILE A ANDA DI FREQUENZA (REP.: MANUTENZIONE) MONITORAGGIO CONTINUO DEI CONSUMI DI REPARTO, PER RAPIDO FEED- BACK DELLE AZIONI EFFETTUATE (REPP.: PRODUZIONE E MANUTENZIONE) GRADUALE RIDUZIONE DELLA PRESSIONE DI UTILIZZAZIONE (REPP.: PRODUZIONE E MANUTENZIONE) MODIFICA DEL PROCESSO DI UTILIZZO FINALE DELL ARIA COMPRESSA (REP.: PRODUZIONE) SUDDIVISIONE LINEE ARIA COMPRESSA DI SERVIZIO E DI STRUMENTAZIONE: RIDUZIONE DEL COSTO DI PRODUZIONE (REP. UFFICIO TECNICO) RIDUZIONE DEL COSTO DI TRATTAMENTO (REP. UFFICIO TECNICO)

23 5. CONSIDERAZIONI FINALI 5.B: VANTAGGI NELL APPLICAZIONE DI AIR OPTIMIZER BASSO COSTO TECNOLOGICO DI INTERVENTO: SI E E APPLICATO SU IMPIANTO ESISTENTE SENZA NECESSITA DI MODIFICHE O UPGRADE SULL HW ESISTENTE BASSO COSTO ORGANIZZATIVO DI INTERVENTO: HA COINVOLTO IL SOLO REPARTO TECNICO E NON HA NECESSITATO DI INTERFACCIA CON ALTRI REPARTI DELL AZIENDA FACILITA DI IMPIEGO: CONCETTI DI BASE SEMPLICI, INTERFACCIA IMMEDIATO CON OPERATORI DI CENTRALE PAY-BACK RAPIDO: < 1 ANNO