Cosa ha a che fare la misurazione con il risparmio energetico? Si tratta di ROI e di utili.
Gli stabilimenti industriali devono utilizzare energia per funzionare (siano essi di lavorazione prodotti, di elaborazione dati, ecc.) e la maggior parte degli stabilimenti spreca troppa energia elettrica. Sono utilizzatori di energia inefficienti. Vent'anni fa, la dirigenza degli impianti non badava all'efficienza energetica: i costi dell'energia erano minimi. Da quando l'energia è diventata più costosa, i manager sono interessati 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 l’energia utilizzata nei diversi tipi di lavoro (sistemi) presenti nell'edificio e confrontarla con gli standard. Ciò indica la quantità di energia sprecata. 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 sostenere.
Quando ha senso ridurre l'energia?
La riduzione dell'energia è utile per gli stabilimenti che desiderano ridurre i costi generali per aumentare la produttività, vale a dire gli stabilimenti che desiderano fare di più con minori risorse e non solo spendere meno.
L'ispezione dell'energia identifica le opportunità per aumentare l'efficienza e fornisce al responsabile dello stabilimento i dati per capire quali attività di risparmio energetico hanno senso in base agli obiettivi principali dello stabilimento e quali non offrono un ROI sufficiente o non rientrano nelle priorità. Le maggiori opportunità si presentano generalmente in stabilimenti dotati di sistemi datati, di grandi dimensioni e ad elevato consumo energetico che non sono stati ottimizzati. Altri buoni candidati includono stabilimenti di produzione che non abbiano introdotto molta automazione o controlli, nonché stabilimenti con sistemi di grandi dimensioni a vapore o ad aria compressa.
Quanto è possibile risparmiare?
Secondo il Dipartimento dell'Energia statunitense (U.S. Department of Energy, DOE), gli stabilimenti potrebbero ridurre i costi energetici del 25%, ma il risparmio effettivo dipende da un paio di fattori. In primo luogo, che tipo di sistemi e attività fanno capo allo stabilimento? I carichi ingenti che non sono mai stati associati al piano tariffario del distributore dell'energia per sfruttare le ore a tariffa minima della giornata promettono di offrire risparmi significativi. Uno stabilimento con carichi soprattutto di minore entità può non offrire la medesima opportunità. In secondo luogo, quanto sono inefficienti i sistemi dell'edificio? Uno stabilimento più nuovo e ben manutenuto non offrirà tutte le opportunità di risparmio di uno stabilimento più datato in cui i sistemi 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 lampadine a tungsteno con quelle a 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 convogliarla attraverso il sistema di ventilazione solo per poi fuoriuscire dalla finestra, impone al sistema una sovraproduzione e, di conseguenza, un consumo eccessivo. Quanti altri sistemi nella struttura lavorano più di quanto dovrebbero a causa di filtri intasati, motori sovradimensionati e così via?
Quindi, sì, uno stabilimento di produzione o a uso misto può essere soggetto a sprechi sia dovuti all'illuminazione, sia alla coibentazione 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 associa al piano tariffario e al piano operativo e si calcola il ROI. Molto spesso, uno stabilimento è in grado di rivelare un risparmio sufficiente su manutenzione e operatività su apparecchiature di grandi dimensioni che, nel giro di pochi anni, consente di risparmiare abbastanza da accelerare la sostituzione delle apparecchiature con modelli più agili.
Come iniziare a ridurre il consumo energetico quando budget, tempo e risorse sono tutti limitati
Lavorare a partire da una base di riferimento.
Il punto di partenza è l’identificazione di dove — e quando — viene utilizzata l'energia, e da che cosa. Una volta che i proprietari, i dirigenti e i tecnici dello stabilimento hanno compreso esattamente quanta energia è necessaria per condurre l'azienda rispetto a quanta ne viene sprecata, possono prendere decisioni ed elaborare un piano. Per giungere a questo punto, iniziare dalle copie delle ultime varie 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 in modo da conoscere i costi energetici unitari nelle diverse ore dalla giornata in confronto al proprio programma operativo. Se necessario, contattare direttamente il servizio assistenza del fornitore, che sarà lieto di rispondere alle vostre domande.
Dopodiché, 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 dei sistemi e dei carichi di maggiore entità. Annotare i kW, i kWh e il fattore di potenza per 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 dei carichi 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 sistemi 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.
Sistemi elettromeccanici
In un sistema elettromeccanico esistono cinque tipi comuni di spreco energetico: 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
- Il sovraccarico di tensione/corrente e lo squilibrio tra le fasi sono due principali fonti di spreco di energia nei sistemi elettromeccanici. Entrambi questi problemi elettrici possono essere rilevati con analizzatori di rete e termocamere.
- 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. Eseguire la scansione termica di accoppiamenti, alberi, cinghie, cuscinetti, ventole, componenti elettrici, scatole di terminazione/giunzione e avvolgimenti: tutti elementi in grado di segnalare operazioni inefficienti e quindi sprechi di energia.
- Come già accennato, una delle soluzioni di risparmio energetico più semplici consiste nel registrare il consumo di energia elettrica su carichi elettromeccanici elevati durante un programma operativo completo. Determinare quando la macchina utilizza la massima energia (spesso all'avvio) e verificare se i tempi di utilizzo possono essere adeguati alle ore del giorno in cui le tariffe di fornitura sono ridotte al minimo.
- Utilizzando lo stesso Power Log, confrontare il programma operativo con la frequenza con cui la macchina utilizza l'energia. Quanta energia utilizza la macchina quando 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 semplicistici a completamente automatizzati e dall’uso di sensori e timer per porre in modo flessibile i macchinari in stato di inattività alla codifica via hardware di operazioni in un PLC.
- Dimensionamento e valutazione dell'efficienza. Negli impianti più datati in particolare, i requisiti operativi cambiano, ma i carichi rimangono invariati, il che implica che talvolta un costoso motore di grandi dimensioni ad avvio hard-start viene lasciato ad azionare un sistema con una richiesta di potenza inferiore. La propensione naturale di qualsiasi responsabile di stabilimento è quella di ottenere la massima durata utile da un'apparecchiatura di grandi dimensioni. Tuttavia, vale la pena registrare la potenza utilizzata dal motore rispetto ai requisiti di carico effettivi, come pure a una nuova unità ad alta efficienza dimensionata correttamente. Calcolare l’energia in eccesso consumata e moltiplicarla per il piano tariffario. Determinare in quanto tempo si ammortizzerebbe 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 produzione.
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 una base di riferimento per il consumo energetico. Dopodiché, 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 valori e anomalie dovute alla condensa: l'obiettivo è restituire la maggior quantità possibile di condensa preriscaldata alla caldaia.
Esecuzione di un'ispezione con una termocamera Fluke Ti401 PRO
Si può utilizzare una termocamera anche per verificare l’eventuale 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 annualmente circa $50.000 di energia elettrica e ben il 30% di tale energia viene utilizzato per la pressurizzazione di aria che non viene mai utilizzata a causa di perdite di distribuzione e pratiche di utilizzo che danno luogo a sprechi. Tuttavia, molti stabilimenti non hanno mai valutato l'efficienza delle loro operazioni con aria compressa. Effettivamente, quando è necessaria una maggiore pressione dell'aria, molti stabilimenti acquistano e fanno funzionare 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
Dagli studi condotti da Compressed Air Challenge è emerso che solo il 17% degli utenti di aria compressa reputa l'efficienza un obiettivo di gestione dell'impianto dell'aria compressa, eppure il 71% desidera semplicemente erogare un’alimentazione 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, richiedendo un funzionamento continuo del compressore, e il personale di 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 l’energia necessaria per produrre gli attuali livelli di pressione dell'aria. Inoltre, utilizzare un calibratore per manometri per registrare i psi all'uscita del compressore in confronto al punto di utilizzo, determinare l'ammontare della caduta di pressione e verificare i psi specificati dal produttore richiesti per azionare l'apparecchiatura 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'estensione 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 notevoli progressi per migliorare l'efficienza energetica a livello di impianto grazie a queste semplici best practice. Singolarmente forniscono valore, ma quando sono combinate possono costituire un'ingente fonte di risparmio energetico.