Atlas Copco Italia Divisione Compressori 1a Conferenza Nazionale su Chimica ed Energia: "La chimica come solutions provider per la gestione efficiente e innovativa del fattore energetico" Auditorium di Federchimica Milano, 18 e 19 Ottobre 2010 Luca Bicchierini
"Uso razionale dell energia per la produzione di aria compressa nell industria chimica, applicazioni innovative e periodi di ritorno dell investimento" 2 Premesse Il prodotto: il compressore d aria e le sue applicazioni Principali aree di intervento per la riduzione dei consumi e potenziale risparmio nei sistemi ad aria compressa L audit energetico Il controllo dei compressori a velocità variabile - VSD Recupero del calore di raffreddamento dei compressori Nuove soffianti ad alta efficienza per trattamento acque e trasporto pneumatico L impatto dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE o certificati bianchi) Case History luca.bicchierini@it.atlascopco.com
Il Gruppo Atlas Copco Un leader mondiale nelle forniture di soluzioni per la produttivita industriale. Prodotti e servizi che vanno dai sistemi di compressione di aria e di gas, i generatori, alle macchine per le costruzioni e per miniere, agli utensili industriali e ai sistemi di assemblaggio, fino ai relativi servizi di assistenza e noleggio. In stretta collaborazione con clienti e partner industriali, Atlas Copco offre soluzioni sostenibili per una maggiore produttivita attraverso prodotti e soluzioni innovativi. Con la Direzione in Svezia, il Gruppo ha una presenza globale in piu di 170 paesi nel mondo. Nel 2009 Atlas Copco aveva 30.000 dipendenti e ricavi per circa 6 miliardi di euro 3
Applicazioni Industria meccania Industria chimica e petrolchimica Navale & off-shore Industrie alimentari Costruzioni PET Trasporto pneumatico
Utilizzo dell aria compressa nell industria Fino al 40% di tutta l energia elettrica impiegata da una industria L aria compressa in Italia, assorbe circa l 11% di tutta l energia impiegata per usi industriali Il 32.9 % potrebbe essere risparmiato. Enormi potenziali tecnici ed economici di risparmio Fonte: Compressed air systems in the European Union, 2001, studio del Fraunhofer Institute, ADEME, ECE, Università degli studi dell Aquila 5
Risparmi potenziali per il sistema Fonte: Il Programma Europeo Motor Challenge Motorizzazioni Risparmio % Motori ad alta efficienza Corretto dimensionamento Variatori di velocità Trasmissioni più efficienti 2-8 1-3 10-50 2-10 Sistemi ad aria compressa Sistemi di ventilazione 33 17.5 http://motorchallenge.casaccia.enea.it/ 6
Nel 2008 il consumo di energia elettrica in Italia per uso industriale è stato di 151.367 GWh* Consumo italiano di energia elettrica per uso industriale (GWh mln kwh) Percentuale media destinata alla produzione di aria compressa (11%) (GWh) Risparmio potenziale nei sistemi ad aria compressa (33%) (GWh) 151.367 16.650 5.495 Pari all energia prodotta da una centrale a ciclo combinato (2x380 MW) Piano di azione italiano per l efficienza energetica: obiettivo di risparmio entro il 2016 (GWh) per il settore industria Quota dell obiettivo ottenibile con il potenziale di risparmio relativo all aria compressa 21.537 25% Pari a 5 volte l energia prodotta in Italia nel 2009 da fonte fotovoltaica (1.000 GWh) (16.650-5.495) x 94% x 30% = stima del calore recuperabile per usi termici, pari a circa 3.145 GWh 7 * Fonte:http://www.terna.it/default/Home/SISTEMA_ELETTRICO/statistiche/consumi_settore_merceologico.aspx
Energia Il ciclo di vita (Life Cycle Cost) di un compressore: i costi energia >70% 33% il potenziale di risparmio manutenzione investimento Strumenti di diagnosi MB lite MB lite Plus - Airscan Tecnologie disponibili Compressori VSD Sistemi ES - AirOptimizer AirConnect Energy recovery Essiccatori ES VSD Motori EFF1 > IE2 8
Diagnosi energetico gestionali Obbiettivi Avere una più chiara consapevolezza dell energia coinvolta nella produzione di aria compressa; Individuare e quantificare le potenzialità di risparmio 9
I costi dell energia elettrica in Europa e in Italia Euro/kW h 2007 2008 2009 European Union (27 countries) 0,0835 0,0905 0,0934 Euro area (EA11-2000, EA12-2006, EA13-2007, 0,0850EA15-2008, 0,0926 EA16) 0,0964 Belgium 0,0841 0,0959 0,1009 Germany (including ex-gdr from 1991) 0,0870 0,0958 0,1005 Spain 0,0832 0,0865 0,0944 France 0,0529 0,0573 0,0654 Italy 0,1335 0,1279 Netherlands 0,0890 0,0955 0,1015 Poland 0,0693 0,0814 0,0824 Portugal 0,0687 0,0812 0,0836 Finland 0,0559 0,0626 0,0661 Sweden 0,0553 0,0653 0,0596 United Kingdom 0,0982 0,0945 0,0959 Norway 0,0641 0,0668 0,0680 Fonte:Eurostat Prezzo dell energia per utenze industriali con consumi annui compresi fra 2.000 MWh e 20.000 MWh. Prezzi in Euro per kwh IVA non inclusa. http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/energy/data/database 10 Prezzo medio 2009 per utenze industriali con consumi > 150.000 MWh (0,089 Euro/kWh)
Varie tipologie di audit energetici MB lite 1. Misura degli assorbimenti elettrici di tutti i compressori 2. Deduzione della portata dalla misura degli assorbimenti elettrici 3. Stima del risparmio derivante dall introduzione di compressori funzionanti a velocità variabile MB lite Plus 1. Misura in continuo della portata e della pressione 2. Misura spot parametri elettrici di tutti i compressori (BT 380-400 V - Corrente, Cosfi, Voltaggio, Potenza attiva) 3. Stima del risparmio derivante dall introduzione di compressori funzionanti a velocità variabile Airscan 1. Misura in continuo della portata e della pressione 2. Misura in continuo dei parametri elettrici di tutti i compressori (BT 380-400 V - Corrente, Cosfi, Voltaggio, Potenza attiva) 3. Precisa quantificazione dei risparmi derivanti dall impiego di compressori VSD, essiccatori a risparmio energetico, energy recovery e di ulteriori tecnologie disponibili 11
Aree di intervento vs risposte tecnologiche Sistemi ES Airoptimizer Retrofit MKIV- settaggio di due pressioni Airscan Airnet - Workplace Compressori VSD Reducing air leaks Overall system design Recovering waste heat Adjustable speed drives All other measures Energy Recovery MB lite - Airscan Fonte: SAVE Programme XVII/4.1031/Z/98-266 12
Principi di funzionamento N = 2 x f x 60 p N= velocità di sincronismo giri/min (il motore ruota sempre a velocità da 1 al 5% inferiore della velocità di sincronismo del campo magnetico) f = frequenza di rete (Hz) p = numero di poli del motore 13
Funzionamento di un compressore VSD Trasduttore di pressione Domanda di aria Aria fornita Frequenza Potenza assorbita 0 % Tempo Velocità motore Aria e velocità 14
Potenze assorbite Compressore VSD Compressore Carico/Vuoto 15
Perché si risparmia con il VSD 100 90 potenza PC [%] 80 70 60 50 Carico/vuoto Load/no load Risparmio energetico energy savings 40 30 20 VSD 10 0 0 12.5 25 40 50 60 75 80 100 FAD [%] portata 16
AIRScan TM La simulazione - Case History Cliente Consumo base (kwh) Settimana Intervento Consumo Simulato (kwh) Settimana Risparmio (kwh) Settimanali Risparmio (Euro) (48s e 0,1279 Euro/kWh) Investimento (Euro) Tempo ritorno investimento (anni) Cliente A 296.110 Settaggi pressioni 287.094 9.016 55.300 0 Cliente B 101.400 ZR315VSD 81.800 19.600 120.300 230.000 2 anni Cliente C Valutazione perdite rete 6.360 (perdite) 39.000 (20% - 7.800) 2.000 + 5.000 0,9 anno Cliente D 147.962 ES - Airoptimizer 140.487 7.475 45.800 35.000 0,8 anno 15.000 0,3 anno 17
Energy Recovery Recupero del calore di raffreddamento dei compressori Potenza assorbita 100% Sistema integrato Perdita per irraggiamento 2% Energia recuperabile 94% Calore restante nell aria compressa 4% Recupero energetico della potenza elettrica, fino al 94% per i compressori lubrificati e 100% per gli oil free, sotto forma di acqua calda a 85-90 C per usi sanitari, riscaldamento ambienti e impiego di processo 18
Recupero di Energia Riutilizzare il calore generato nel processo di compressione risparmiando energia preziosa sotto forma di acqua calda Il calore viene prelevato dal circuito dell'olio del compressore, per mezzo di speciali scambiatori di calore olio/acqua e trasmesso all'acqua da riscaldare. L'olio viene così raffreddato dall'energy Recovery sfruttando integralmente la sua potenzialità. 19
Le tecnologie disponibili Compressori della serie ZR in esecuzione atta al recupero di calore attraverso l acqua di raffreddamento (versione Energy Recovery ER) 20
Le tecnologie disponibili Compressori della serie ZR in versione Energy Recovery ER) Docce ZR Energy recovery Caldaie Riscaldamento ambienti 21
Energy Recovery - Sinterama Sandigliano (BI) ZR 400 ZR 400 ZR 400 Sala compressori composta da N 4 ZR400 (compressori oil free raffreddati ad acqua con potenza nominale di 400 kw) di cui uno in esecuzione atta al recupero di calore attraverso l acqua di raffreddamento (versione Energy Recovery ER) ZR 400 ER Dal 2000 il calore di recupero viene utilizzato per riscaldare l acqua a 68 C inviata poi ad aerotermi che provvedono da ottobre ad aprile al riscaldamento dei magazzini e di alcuni reparti produttivi 22
Energy Recovery - Sinterama Sandigliano (BI) (le motivazioni della scelta e i risparmi realizzati) Tipologia risparmio Potenza recuperabile (kw) TEP annui risparmiati Risparmio Euro/anno stimato Energia termica 287 98* 40.700* * 4000 ore/anno ZR 400 ER 23
Energy Recovery - GlaxoSmithKline - Verona Audit Energetico ZR 160 VSD ER 1) Compressore oil free 160 kw azionato a velocità variabile (VSD) 2) Unità in esecuzione atta al recupero di calore attraverso l acqua di raffreddamento (versione Energy Recovery - ER) 24
Energy Recovery - GlaxoSmithKline Verona (le motivazioni della scelta e i risparmi attesi) Tipologia risparmio Potenza recuperabile (kw) Risparmi settimali (kwh) TEP annui risparmiati Risparmio Euro/anno stimato Energia elettrica 4.239 38* 24.400* Energia termica 90 62** 25.500** * 48 settimane/anno ** 8000 ore/anno ZR 160 VSD ER 25
La bassa pressione Atlas Copco A cosa serve l aria nei processi chimici? Energy Air L aria è utilizzata per muovere Conosciuto anche come Motive Air (trasporto pneumatico) Process Air L aria è utilizzata come elemento chimico per generare una reazione (ossidazione biologica desulfurizzazione gas - solfonazione) 26
I motivi dell inefficienza dei lobi Lavoro di compressione soffiante a lobi Lavoro di compressione soffiante a vite o centrifuga pressione pressione P 2 2 P 2 3 2 P 1 1 Lavoro di compressione P 1 1 Lavoro di compressione V Volume V Volume LA GAMMA ZS soffianti a vite LA GAMMA ZB soffianti centrifughe 27
28 Il risparmio Atlas Copco CERTIFICATO Nuove soffianti ad alta efficienza per trattamento acque e trasporto pneumatico www.efficiencyblowers.com Una nuova soffiante a vite (ZS+) rispetto ad una tradizionale soffiante a LOBI, garantisce un risparmio energetico fino al 35% a parità di pressione e portata d aria erogata.
Perché gli investimenti si ripagano da soli Il risparmio paga l investimento I risparmi individuati grazie ai servizi di diagnosi energetica e conseguiti grazie alle tecnologie efficienti (in particolare i compressori VSD) consentono di ripagare in parte o completamente l investimento, che diviene quindi accessibile anche in caso di diverse destinazioni/assenza di risorse finanziarie per il loro acquisto Esempio: il compressore che si ripaga da solo 1. L effettuazione di un Airscan presso un nostro importante cliente ha evidenziato che l introduzione di un compressore ZRVSD, avrebbe comportato un risparmio di circa 70.000 Euro/anno > (5.833 Euro/mese). 2. Al cliente è stato proposto l utilizzo della macchina attraverso la formula commerciale della LOM (Locazione Operativa con Manutenzione), ad un canone mensile per 5 anni di 5.800 Euro/mese. 29
Grazie all Audit si può accedere ai progetti a consuntivo Decreti Ministeriali del 20/07/2004 - per l incremento dell efficienza energetica negli usi finali di energia (2 Decreto). Audit energetico Compressore VSD Progetto a consuntivo (maturazione di TEE/certificati bianchi) Misurazioni Ex-post Ex-ante Risparmio annuale = 1.300.000 kwh Risparmio annuale = 1.300.000 kwh (1.300.000 x 0,08) = 104.000 Euro annui stimati con l Airscan 1.300.000 x 0,187/1000 = 243 tep = 243 TEE 19.440 Euro anno per 5 anni* ZR 700 VSD Proposta di progetto a consuntivo effettuata all AEEG dalla ESCO di fiducia del cliente *nell ipotesi di valore di un certificato bianco pari a 80 Euro 30
Vantaggi per l impresa 1. Significativi risparmi di energia elettrica e di metano 2. Possibilità di accedere ai benefici derivanti dall ottenimento di Titoli di Efficienza Energetica (o cerificati bianchi) progetti > 100 TEP se presentati da una ESCO o 200 TEP se presentati da un Energy Manager (nostro supporto in fase di scelta della ESCO e accompagnamento nella definizione del progetto) 3. Di ausilio anche per l'ottenimento delle certificazioni: 4 ISO 14001 - Sistema di Gestione ambientale 4 EN 16001 - Sistema di Gestione dell energia La norma EN 16001 riduce i costi energetici delle aziende che la implementano 31
Il nostro impegno per una produttivita sostenibile 32