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ROI sul risparmio sui costi legati all'efficienza energetica industriale

3 Giugno 2020 | Efficienza energetica

Q&A with energy measurement expert Wade Thompson

Cosa ha a che fare la misurazione con il risparmio energetico? Si tratta soltanto di ROI e utili.

Le strutture industriali devono consumare energia per funzionare (siano esse di lavorazione prodotti, di elaborazione dati, ecc.) e la maggior parte degli stabilimenti spreca troppa energia elettrica. Si tratta di utilizzatori di energia in modo inefficiente. Vent'anni fa, la gestione delle strutture non badava all'efficienza energetica: i costi dell'energia erano minimi. Quando l'energia è diventata più costosa, i manager hanno iniziato a interessarsi alla riduzione dei costi energetici, ma le misure da attuare dovevano essere definite in termini aziendali.

Dove si trova il punto di conversione del ROI in cui lo spreco è abbastanza grande da essere preso in considerazione?

Per rispondere a questa domanda, è necessario misurare la quantità di energia consumata nei diversi tipi di lavoro (impianti) presenti nell'edificio e confrontarla con gli standard. Ciò indica la quantità di spreco corrente. Ulteriori misurazioni possono aiutare a identificare la causa all'origine degli sprechi. I tre punti di un'equazione di ROI sono: 1) la quantità di spreco combinata con 2) la causa e 3) il costo da affrontare.

Quando ha senso ridurre l'energia?

La riduzione dell'energia è utile per le strutture che desiderano ridurre i costi generali per aumentare la produttività, vale a dire le strutture che desiderano fare di più con meno risorse e non solo spendere meno.

L'ispezione dell'energia identifica le opportunità per aumentare l'efficienza e fornisce al responsabile della struttura i dati per capire quali attività di risparmio energetico hanno senso in base agli obiettivi principali della struttura e quali non offrono un ROI sufficiente o non rientrano nelle priorità. Le maggiori opportunità si presentano generalmente in strutture dotate di impianti vetusti, di grandi dimensioni e ad elevato consumo energetico che non sono stati ottimizzati. Altri buoni candidati includono strutture di produzione che non abbiano introdotto molta automazione o controlli, nonché strutture con grandi impianti a vapore o ad aria compressa.

Quanto è possibile risparmiare?

Secondo il Dipartimento dell'Energia statunitense (U.S. Department of Energy, DOE), le strutture potrebbero ridurre i costi energetici del 25%, ma il risparmio effettivo dipende da alcuni fattori. In primo luogo, che tipo di impianti e attività fanno capo alla struttura? I carichi ingenti che non sono mai stati associati al piano tariffario del distributore dell'energia per sfruttare le ore a tarriffa minima della giornata promettono di offrire risparmi significativi. Una struttura con carichi soprattutto di minore entità può non offrire la medesima opportunità. In secondo luogo, quanto sono inefficienti gli impianti dell'edificio? Una struttura più nuova e ben gestita non offrirà tutte le opportunità di risparmio di una struttura più vetusta in cui gli impianti e le apparecchiature si siano discostati dalle impostazioni e dalle prassi di manutenzione raccomandate.

Quando si pensa agli sprechi di energia in casa, è probabile che si pensi a uno spiffero d'aria fredda che penetra dalla finestra o alla sostituzione delle vecchie lampade con lampade LED. Ma che tipo di "sprechi di energia" si verificano in uno stabilimento di produzione o a uso misto?

L'utilizzo di energia per riscaldare o raffreddare l'aria e forzarla attraverso il sistema di ventilazione solo per poi fuoriuscire dalla finestra, costringe il l'impianto a una sovraproduzione e, di conseguenza, a un consumo eccessivo. Quanti altri impianti nella struttura lavorano più di quanto dovrebbero a causa di filtri intasati, motori sovradimensionati e così via?

Quindi, sì, una struttura di produzione o a uso misto può essere soggetta a sprechi dovuti all'illuminazione e all'intelaiatura dell'edificio. Ma sono questi i primi sprechi da affrontare?

Non è possibile rispondere a questa domanda fino a quando non si registra il consumo di energia elettrica su tutti i carichi principali, lo si mappa con il piano tariffario e con il piano operativo e si calcola il ROI. Molto spesso, una struttura è in grado di evidenziare un risparmio sufficiente sulla manutenzione e sul funzionamento di grandi apparecchiature che, nel giro di pochi anni, consente di risparmiare abbastanza da accelerare la sostituzione delle apparecchiature con un modello più agile.

Come iniziare a ridurre il consumo energetico quando budget, tempo e risorse sono limitati

Lavorare in base a un riferimento.

Il punto di partenza è identificare dove, quando e da cosa viene utilizzata l'energia. Una volta che i proprietari, i dirigenti e i tecnici della struttura hanno compreso esattamente la quantità di energia necessaria per condurre l'azienda rispetto a quanta ne viene sprecata, possono prendere decisioni ed elaborare un piano. Per giungere a questo punto, è necessario iniziare dalle copie delle ultime fatture relative alle utenze e cercare segni di penalizzazioni e addebiti per i picchi di fabbisogno energetico. Scaricare una copia del piano tariffario dal sito Web del fornitore dell'energia in modo da conoscere i costi unitari in orari diversi della giornata in confronto al proprio programma operativo. Se necessario, contattare direttamente il servizio di assistenza del fornitore dell'energia, che sarà lieto di rispondere alle vostre domande.

Quindi, è necessario chiedere alla propria squadra di elettricisti o a un elettricista indipendente di registrare il consumo di energia elettrica agli allacciamenti del sistema di distribuzione principale nonché ai quadri di alimentazione degli impianti e dei carichi di maggiore entità. Registrare kW, kWh e fattore di potenza in un periodo di tempo rappresentativo. In tal modo si dispone di un quadro molto accurato del consumo di energia effettivo sui circuiti e sui carichi trifase. I maggiori risparmi derivano spesso dallo spostamento delle operazioni a carico in orari del giorno in cui i costi dell'energia sono inferiori.

Quali sistemi sprecano più energia?

Oltre a mappare il sistema di alimentazione elettrica, valutare i propri impianti elettromeccanici, a vapore e ad aria compressa. Solitamente sono molto soggetti a un consumo energetico eccessivo, ma con la possibilità di apportare correzioni piuttosto semplici.

Impianti elettromeccanici

Esistono cinque tipi comuni di sprechi di energia in un sistema elettromeccanico: 1) elettrico, 2) meccanico/attrito, 3) programmazione, 4) controlli e 5) dimensionamento/efficienza.

Uso di un registratore di rete avanzato Fluke 1738 per eseguire uno studio energetico su un sistema meccanico

Uso di un registratore di rete avanzato Fluke 1738 per eseguire uno studio energetico su un sistema meccanico

  1. Il sovraccarico di tensione/corrente e lo squilibrio di fase sono due principali fonti di spreco di energia negli impianti elettromeccanici. Entrambi questi problemi elettrici possono essere rilevati con analizzatori di rete e termocamere.
  2. Le situazioni meccaniche che causano sprechi di energia si manifestano sia con surriscaldamento, sia con vibrazioni eccessive, rilevabili mediante termografia e misuratori di vibrazioni. Le possibili cause variano dal raffreddamento e dal flusso d'aria all'allineamento dei cuscinetti e ad altre cause di attrito. La scansione termica di accoppiamenti, alberi, cinghie, cuscinetti, ventole, componenti elettrici, scatole di terminazione/derivazione e avvolgimenti è in grado di segnalare operazioni inefficienti e quindi sprechi di energia.
  3. Come già accennato, una delle soluzioni di risparmio energetico più semplici consiste nel registrare il consumo di energia elettrica su carichi elettromeccanici elevati in un programma operativo completo. Determinare quando la macchina utilizza la massima quantità di energia (spesso all'avvio) e verificare se i tempi di utilizzo possono essere regolati in base alle ore del giorno in cui le tariffe di fornitura sono ridotte al minimo.
  4. Utilizzando lo stesso Power Log, confrontare il programma operativo con la frequenza con cui la macchina utilizza l'energia. Quanta energia viene utilizzata quando la macchina non è in uso attivo? Senza l'uso di controlli, la maggior parte dei macchinari deve essere spenta manualmente per arrestarne il consumo di energia, e le azioni manuali non sempre vengono eseguite. Non tutti i macchinari possono essere spenti agevolmente, ma la maggior parte può essere posta in stato di inattività. I controlli variano da semplici a completamente automatizzati e da quelli che utilizzano sensori e timer per porre in modo flessibile i macchinari in stato di inattività a quelli che impiegano operazioni a codifica fissa programmate in un PLC.
  5. Valutazione delle dimensioni e dell'efficienza. Negli impianti più vetusti in particolare, i requisiti operativi cambiano, ma i carichi rimangono invariati, il che implica che talvolta un costoso motore di grandi dimensioni ad avvio non regolato viene lasciato ad azionare un sistema con una richiesta di potenza inferiore. La propensione naturale di qualsiasi responsabile di struttura è quella ad ottenere la massima durata da un'apparecchiatura di grandi dimensioni. Tuttavia, vale la pena registrare la quantità di energia utilizzata dal motore rispetto ai requisiti di carico effettivi e a una nuova unità ad alta efficienza dimensionata correttamente. Calcolare la quantità di energia in eccesso consumata e moltiplicarla per il piano tariffario. Determinare in quanto tempo si ammortizzere il costo di un nuovo motore. A volte è sensato dal punto di vista finanziario sostituire un'apparecchiatura prima che si guasti. In caso contrario, valutare se è possibile utilizzare i controlli per modulare la potenza erogata.

Vapore

Il riscaldamento dei processi rappresenta una parte ragguardevole dei costi operativi contenibili e l'impianto deve essere ispezionato regolarmente per evitare vari scenari diversi di spreco di energia.

Per iniziare, registrare il consumo energetico della caldaia per ottenere un riferimento per il consumo energetico. Quindi, ispezionare l'impianto di distribuzione, inclusi scaricatori di condensa, manometri, coibentazione, pompe e valvole. Utilizzare una termocamera per rilevare eventuali scaricatori di condensa guasti, perdite, ostruzioni, problemi di valore e guasti legati alla condensa. L'obiettivo è quello di restituire la maggior quantità possibile di condensa preriscaldata alla caldaia.

Esecuzione di un'ispezione con una termocamera Fluke Ti401 PRO

Esecuzione di un'ispezione con una termocamera Fluke Ti401 PRO

Si può utilizzare una termocamera anche per verificare la presenza di perdite di vapore. Accertarsi di verificare l'eventuale allentamento o assenza della coibentazione e il corretto funzionamento di tutti gli scaricatori di condensa. Pulire l'interno delle caldaie e verificare l'eventuale presenza di ostruzioni nelle tubazioni di trasmissione del vapore. Questi sforzi combinati permettono di identificare gli sprechi di energia e aiutano il team a pianificare le soluzioni di risparmio energetico, molte delle quali possono essere spesso implementate tramite la manutenzione anziché mediante impegno di capitale.

Aria compressa

Un compressore d'aria da 100 CV può consumare circa $50.000 di energia elettrica e fino al 30% di tale energia viene utilizzato per la pressurizzazione dell'aria che non viene mai utilizzata a causa di perdite di distribuzione e pratiche di utilizzo che danno luogo a sprechi. Tuttavia, molte strutture non hanno mai valutato l'efficienza delle loro operazioni con aria compressa. Infatti, quando è necessaria una maggiore pressione dell'aria, molte strutture acquistano e azionano un compressore aggiuntivo senza nemmeno rendersi conto che potrebbero ottenere più pressione dall'impianto già esistente.

Ispezione delle tubazioni dell'aria compressa con la telecamera acustica industriale Fluke ii900

Ispezione delle tubazioni dell'aria compressa con la telecamera acustica industriale Fluke ii900

Dagli studi condotti da Compressed Air Challenge è emerso che solo il 17% degli utenti di aria compressa considera l'efficienza un obiettivo di gestione dell'impianto dell'aria compressa mentre il 71% desidera semplicemente offrire una fornitura di aria affidabile e costante. Questa filosofia si trasferisce fino al punto di utilizzo. Le installazioni di apparecchiature pneumatiche spesso non dispongono nemmeno di semplici elettrovalvole di arresto, richiedono un funzionamento continuo del compressore e il personale dell'officina spesso tratta l'aria compressa come fosse una risorsa gratuita, utilizzandola per pulire l'area di lavoro e persino per raffreddare.

Per identificare e quantificare l'entità degli sprechi, iniziare registrando l'energia per un intero ciclo aziendale di tutti i compressori d'aria. In questo modo si stabilisce la quantità di energia necessaria per produrre gli attuali livelli di pressione dell'aria. Inoltre, utilizzare un calibratore a manometro per registrare i psi all'uscita del compressore rispetto al punto di utilizzo, determinare l'ammontare della caduta di pressione e verificare i psi specificati dal produttore richiesti per azionare l'attrezzatura pneumatica. Non sottoporre a pressione eccessiva senza motivo. Un modulo di pressione inserito in un multimetro di registrazione è un modo per eseguire questi test senza investire in apparecchiature specializzate. Infine, utilizzare una telecamera acustica industriale per eseguire la scansione della maggior parte possibile dell'ingombro della tubazione dell'aria, al fine di determinare la posizione e l'ambito delle perdite d'aria. Scoprire qual è il ROI utilizzando questo calcolatore delle perdite d'aria.

Conclusione

In ultima analisi, è possibile fare grandi passi in avanti per migliorare l'efficienza energetica a livello dell'impianto grazie a queste semplici best practice. Singolarmente forniscono valore, ma se combinate possono costituire un'ingente fonte di risparmio energetico.

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