Efficienza Energetica nella Produzione Industriale

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1 Energy Assessment Method Efficienza Energetica nella Produzione Industriale Valutazione tecnico-economica delle potenzialità di miglioramento POLITECNICO DI MILANO Polo Regionale di Como Enrico Cagno - Guido Sala - Ottavio Grande

2 Energia e Industria 2 Costo Produzioni di Processo: 35% Produzioni Manifatturiere: 25% Rischio Operativo Competitività Internazionale Continuità Produzione Impatto Ambientale Industria: 25 30% Energia Primaria Industria: 45% CO 2 Mondiale

3 Le vie di intervento 3 Efficienza Energetica E.E. Amministrativa Riduzione dei prezzi di acquisto E.E. Operativa Riduzione dei consumi Riduzione spesa energetica

4 L Efficienza Energetica Operativa 4 Enfasi sulla riduzione dei consumi Limitazione degli sprechi Adozione delle migliori pratiche e tecnologie disponibili (BAT) Dove intervenire?? Come intervenire?

5 Caratteristiche Modello di Assessment 5 Utilizzo di un nuovo modello di assessment in grado di evidenziare velocemente le aree in grado di offrire le maggiori potenzialità di miglioramento Modello quantitativo su base economica Misura del gap rispetto a BAT documentate Modularità e Scalabilità Integrazione di aspetti economici e ambientali

6 Il Modello di Assessment

7 Le Unità Funzionali 7 Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Insiemi omogenei dal punto di vista degli impieghi energetici, delle modalità di gestione o della tecnologia Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento Unità Funzionali: Di Servizio Aria Compressa Vapore Illuminazione Di Produzione Reparti/Linee Unità Produttive Sezioni di Impianto Vettori Energetici: Aria Compressa Vapore Illuminazione Risorsa Elettrica/Azionamenti Risorsa Termica Elettrica/Indiretta Risorsa Termica Combustibile Forno Impianto di Refrigerazione

8 Il Modello di Assessment 8 Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Costi Energetici Impatto Ambientale Miglioramento Priorità di Intervento Criticità Miglioramento Priorità di Intervento

9 Il Modello di Assessment Avanzato 9 Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Impatto Ambientale kw tempo Profilo Energetico Profilo Temporale Caratteristiche del Prodotto kwh Profilo di Prodotto Prod.1 Prod. 2 F.U. 1 F.U. 2 F.U. 3 Criticità Miglioramento Priorità di Intervento Costi Ener getici Impatto A mbientale Contratto di Fornitura (Prezzo dell energia) /kwh ore Cr iticità Miglior ameno Priorità

10 Costo Energetico 10 Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento Ciascuna Unità Funzionale deve essere caratterizzata in base al costo associato al consumo energetico I costi possono essere ricavati sulla base di: Misurazioni dirette Stime (potenza di targa, consumi standard, ) Costi Energetici Aria Compressa Illuminazione VETTORI ENERGETICI Vapore Ris. Elettrica Azionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigerazione TOTALE UF U.F. SERVIZIO U.F. PRODUZIONE Aria Compressa Illuminazione Vapore UF Produzione 1 UF Produzione 2 UF Produzione 3 UF Produzione TOTALE VE

11 Impatto Ambientale 11 Unità Funzionali Modello di Assessment Ad ogni fonte energetica è associato un impatto ambientale ed è possibile caratterizzare le Unità Funzionali in base alla criticità ambientale Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Questo può essere eseguito attraverso: Misurazioni dirette e Impact Assessment Stime utilizzando impatti specifici Miglioramento Priorità di Intervento Impatto Ambientale Aria Compressa Illuminazione VETTORI ENERGETICI Vapore Ris. Elettrica Azionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigerazione TOTALE UF U.F. SERVIZIO U.F. PRODUZIONE Aria Compressa Illuminazione Vapore UF Produzione 1 UF Produzione 2 UF Produzione 3 UF Produzione TOTALE VE

12 Criticità 12 Unità Funzionali Modello di Assessment Attraverso l introduzione di due pesi a somma unitaria è possibile tenere conto di entrambi gli aspetti precedentemente descritti Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Strategia basata sui costi Strategia proattiva Miglioramento Priorità di Intervento U.F. SERVIZIO Ari a Compressa I l l um i nazi one Vapor e UF Produzi one 1 Impatto Ambientale U.F. SERVIZIO U.F. PRODUZIONE Ari a Compressa I l l um i nazi one Vapor e UF Produzi one 1 UF Produzi one 2 UF Produzi one 3 UF Produzi one VETTORI ENERGETICI Aria Compressa Illuminaz ione Vapore Ris. Elettrica Az ionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigeraz ione TOTALE UF Impatto Ambientale TOTALE VE Criticità VETTORI ENERGETICI Aria Compressa Illuminaz ione Vapore Ris. Elettrica Az ionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigeraz ione U.F. PRODUZIONE U.F. U.F. PRODUZIONE SERVIZIO TOTALE UF Costi Energetici UF Produzi one 2 UF Produzi one 3 UF Produzi one VETTORI ENERGETICI Aria Compressa Illuminaz ione Vapore Ris. Elettrica Az ionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigeraz ione TOTALE UF Costi Energetici TOTALE VE Ari a Compressa I l l um i nazi one Vapor e UF Produzi one 1 UF Produzi one 2 UF Produzi one 3 UF Produzi one Criticità TOTALE VE

13 Miglioramento 13 Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Impatto Ambientale Ha lo scopo di valutare quale sia il livello di adozione delle migliori pratiche e tecnologie disponibili BAT Criticità Miglioramento Priorità di Intervento Checklist di indagine Gap Analysis Miglioramento Potenziale Stato dell impresa

14 Le Checklist 14 Obiettivo: valutare il livello di implementazione delle BAT Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento La temperatura di ingresso dell'aria nel compressore: E stata accuratamente scelta in modo che venga sempre utilizzata l aria alla min. temp. disp. L aria viene prelevata sempre dall esterno L aria viene prelevata sempre dai locali interni L aria viene prelevata dal locale dedicato in cui sono presenti solamente i compressori Le checklist sono state sviluppate in modo da ottenere: Analisi veloce ed efficace Raccolgono tutti i principali interventi di efficienza energetica Struttura modulare Una checklist per ogni vettore energetico Valutazione quantitativa su base economica Punteggi a domande e risposte Oggettività Risposte chiuse

15 Risultati Quantitativi 15 Per ottenere un risultato quantitativo sono stati assegnati: Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento Punteggi alle risposte In modo proporzionale all implementazione della misura correttiva collegata a ciascuna domanda Punteggi alle domande Basandosi su un database contenente i dati economici di oltre visite aziendali (per un totale di oltre interventi di efficienza energetica) sono stati elaborati degli indici rappresentativi della redditività attesa di ciascun intervento La temperatura di ingresso dell'aria nel compressore: E stata accuratamente scelta in modo che venga sempre utilizzata l aria alla min. temp. disp. L aria viene prelevata sempre dall esterno L aria viene prelevata sempre dai locali interni L aria viene prelevata dal locale dedicato in cui sono presenti solamente i compressori

16 Miglioramento 16 Unità Funzionali Modello di Assessment Costo Energetico Definiti i pesi delle domande e ottenute le risposte dalle checklist, è possibile giungere ad un indice numerico per ogni Unità Funzionale che indicherà il margine di miglioramento disponibile Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento Miglioramento Aria Compressa Illuminazione VETTORI ENERGETICI Vapore Ris. Elettrica Azionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigerazione TOTALE UF U.F. SERVIZIO U.F. PRODUZIONE Aria Compressa Illuminazione Vapore UF Produzione 1 UF Produzione 2 UF Produzione 3 UF Produzione TOTALE VE

17 Priorità di Intervento 17 Criticità Aria Compressa Illuminaz ione VETTORI ENERGETICI Vapore Ris. Elettrica Az ionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigeraz ione TOTALE UF Miglioramento Aria Compressa Illuminaz ione Vapore VETTORI ENERGETICI Ris. Elettrica Az ionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigeraz ione TOTALE UF Unità Funzionali Modello di Assessment U.F. U.F. PRODUZIONE SERVIZIO Ari a Compressa I l l um i nazi one Vapor e UF Produzi one 1 UF Produzi one 2 UF Produzi one 3 UF Produzi one Criticità U.F. U.F. PRODUZIONE SERVIZIO Ari a Compressa I l l um i nazi one Vapor e UF Produzi one 1 UF Produzi one 2 UF Produzi one 3 UF Produzi one Miglioramento Costo Energetico TOTALE VE TOTALE VE Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento U.F. SERVIZIO U.F. PRODUZIONE Priorità di Intervento Ari a Compressa I l l um i nazi one Vapor e UF Produzi one 1 UF Produzi one 2 UF Produzi one 3 UF Produzi one TOTALE VE VETTORI ENERGETICI Aria Compressa Illuminaz ione Vapore Ris. Elettrica Az ionamenti Ris. Termica Elettr/Indiretta Ris. Termica Combustibile Forno Refrigeraz ione TOTALE UF Priorità di Intervento

18 Priorità di Intervento 18 Unità Funzionali Modello di Assessment Il risultato di ogni Unità Funzionale non è semplicemente un valore unico, ma è costituito da tre contributi differenti Costo Energetico Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento I.P. = Ripristino Ottimizzazione Innovazione

19 Tempi di Analisi 19

20 Caso Studio

21 Esempio Caso Studio 21 Produzione di contenitori in materiale plastico (PVC e PP) per soffiaggio e stampaggio. Fatturato annuo: Numero dipendenti: 15 Incidenza Costi Energia/Costi Produzione: 10% Incidenza Costi Energia/M.O.N.: 28%

22 Esempio Caso Studio 22

23 Esempio Caso Studio 23 Costi Energetici Impatto Ambientale Suddivisione azienda in: 3 U.F. di impianti di servizio 3 U.F. di impianti di produzione Criticità Miglioramento Potenza installata [kw] Funzionamento annuo [h/anno] Fattore di utilizzo Costo annuo [!] Priorità di Intervento Aria compressa Illuminazione UF Soffiaggio UF stampaggio Elettrico Termico Ventilatori Elettrico Termico UF Granulazione-macinazione Granulatrice Granulatrice Mulino TOTALE

24 Esempio Caso Studio 24 Costi Energetici Impatto Ambientale Suddivisione azienda in: 3 U.F. di impianti di servizio 3 U.F. di impianti di produzione Criticità Miglioramento Priorità di Intervento

25 Esempio Caso Studio 25 Un primo importante risultato è la ripartizione dei costi energetici tra le diverse unità funzionali

26 Esempio Caso Studio 26 Costi Energetici Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento

27 Esempio Caso Studio 27 Costi Energetici Impatto Ambientale Criticità Miglioramento Priorità di Intervento

28 Esempio Caso Studio 28

29 Esempio Caso Studio 29 Innovazione Ottimizzazione Ripristino

30 Esempio Caso Studio 30 Analisi Orizzontale

31 Esempio Caso Studio 31 Analisi Verticale

32 Esempio Caso Studio 32 Interventi di ripristino delle condizioni operative Aria Compressa: ricerca sistematica delle perdite Soffiaggio: isolamento termico insufficiente

33 Esempio Caso Studio 33 Interventi di ottimizzazione delle condizioni operative Aria Compressa: differente logica di manutenzione e utilizzo dell aria ad una pressione inferiore Soffiaggio e Macinazione/Granulazione: differente logica di manutenzione

34 Esempio Caso Studio 34 Interventi di innovazione Soffiaggio: sostituzione delle macchine (mancanza di motori ad alta efficienza, inverter, di trasmissioni ad alta efficienza e dispositivi di spegnimento automatico) Macinazione/Granulazione: utilizzo di motori e trasmissioni ad alta efficienza

35 Confronto PMI-GI 35 Innovazione Ottimizzazione Ripristino GI Tessile

36 Confronto PMI-GI 36 Innovazione Ottimizzazione Ripristino PMI Stampi Vs. GI Tessile

37 Conclusioni 37 Nelle diverse applicazioni fin qui eseguite, il metodo ha riscosso consensi per quanto riguarda: Velocità Flessibilità Valutazione Tecnico-Economica Approccio Sequenziale Impatto Ambientale