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Approccio integrato per la gestione energetica nel settore

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Approccio integrato per la gestione energetica
nel settore industriale ed in particolare
delle materie plastiche
ESA Italia - Patrizio Nonnato
Efficienza Energetica
chi siamo, cosa facciamo
ESA ITALIA è una Società che opera sull'intero territorio nazionale.
Grazie all’esperienza ventennale maturata dai Soci in primarie Aziende
nazionali ed internazionali è in grado di offrire ai propri Clienti, serietà e
competenza nei settori dell’energia, della sicurezza e dell’ambiente con
competenze ingegneristiche, giuridiche ed economiche.
Il team di ESA ITALIA è costituito inoltre da Collaboratori altamente qualificati
provenienti principalmente dal mondo delle professioni e del management. In
questo modo riusciamo a predisporre servizi e soluzioni altamente qualificati
per le varie esigenze dei nostri Clienti.
Occupandoci di energia ed ambiente abbiamo sviluppato nel tempo, per i
nostri clienti, soluzioni coerenti con la sostenibilità energetica ed ambientale
impegnandoci con costanza nell'innovazione e nello sviluppo.
La Società è stata accreditata quale Società Servizi Energetici, presso il GSE
per l’ottenimento dei Titoli di Efficienza Energetica.
Il costante sviluppo delle competenze ci ha permesso di avviare un servizio
per la formazione professionale “ESAcademy” nei settori di competenza che è
rivolto a professionisti, enti ed aziende.
Il nostro mercato è rappresentato principalmente dal mercato Corporate
costituito da Utility, Imprese Pubbliche e Private, Enti Pubblici, Associazioni
di categoria.
Inoltre offriamo servizi specialistici di energy management anche per il
mercato Retail.
Efficienza e risparmio
energetico
ƒCertificazioni
ƒAudit energetico
ƒTEE
Mercato energia
ƒContrattualistica
ƒTrading gas & power
Formazione
ƒSicurezza
ƒEnergia
ƒManutenzione
FER
ƒImpianti
ƒO&M
Gestione reti intelligenti
ƒMonitoraggio
ƒSmart metering
Innovazione
ƒSmart grid
Comunicazione
ƒIniziative di sostenibilità
energetica ed ambientale
Efficienza Energetica
la competitività
della filiera italiana della plastica
….. si confronta con alcune
sfide strategiche:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
La trasformazione dell’industria
chimica e i conseguenti impatti sulla
competitività della filiera della
plastica.
La gestione del fine vita dei prodotti in
plastica.
La crescente competizione “esterna”
(intra ed extra-UE).
Il contesto-Paese e la sua visione di
politica industriale.
I gap competitivi, come il costo
dell’energia e della logistica.
La cattiva informazione dell’opinione
pubblica sul reale valore della
plastica, che alimenta pregiudizi e
rende difficoltose le scelte
Fonte: Studio Ambrosetti 12/2013
L’incidenza media del costo dell’energia elettrica sul fatturato per
le aziende della manifattura di prodotti in plastica è pari al 6% e
raggiunge il doppio (circa il 12%) nel caso delle aziende del
riciclo e della selezione di rifiuti plastici.
Efficienza Energetica
le 7 priorità della Strategia Energetica Nazionale
Fonte: Strategia Energetica Nazionale 03/2013
1 tep = 11630 kWh termici o 5348 kWh elettrici
Efficienza Energetica
approccio sistemico e miglioramento continuo
energy policy
pianifica
nel tempo .....
- 8% senza monitoraggio e manutenzione
- 12% senza regole e controllo
mgmt
review
realizza
ed opera
audit
controlla
misura
previeni e
mantieni
Fonte: White paper Frost & Sullivan “Energy Management for Industry”
Efficienza Energetica
le aree di intervento
In generale, incrementi di efficienza possono ottenersi in due aree ben distinte
sia dal punto di vista operativo che concettuale:
1. i servizi di stabilimento
2. il processo produttivo
I servizi di stabilimento comprendono tutte le impiantistiche di supporto al
processo; i risparmi energetici sui servizi di stabilimento sono così tipici che
non è stato complesso pubblicare schede standardizzate per l’ottenimento di
Certificati Bianchi, essendo le tipologie di impianto e gli algoritmi di calcolo dei
risparmi sufficientemente prevedibili
La seconda area di intervento in contesti industriali è quella del processo
produttivo. In quest’area è molto più difficile la tipizzazione poiché i processi
produttivi sono numerosi e diversi, così come le relative impiantistiche e le
corrispondenti modalità gestionali.
Efficienza Energetica
i consumi nel processo di produzione delle plastiche
Illuminazione, 6.2%
Servizi ausiliari
% ripartizione consumi energetici
UTA, 6.0%
produzione , 10.2%
Centrale Frigorifera,
29.2%
Confezionamento,
13.2%
Macinazione, 14.0%
Fonte: attività di audit su cliente
Estrusione, 21.2%
UTILIZZI
Centrale Frigorifera
Estrusione
Macinazione
Servizi ausiliari produzione
Confezionamento
UTA
Illuminazione
Totale
%
29,2%
21,2%
14,0%
10,2%
13,2%
6,0%
6,2%
100,0%
MWh
20.294
14.734
9.730
7.089
9.174
4.170
4.309
69.500
TEP
3.795
2.755
1.820
1.326
1.716
780
806
12.997
Efficienza Energetica
le aree di intervento
opportunità di risparmio energetico disponibili per qualunque branca produttiva
ƒarea elettrica
ƒ l’ottimizzazione del rifasamento e della sezione dei cavi, nonché l’uso di trasformatori a
basse perdite;
ƒarea termica
ƒ l’uso di generatori ad alta efficienza (se possibile, a condensazione), la coibentazione
delle tubazioni e il recupero completo delle condense;
ƒaria compressa
ƒ l’uso di inverter sui motori elettrici accoppiati ai compressori, il recupero del calore di
espulsione e l’uniformazione dei livelli di pressione;
ƒIlluminazione
ƒ uso di sorgenti luminose ad alta efficienza (tubi fluorescenti T8, led, sodio a bassa
pressione) e di programmi automatici di accensione regolazione spegnimento;
ƒimpianto idrico
ƒ uso di inverter sui motori accoppiati alle pompe e l’eliminazione di valvole e serrande
grazie a ottimizzazioni gestionali.
ƒdi natura trasversale della forza motrice
ƒ ossia dei motori elettrici, passando da motori di tipo standard a motori di classe IE2 o IE3
Efficienza Energetica
le aree di intervento
Termoindurenti
ƒ Stampaggio per compressione diretta
ƒ Stampaggio per trasferimento
Termoplastiche
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Colata
Spalmatura
Calandratura
Stampaggio per iniezione
Estrusione
Estrusione in bolla
Efficienza Energetica
le aree di intervento
Efficienza Energetica
gestione virtuosa “good practices”
il personale la reputa “solo aria” , non viene comunicata la perdita e non si
Interviene
Calcolo: ogni perdita sono circa 700 € all’anno, 30 perdite 21.000€ anno…
Soluzione : ricerca perdita sulla linea, calcolo portata perdita, stima costo annuale perdita
-> Intervento Correttivo
Tempi : 2 giorni
Costi Riparazione : 30 € a perdita
Risparmi : 21000 € anno
Lifelong Program : ripetizione periodica ricerca perdite e sistema di segnalazione
Scopo: il personale tecnico di stabilimento comprende il valore dell’efficienza
Efficienza Energetica
interventi
Lampade a LED
Esempio : Sostituzione di lampade Fluorescenti 200W con lampade a LED 50 W con sensore di passaggio
(funzionamento 10% quando sensore inattivo). Costo : 120 €
HP: 8760 ore, LED 50% del tempo al 10% ( 5W)
Beneficio: 200 – 50X50% - 5*50% = 186 Wh = 252€/anno cad.
100 lampade – spesa 12.000 € - risparmio annuo 25200€
Installazione in zone di passaggio, nessun rischio di sicurezza
Efficienza Energetica
interventi
LightCatchers (sistema passivo “0 energia” automatizzato (brevettato
)
cupola di luce intelligente che si intensifica continuamente, filtra ed ottimizza la luce del giorno impiegando
tecnologia con sensori wireless, specchio motorizzato che assicura la quantità ottimale di luce al suolo.
interagisce con l’impianto di illuminazione regolandolo automaticamente
Edificio di produzione in Olanda
superficie di 10.000 mq illuminata cinque giorni alla settimana
con nuovi raccordi T5, siamo riusciti a spegnere le luci per il 85%
delle ore di funzionamento;
risparmi energetici annuali 350.000 kWh/anno
Magazzino con scaffalatura industriale in Belgio
grande spazio di 35.000 mq illuminata cinque giorni alla settimana, LightCatchers,
ordinatamente distribuiti su i corridoi, sono stati inseriti in fase di progettazione. Il cliente
non ha investito un centesimo. I LightCatchers forniscono fino al 92% della luce (con un
minimo d'intensità luminosa di 200 lux): il risparmio ottenuto 600.000 kWh/anno
.
.........
ed è completamente finanziato
Efficienza Energetica
interventi
Case Study : Sostituzione di Motore IE2 con Motore IE4 +
Inverter.
Ore funzionamento : 8300h
Risparmio annuo : 140.000 kWh – 20.000 €/anno
Certificati Efficienza Energetica = 1200 €/anno
Investimento = 43.000 €
Rientro Investimento = 2 Anni
IRR 10 anni = 50%
Efficienza Energetica
interventi
Case Study : 4 gruppi di pompaggio in parallelo, regolazione effettuata con strozzatura a valle
tramite valvole farfalla o con regolazione ON - OFF
Ipotesi: Installazione Inverters
La portata è proporzionale al numero di giri N, la potenza assorbita è funzione del numero di giri N al cubo.
Le leggi di affinità esprimono la relazione matematica fra portata, velocità
di rotazione della pompa (giri/min), prevalenza e consumo energetico per le
pompe centrifughe.
Le leggi mostrano che anche una piccola riduzione della portata può avere
come risultato grosse riduzioni dei consumi energetici. Le leggi sono la
base del risparmio energetico.
Q2
Q1
=
N2
P2
N1
P1
=
⎛ N2 ⎞
⎟
⎜
⎝ N ⎠
1
2
HP 2
HP 1
=
⎛ N2 ⎞
⎟
⎜
⎝ N ⎠
1
3
Con Inverters -> riduzione energia assorbita al cubo
Q = portata [m3/h]
n = velocità della pompa [giri/min]
H = prevalenza [bar]
P = potenza [kW]
Efficienza Energetica
interventi
Regolazione On - Off
ƒ
75% carico Æ Tre pompe al 100% del carico;
ƒ
Utilizzato il 75% della potenza elettrica
off
on 100% on 100% on 100%
Regolazione con inverters
ƒ
75% CaricoÆ quatro giranti al 75% della velocità;
ƒ
(75%)^3 = 42% della potenza installata.
Efficienza Energetica
interventi
Case Study : Recupero di calore da fumi camino per preriscaldo aria
comburente bruciatore.
Ore funzionamento : 2500h
Potenza Recuperata 208kW – Gas Risparmiato 66.000 Sm3/anno
Risparmio Annuo : 20.000 €/anno
Certificati Efficienza Energetica = 15000 € /anno
Investimento = 105.000€
Rientro Investimento = 3 Anni
IRR 10 anni = 20%
Efficienza Energetica
le aree di intervento
Efficienza Energetica
le aree di intervento
Il materiale è introdotto in granuli (2). Il
calore prodotto da resistenze elettriche ne
causa la fusione: il materiale allo stato
pastoso è compresso in una vite senza fine
(1) e forzato a passare attraverso la filiera
(3) che riproduce la forma del pezzo che si
vuole ottenere.
Schema generale estrusore:
1. Vite
2. Tramoggia di carico
3. Filiera
4. Prodotto estruso
Efficienza Energetica
le aree di intervento
STATO PRECEDENTE:
la fusione è ottenuta attraverso fasce
riscaldanti (resistenze elettriche): tali
elementi lavorano sempre, non solo in
avviamento, alla piena potenza,
determinando un andamento a impulsi
della temperatura attorno al “set point”
impostato, con significativi sprechi di
energia (da asportare con soffianti !!!).
ƒ Costo intervento
ƒ Saving
ƒ Payback
ƒ Difficoltà
T (°C)
quota di
energia
persa
valore di
temperatura
settato
andamento della temperatura
della zona di estrusione
non ottimizzata ottimizzata
t0
t1
t2
t3
t4
tempo
STATO OTTIMIZZATO: nella fase di
mantenimento applicando una potenza
elettrica pari al 30% in meno rispetto alla
capacità nominale delle termoresistenze, il
set-point è «inseguito» con più precisione
ed efficienza.
nb: i nuovi equipaggiamenti ad alta efficienza, catalogati secondo le “nuove direttive macchine” (EUROMAP 46.1 – 46.2 del Gennaio ’14)
sono dotati di strumenti e modalità innovative come l’induzione
Efficienza Energetica
le aree di intervento
sistema con inverter per la regolazione delle pompe delle presse ad iniezione
STATO PRECEDENTE:
Le presse ad iniezione sono azionate attraverso
un circuito idraulico.
Il circuito idraulico è realizzato attraverso una
pompa funzionante al massimo della potenza
per tutta la durata del processo.
I flussi idraulici vengono modificati attraverso
l’apertura/strozzatura di valvole.
9 inverter hanno permesso
ƒ risparmio di 442.090 kWh
ƒ riduzione di 317 tonnellate di CO2
ƒ risparmio di 50.840 € in bolletta
A fronte di
ƒ investimento totale di 65.416 €
ƒ tempo di payback di 1,3 anni
ƒ NPV a 5 anni pari a 168.284 €
STATO OTTIMIZZATO:
La velocità di rotazione delle
pompe che azionano la presse è
regolata da inverter che viene
programmato opportunamente in
base alle effettive necessità del
ciclo di lavoro. Il sistema è
composto da convertitore di
frequenza a
controllo vettoriale, tastiera e
display per monitoraggio funzionamento installata sul
frontale dell’armadio con grado di protezione IP54 con
ventilazione forzata
Descrizione
BMB HB 1600 universale
BMB MC 450 universale / PVC
BMB MC 350 universale
BMB MC 300 (ex 270) NYLON
REAL PRESS 200 B/C
REAL PRESS 200 B/C
BMB MC 150 PVC
BMB MC 350 BIMATERIA
BMB KW 650
Utilizzo Saturaz.
49%
79%
78%
60%
71%
70%
74%
67%
67%
Saving %
35%
38%
50%
41%
35%
35%
35%
35%
47%
Saving
€/anno
6.217
6.628
8.387
4.449
4.334
4.174
4.103
3.573
8.976
50.840
Costo sistema
ESC (€)
14.850
6.599
6.599
5.241
5.997
5.997
3.717
6.599
9.817
65.416
Payback
(anni)
2,39
1,00
0,79
1,18
1,38
1,44
0,91
1,85
1,09
1,3
fonte ABB Sace: produzione componeti plastica (Marostica)
Efficienza Energetica
SEN e strumenti di supporto
Efficienza Energetica
Titoli di Efficienza Energetica
Certificati Bianchi
sono istituiti dai Decreti 20 luglio 2004 e s.m.i. con i D.M. 21/12/07 e D.M. 28 dicembre 2012
I TEE sono emessi dal Gestore dei Mercati Energetici (GME) sulla base dei
risparmi conseguiti e comunicati al GME dal (GSE).
I TEE hanno un valore pari ad un tep e si distinguono nelle seguenti
tipologie:
1. tipo I, risparmi di energia primaria attraverso interventi per la riduzione
dei consumi finali di energia elettrica;
2. tipo II, attestanti il conseguimento di risparmi di energia primaria
attraverso interventi per la riduzione dei consumi di gas naturale;
3. tipo III, attestanti il conseguimento di risparmi di forme di energia
diverse dall'elettricità e dal gas naturale non destinate all'impiego per
autotrazione
1 tep = 11630 kWh termici o 5348 kWh elettrici.
il Punto Energia di
Efficienza Energetica
ESA Italia Srl P.IVA e C.F. 02485180182 Sede Legale Via Don Minzoni 43 27058 Voghera (PV)
Sede Operativa Str. Com. Savonesa, 9 Rivalta Scrivia 15057 Tortona (AL)
Tel: +39 389 0023491 +39 348 2632947 Fax: +39 0383 47771
Web: www.esa-italia.com Email: [email protected] PEC: [email protected]
al PST
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