Variabilità della domanda

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2 Variabilità della domanda La domanda d aria nelle applicazioni industriali è molto spesso variabile. Raramente si ha una richiesta costante dell utenza. Da una ricerca fatta in Belgio è emerso che solo 12% dei compressori lavora a fronte di una domanda pressochè costante. Nell 88% dei casi si ha una elevata variabilità

3 Variabilità della domanda: misurazioni In base a 184 misurazioni effettuate in Belgio nel Air Demand Profile n 1 Air Demand Profile n Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Air Demand Profile n :15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 0:00 Capacity in l/s 0:15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 0:00 0:15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 0:00 Capacity in l/s Capacity in l/s Time Time 88 % 12 % Il carico medio determina il consumo di energia del compressore Time Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Il carico massimo determina la scelta del compressore

4 Variabilità della domanda: Es. Produzione PET La domanda è somma di molte componenti: Richiesta d'aria Aria per soffiaggio Funzione del lotto di produzione Aria per tappatrici Aria per servizi Tempo Tappatrici Servizi Soffiaggio Totale

5 Conseguenze della variabilità A fronte della variabilità della domanda emergono due fondamentali necessità: 120 Air Demand Profile n 1 Scegliere la taglia del compressore sul carico max anche se il consumo è proporzionale al carico medio Capacity in l/s Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Introdurre una modalità di regolazione per gestire il funzionamento ai carichi parziali 0 0:15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 Time 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 0:00

6 La risposta della tecnologia Le principali forme di regolazione storicamente utilizzate per ovviare al problema sono di origine meccanica: 120 Air Demand Profile n 1 Funzionamento Load / No Load Capacity in l/s Sunday Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Regolazione a slide (compressore a vite) 0 0:15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 Time 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 0:00

7 La risposta della tecnologia Entrambe le forme di regolazione permettono di regolare la portata e superare il limite meccanico del numero di avviamenti e fermate del compressore. Sono soluzioni apparentemente poco costose ma.. Entrambe risultano Energeticamente inefficienti

8 La soluzione: regolazione ad inverter L idea: adattare in tempo reale le performance del compressore alle necessità della applicazione Massimo risparmio energetico Semplificazione impiantistica Semplicità di regolazione Riduzione della manutenzione Riduzione del rumore Elevate performances nel gestire più compressori Maggiore Affidabilità dell impianto

9 Cosa è un inverter? Convertitore di frequenza U line U DC U out

10 Risparmio energetico su Compressori Power and Torque Coppia Potenza Coppia = Costante Potenza Velocità Speed (%)

11 1/3 Risparmio da dove nasce. Nel funzionamento Carico/Scarico il motore del compressore continua a funzionare anche quando non è necessario assorbendo una percentulale non irrilevante di potenza: Misurazioni di laboratorio fatte su compressori vite Fino al 25% per un compressore vite Fino al 15% per un compressore a pistoni

12 2/3 Risparmio da dove nasce. Misurazioni di laboratorio fatte su compressori vite Con l inverter il compressore elabora la sola portata necessaria, fermandosi nel momento in cui non è richiesta portata dall utenza. Eventuali fasi a scarico saranno a velocità minima con assorbimenti estremamente ridotti La potenza assorbità sarà proporzionale al carico! Il compressore non risulterà mai sovradimensionato al cambiare dei lotti produttivi Il compressore lavora a Cos ϕ prossimo all unità, riducendo l energia reattiva assorbita, dunque la necessità di investire per il rifasamento dell utenza

13 3/3 Risparmio da dove nasce. Con l inverter ulteriore risparmio si ottiene dalla precisione di mantenimento del setpoint di pressione ( 0,2 bar anzichè 0,5 della logica Carico/Scarico) Questo può significare un risparmio ulteriore fino al 3% (da testare in impianto) Misurazioni di laboratorio fatte su compressori vite La riduzione delle perdite durante il funzionamento parziale comportano un ulteriore risparmio fino al 2% ( da testare in impianto)

14 ABB CompressorSave. ABB CompressorSave Permette di stimare l ordine di grandezza del risparmio energetico Valuta il tempo di payback dell investimento Valuta il valore attuale dell investimento Stima l energia reattiva risparmiata Permette di valutare la riduzione dell impatto ambientale (emissioni CO2)

15 Quantificazione del risparmio. Ipotesi: Assorbimenti proporzionali alla portata Non più cicli a scarico del compressore con inverter ABB CompressorSave

16 Dati sull energia in Italia ASHRAE 2002 Prezzo dell energia: 20 60% superiore alle altre nazioni europee Il consumo energetico aumenta del 2 3% ogni anno Le centrali elettriche italiane sono vecchie e offrono scarsa resa

17 ...Estate 2003

18 Risparmi possibili: Es. produzione del PET Nella produzione del PET l inverter è ad oggi il viecolo migliore per raggiungere alti standard di efficienza energetica! I costi energetici di funzionamento rappresentano, infatti, più del 70% dei costi del ciclo di vita del compressore standard Il risparmio energetico teorico fino al 30%

19 Semplificazione impiantistica Possibile eliminazione della trasmissione tramite cinghia e pulegge Possibilità di ridurre la taglia del compressore con funzionamento a 60 Hz Nessun avviatore stella/triangolo Nessun extracosto per dimensionare l impianto sui picchi di corrente Nessun banco di rifasamento

20 1/2 Semplicità e precisione di regolazione Massima precisione nel controllo della pressione grazie ad una precisa regolazione PID Le oscillazioni nel controllo della pressione sono ridotte garantendo ulteriore risparmio energetico (il mantenimento del setpoint è più preciso) La precisione nel controllo permette una maggiore qualità del prodotto finito grazie alla stabilità del processo

21 2/2 Semplicità e precisione di regolazione Riduzione della banda di pressione di lavoro (Pmax-Pmin) Il processo risulta più stabile Non più eccessive riduzioni di pressione nel sistema Ulteriore risparmio energetico I tempi di funzionamento senza carico sono ulteriormente ridotti

22 Riduzione della manutenzione Eliminazione degli stress in avvio e fermata sulle componenti (cinghie, cuscinetti...). Conseguente riduzione della necessità di manutenzione Eliminazione parti meccaniche in movimento che necessitano manutenzione periodica Non più limiti sul numero di avvi e fermate Velocità media più bassa, dunque minor usura complessiva del sistema Tempi di fermata ridotti, dunque minor problemi da fasi di fermo Funzionamento permanente, dunque affidabilità

23 Riduzione del rumore L inverter permette di ridurre la rumorosità dell impianto funzionando a portate ridotte Saltando frequenze critiche, di risonanza, si possono eliminare vibrazioni propagabili nell impianto

24 1/2 Performance con più compressori L inverter è in grado di gestire più compressori sullo stesso impianto, uno in regolazione, gli altri ON/OFF I compressori ON/OFF saranno ad alte performance, quello ad inverter garantirà elevate prestazioni e seguirà le irregolarità della domanda Con un solo inverter si ottimizza la capacità di tutto il sistema Minor investimento iniziale

25 2/2 Performance con più compressori L inverter è in grado di gestire l avvio di più compressori presenti nello stesso sistema L inverter porterà il primo compressore a 50 Hz, Lo bypasserà sulla rete dopo averlo sincronizzato con questa. Sarà nuovamente disponibile per gestire un nuovo compressore

26 Soluzione ABB Un unico fornitore per motori ed inverter: Massima compatibilità tra inverter e motore Massima efficienza nel range di regolazione Assoluta compatibilità EMC Assistenza qualificata in tutto il mondo

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