Efficienza energetica per l intralogistica tecnologie avanzate per il risparmio energetico

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1 CALBATT WHITE PAPER SOMMARIO Efficienza energetica per l intralogistica. 1 Tecnologia di carica tradizionale...2 Tecnologia HF....3 La tecnologia avanzata CalBatt...4 Conclusioni...5 Efficienza energetica per l intralogistica tecnologie avanzate per il risparmio energetico L industria è sempre più alla ricerca di soluzioni intelligenti per aumentare l'efficienza energetica e ridurre i costi in bolletta. Nel settore dell intralogistica, i costi di ricarica dei carrelli elevatori elettrici possono rappresentare una frazione significativa dei costi di gestione di uno stabilimento. Per questo motivo, i costruttori da tempo sono concentrati nello sviluppo di soluzioni per migliorare l'efficienza dei propri caricabatterie. L'approccio più comunemente usato è quello di sostituire i tradizionali raddrizzatori 50 Hz con caricabatteria ad alta frequenza (HF), che sono generalmente caratterizzati da una maggiore efficienza della sezione elettronica di conversione della potenza, ma che non riducono le perdite di energia nella batteria. Pertanto, anche se ciò rappresenta un passo avanti verso una maggiore efficienza energetica, l'investimento in di solito non risulta redditizio come preventivato. Infatti, i utilizzano tipicamente dei processi di carica standard predefiniti, che non consentono di : adattare la potenza di carica di ogni specifico veicolo alle condizioni effettive della sua batteria, al fine di massimizzare realmente l'efficienza di carica; coordinare in maniera intelligente la carica di tutti i veicoli della flotta attraverso una pianificazione temporale perfetta, al fine di minimizzare i picchi di assorbimento di potenza in base alle specifiche esigenze giornaliere di movimentazione. Per ridurre efficacemente i fabbisogni energetici è quindi necessario impiegare caricabatterie basati su tecnologie avanzate capaci di "cucire" ogni volta un processo di carica perfettamente su misura per ciascun carrello, attraverso una modulazione dinamica intelligente della potenza di carica. Questa esigenza è soddisfatta dalla tecnologia CalBatt, il cui risparmio energetico ed economico è dimostrato attraverso un business case basato su un tipico parco carrelli reale soggetto alle tariffe italiane per l energia elettrica. 1

2 Tecnologia di carica tradizionale un ingente spreco di energia e soldi La tabella 1 riassume le caratteristiche di una delle flotte di veicoli analizzata in termini di: Numero di veicoli; Capacità totale della flotta, intesa come la somma delle capacità energetiche (in kwh) di tutte le batterie dei veicoli della flotta; Numero di ricariche annuali per ogni veicolo; Costi legati all energia, intesi come la somma di tutti i costi variabili (in /kwh) relativi al consumo di energia per la ricarica; Costi legati alla potenza, intesi come la somma di tutti i costi variabili (in /kw/mese) relativi al picco di potenza assorbita dalla rete per effettuare la ricarica del veicolo. Lo studio è stato eseguito considerando dapprima l'uso di raddrizzatori 50 Hz tradizionali con un programma di carica standard predefinito. Come mostrato in figura 1, questo si traduce in un efficienza di carica complessiva attorno al 60% dalla presa elettrica alla batteria, che deriva dai seguenti valori tipici di efficienza: un valore attorno all 80% per l efficienza della conversione di potenza, intesa come rapporto tra l'energia fornita in uscita e quella prelevata dalla rete in ingresso da parte del raddrizzatore; un valore attorno al 75% per l efficienza della batteria, intesa come rapporto tra l'energia realmente immagazzinata nella batteria e quella fornita dal raddrizzatore. I risultati dell'analisi sono riassunti in Tabella 2, che riporta sia i costi legati all energia che quelli legati alla potenza. Come mostrato, l'uso di raddrizzatori 50 Hz tradizionali comporta una spesa annua di circa per caricare una flotta di 35 veicoli. Tabella 1: Caratteristiche della flotta di veicoli Numero di veicoli 35 Capacità totale della flotta (kwh) 660 Numero di ricariche annuali 312 Costi legati all energia ( /kwh) 0,14 Costi legati alla potenza ( /kw/mese) 2,80 Tabella 2: Risultati con raddrizzatori 50 Hz tradizionali Energia totale spesa all anno (kwh) Picco di potenza nella ricarica (kw) 176 Costi annuali legati all energia ( ) Costi annuali legati alla potenza ( ) Costi annuali totali ( ) Figura 1: Valori tipici di efficienza per la tecnologia tradizionale con raddrizzatori 50 Hz 2

3 Tecnologia HF un primo passo in avanti, ma La stessa flotta di veicoli è stata analizzata poi sotto l'ipotesi di sostituzione dei raddrizzatori 50 Hz con comuni impieganti un programma di carica predefinito. Come riportato in Fig. 2, questo permette normalmente di aumentare l'efficienza di conversione di potenza fino a valori attorno al 95%. Tuttavia, l'uso di un programma di carica standard predefinito non consente di migliorare anche l'efficienza della batteria, che rimane a valori attorno al 75%. Di conseguenza, l'efficienza di carica complessiva tipica che ci si può aspettare da un caricabatteria HF standard è attorno al 70%. Inoltre, i normali non sono dotati di una logica di controllo intelligente in grado di favorire un coordinamento intelligente dei processi di carica dell'intera flotta, al fine di ridurre ulteriormente il picco di assorbimento di potenza attraverso una programmazione temporale intelligente dei processi. In base alle considerazioni di cui sopra, l'uso di standard può consentire di ridurre i costi annuali totali a circa (Tabella 3). Questa riduzione dei costi del 14% è certamente un primo passo in avanti, ma è importante sottolineare che, con questo risparmio, i costi tipici dei possono comportare un tempo di ritorno dell investimento di circa 4 anni, che normalmente non è attraente rispetto ai tempi di ritorno di altre misure tipiche per l'efficienza energetica in ambienti industriali. Inoltre, i comuni caricabatterie HF, generalmente gestiscono la carica della batteria "alla cieca", senza tenere conto delle sue caratteristiche reali e provocando un aumento eccessivo della temperatura che tende a ridurre la vita della batteria. Pertanto, è fondamentale adottare una gestione coordinata intelligente della flotta, per superare i limiti dei programmi predefiniti di carica al fine di: aumentare l efficienza e la vita della batteria; ridurre il più possibile il picco di potenza assorbita dalla rete. -14 % di costi rispetto alla tecnologia 50 Hz tradizionale Tabella 3: Risultati con i standard Energia totale spesa all anno (kwh) Picco di potenza nella ricarica (kw) 151 Costi annuali legati all energia ( ) Costi annuali legati alla potenza ( ) Costi annuali totali ( ) Tecnologia HF h 70% Figura 2: Comparazione dei valori di efficienza tipici per le tecnologie 50 Hz e HF standard 3

4 La tecnologia avanzata CalBatt ricarica su misura per la massima efficienza La tecnologia CalBatt è stata sviluppata proprio per rispondere alla forte richiesta di un coordinamento realmente intelligente della ricarica della flotta. Grazie alle caratteristiche uniche dello storage controller NOMOSTOR di CalBatt, sarai in grado di minimizzare i costi di ricarica attraverso una modulazione dinamica della potenza di carica di ogni veicolo in tempo reale. Questo permette di eseguire ogni giorno un processo di carica perfettamente su misura che garantisce: la massimizzazione dei valori di efficienza della batteria (fino al 90%), con il conseguente aumento dell efficienza di carica complessiva fino a valori attorno all'85% e la riduzione della temperatura della batteria durante la carica (che consente di massimizzare la vita della batteria); una programmazione temporale perfetta dei processi di carica volta a minimizzare il picco di potenza assorbita dalla rete. Come mostrato nella Tabella 4, questo può consentire di ridurre i costi totali annuali a circa , con una riduzione dei costi del 21% rispetto ai standard e del 32% rispetto ai raddrizzatori 50 Hz. A seconda del caso specifico, questo può consentire un periodo di payback di 2-3 anni per l'investimento di sostituzione dei caricabatterie dei carrelli, rendendolo attraente al pari di altre misure tipiche di efficienza energetica. -32 % di costi rispetto alla tecnologia tradizionale 50 Hz -21% di costi rispetto alla tecnologia HF standard Tabella 4: Risultati con la tecnologia CalBatt Energia totale spesa all anno (kwh) Picco di potenza nella ricarica (kw) 87 Costi annuali legati all energia ( ) Costi annuali legati alla potenza ( ) Costi annuali totali ( ) Tecnologia HF Tecnologia CalBatt programma pre-definedi charging carica predefinito program h 70% programma di carica su misura h 85% Figura 3: Comparazione dei valori di efficienza tipici per le tecnologie 50 Hz, HF e CalBatt 4

5 Costi annuali ( ) Conclusioni l importanza di investimenti intelligenti Il business case presentato evidenzia i vantaggi di investire per aumentare l'efficienza di carica dei carrelli elevatori elettrici in ambienti industriali. L'analisi, basata su un tipico parco carrelli di 35 veicoli soggetto alle tariffe italiane dell energia elettrica, è stata focalizzata sul confronto tra tre diverse tecnologie di caricabatterie: la tecnologia tradizionale con, caratterizzata da una modesta efficienza della sezione elettronica di conversione della potenza e da programmi di carica standard predefiniti; la tecnologia HF standard, che permette di aumentare l'efficienza della conversione tradizionali di potenza ma che implementa ancora programmi di carica standard predefiniti; la tecnologia CalBatt, che combina gli effetti positivi della tecnologia HF con un innovativa modulazione dinamica della potenza di carica, consentendo la massimizzazione dell'efficienza della batteria ed un coordinamento realmente intelligente dei processi di carica della flotta per ridurre il picco di assorbimento di potenza. I risultati dell'analisi sono riassunti in fig. 4, che mostra come, rispetto ai tradizionali raddrizzatori 50 Hz, i caricabatteria HF possono consentire una riduzione dei costi del 14%, mentre la tecnologia CalBatt può portare ad una riduzione dei costi del 32%. Sulla base dei costi tipici dei, questo significa che l investimento in standard può avere un periodo di payback di circa 4 anni, mentre l'uso di caricabatterie che incorporano gli ottimizzatori della carica CalBatt NomoStor può aumentare la convenienza dell'investimento, con un conseguente periodo di payback di 2-3 anni a seconda della situazione specifica Costi legati alla potenza Costi legati all'energia TRADIZIONALE 50 Hz HF CALBATT Figura 4: Riassunto dei costi dell energia con le tecnologie 50 Hz, HF e CalBatt Uffici Amministrativi Via Repaci, 20, Rende, CS,Italy Sede Operativa: Technest Tech Hub Piazza Vermicelli, Rende, CS, Italy Sito web: Telefono: LinkedIn: CalBatt 5

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