1

luca.bicchierini@it.atlascopco.com

DIPARTIMENTO DI

INGEGNERIA ELETTRICA

DEPARTMENT OF

ELECTRICAL ENGINEERING

Va ferrata, 1 - 27100 Pavia Per informazioni: ++39-0382-505-250 fax ++39-0382-422-276

Seminario a conclusione del corso di Energetica Elettrica Laboratorio

Aria compressa: soluzioni per l’ottimizzazione dei costi energetici

Pavia, Venerdì 11 GIUGNO 2010 – AULA SEMINARI PIANO E 11,00-13,00

ing. Luca BICCHIERINI

Atlas Copco Italia, Cinisello Balsamo

2

luca.bicchierini@it.atlascopco.com

Aria compressa: soluzioni per l’ottimizzazione dei costi energetici

PremesseComposizione di una sala compressoriIl prodotto: il compressore d’aria e le sue applicazioniPrincipali aree di intervento per la riduzione dei consumiL’ audit energeticoIl controllo dei compressori a velocità variabile - VSDOttimizzazione dei consumi di energia (Sistemi ES-Airoptimizer)Recupero del calore di raffreddamento dei compressoriMotori ad alta efficienza EFF1 > IE2Ulteriori opportunità con gli EssiccatoriL’impatto dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE o certificati bianchi)Case History

3

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 digas, i generatori, alle macchine per le costruzioni e per miniere, agliutensili industriali e ai sistemi di assemblaggio, fino ai relativi servizidi assistenza e noleggio.

In stretta collaborazione con clienti e partner industriali, Atlas Copco e’ innovativa per offrire una produttivita’ superiore.

Con la Direzione in Svezia ,il Gruppo ha una presenza globale in piu’ di 160 paesi nel mondo.

Nel 2008 Atlas Copco aveva 34 000 impiegati e ricavi per 7,7 miliardi di euro.

4

I Principali Valori

Interazione Impegno Innovazione

Installazione Tradizionalebasata sul concetto di “sala compressori”

Tubazioni di adduzione aria

Recuperatoredi energia

Serbatoio ariacompressa

Scaricatoreelettronico della

condensa

Essiccatore

Separatore Acqua-Olio

Filtri

Compressorid’aria

6

– Il prodotto: compressore di aria

Compressore

8

Tipologie di compressore

9

Compressore a vite lubrificato

10

Compressore a vite non lubrificato

11

– Le applicazioni

IndustriameccaniaIndustriameccania

Industriachimica e petrolchimica

Industriachimica e petrolchimica

Navale& off-shoreNavale& off-shore

IndustriealimentariIndustriealimentari

CostruzioniCostruzioni

Applicazioni

PET – Trasporto pneumatico – Trattamento acque ecc.

ApplicazioniApplicazioni

Settore ferroviario edei trasportiSettore ferroviario edei trasporti

Settore sanitarioSettore sanitario

Cannoni per innevamentoCannoni per innevamento

14

Lavorazioni

Verniciatura

Assemblaggio

Carpenteriametallica

ForaturaGiunzioni

Applicazioni specifiche per la PA e Aziende a partecipazione pubblica

• Strutture ospedaliere, Case di cura• Università• Impianti di trattamento acque• Termovalorizzatori• Acquedotti• Centrali del Latte• Aziende municipalizzate•ecc.

16

Il parco installato in Europa al 1999

Nazione Totale 10-110 kW 110-300 kW

Germania 62.000 43.400 18.600

Italia 43.800 30.660 13.140

Francia 43.765 28.885 14.880

Gran Bretagna

55.000 46.750 8.250

Grecia+ Spagna+ Portogallo

35.660 25.685 9.976

Resto dell’Europa

81.040 56.015 25.024

Totale 321.265 231.395 89.870

17

Compressori a vite con potenza compresa fra 4 - 250 Kw il mercato in Italia

Compressori a vite con potenza compresa Compressori a vite con potenza compresa fra 4 fra 4 -- 250 250 KwKw il mercato in Italiail mercato in Italia

18

Compressori a vite con potenza compresa fra 4 - 250 Kw segmentazione del mercatoCompressori a vite con potenza compresa Compressori a vite con potenza compresa fra 4 fra 4 -- 250 250 KwKw segmentazione del mercatosegmentazione del mercato

Il Parlamento Europeo con una risoluzione del 13 febbraio 2007, si è posto obiettivi ambiziosi:– Nel quadro del Protocollo di Kyoto raggiungere una riduzione delle

emissioni del 20% entro il 2020;– Nel settore delle fonti rinnovabili prevedere un aumento del loro livello nel

mix energetico UE al 20% entro il 2020;– Nell’ambito del risparmio energetico aumentare il livello di efficienza degli

usi finali di energia di almeno il 20% entro il 2020.

19

Obiettivi del 20/20/20 entro il 2020

20

Utilizzo dell’aria compressa nell’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

Fino al 40% di tutta l’energia elettrica impiegata da una industria

21

Risparmi potenziali per il sistemaFonte: Il Programma Europeo Motor Challenge

33Sistemi ad aria compressa

17.5Sistemi di ventilazione

2-10Trasmissioni più efficienti

10-50Variatori di velocità

1-3Corretto dimensionamento

2-8Motori ad alta efficienza

Risparmio %Motorizzazioni

http://motorchallenge.casaccia.enea.it/

22

Nel 2008 il consumo di energia elettrica in Italia per uso industriale è stato di 151.367 GWh*

* Fonte:http://www.terna.it/default/Home/SISTEMA_ELETTRICO/statistiche/consumi_settore_merceologico.aspx

25%Quota dell’obiettivo ottenibile con il potenziale di risparmio relativo all’aria compressa

21.537Piano di azione italiano per l’efficienza energetica: obiettivo di risparmio entro il 2016 (GWh) per il settore industria

5.495Risparmio potenziale nei sistemi ad aria compressa (33%) – (GWh)

16.650Percentuale media destinata alla produzione di aria compressa (11%) – (GWh)

151.367Consumo italiano di energia elettrica per uso industriale (GWh – mln kWh)

(16.650 - 5.495) x 94% x 30% = stima del calore recuperabile per usi termici, pari a circa 3.145 GWh

Pari all’energia prodotta da una centrale a ciclo combinato (2x380 MW)

Pari a 5 volte l’energia prodotta in Italia nel 2009

da fonte fotovoltaica(1.000 GWh)

23

energiaenergia

manutenzionemanutenzione investimentoinvestimento

>70%>70%

EnergiaIl ciclo di vita (Life Cycle Cost) di un compressore: i costi

33% il potenziale di risparmio

Strumenti di diagnosiMB lite – MB lite Plus -AirscanTecnologie disponibiliCompressori VSDSistemi ES - AirOptimizerAirConnectEnergy recoveryEssiccatori ES – VSDMotori EFF1 > IE2

24

Reducing air leaks

Overall system design

Recovering waste heat

Adjustable speed drives

All other measures

Fonte: SAVE Programme XVII/4.1031/Z/98-266

Airscan – Airnet - Workplace

Compressori VSD

Energy Recovery

Sistemi ES – Airoptimizer

Retrofit MKIV- settaggio di due pressioni

MB lite - Airscan

Aree di intervento vs risposte tecnologiche

25

Scelta del sistema di compressione ideale (quantità, qualità e pressione dell’aria oltre che localizzazione degli utilizzi)

maggiore è la qualità dell’aria e maggiori sono i costi (compressori lubrificati o oil-free)

evitare la produzione di aria compressa a pressioni più alte di quelle richieste

evitare gli usi impropri dell’aria compressa (ad esempio per la produzione di vuoto o per la pulitura. L’utilizzo di compressori in sostituzione di ventilatori).

26

Miglioramento della rete di distribuzione

progettare con perizia i percorsi e le dimensioni delle tubazioni affinché siano ridotte le perdite di trasporto e quindi la potenza e la pressione di funzionamento richiesta per i compressori. Utilizzare componenti per la tubazione che riducono le perdite di carico.

Suddividere la rete in due o più sottoreti esercite a pressioni diverse qualora il processo produttivo lo consenta, invece di produrre tutta la portata richiesta alla massima pressione. (ogni incremento di pressione di 1 bar nella rete di distribuzione, comporta un aumento del 7% dei consumi, con pressioni di lavoro nell’intorno dei 7 bar)

Verificare che non siano presenti perdite dovute a fori o tenute non perfette. (ad un foro di 1 mm è associabile a 6 bar una perdita di portata in volume di circa 1 l/sec, cui corrisponde una maggiore potenza del compressore di 0,3 kW. Nel caso di un foro di 3 mm la portata perduta è pari a 10 l/sec e il conseguente incremento in potenza necessario per produrla è di 2,6 kW)

27

I costi dell’energia elettrica in Europa e in Italia

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

Prezzo medio 2009 per utenze industriali con consumi > 150.000 MWh (0,089 Euro/kWh)

Euro/kW h 2007 2008 2009European Union (27 countries) 0,0835 0,0905 0,0934Euro area (EA11-2000, EA12-2006, EA 0,0850 0,0926 0,0964Belgium 0,0841 0,0959 0,1009Germany (including ex-GDR from 1991 0,0870 0,0958 0,1005Spain 0,0832 0,0865 0,0944France 0,0529 0,0573 0,0654Italy 0,1335 0,1279Netherlands 0,0890 0,0955 0,1015Poland 0,0693 0,0814 0,0824Portugal 0,0687 0,0812 0,0836Finland 0,0559 0,0626 0,0661Sweden 0,0553 0,0653 0,0596United Kingdom 0,0982 0,0945 0,0959Norway 0,0641 0,0668 0,0680

28

– Il controllo dei compressori a velocità variabile

29

Principi difunzionamento

Principi difunzionamento

2 x f x 602 x f x 60pp

N =N =

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

30

DomandaDomanda didi ariaaria Aria Aria fornitafornita

FrequenzaFrequenza

VelocitVelocitààmotoremotore

Aria e Aria e velocitvelocitàà

PotenzaPotenza assorbitaassorbita

TempoTempo0 %0 %

TrasduttoreTrasduttore didipressionepressione

FunzionamentoFunzionamento didi un un compressorecompressore VSDVSD

31

Potenze assorbite

Compressore VSD Compressore Carico/Vuoto

32

0 12.5 25 40 50 60 75 80 100

FAD [%]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

PC [%

]

energy savings

VSD

Load/no load

Perché si risparmia con il VSD

Risparmio energetico

Carico/vuoto

VSD

portata

pote

nza

33

Le varie tipologie di Check-up energetici

34

Obbiettivi

Avere una più chiara consapevolezza dell’energia coinvolta nella produzione di aria compressa;Individuare e quantificare le potenzialità di risparmio

35

Distribuzione

Domanda

Fornitura

Approccio ai sistemi

AIRScanL’indagine

TM

36

GRATUITOPROGRAMMI EXCEL

MEDIOMEASUREMENT BOX Lite e Lite Plus

ALTOAIRSCAN

POSIZION. DI VALORE

PRODOTTO

Strumenti di valutazione quantitativa del risparmio energetico conseguibile

37

Calcolo dell’energia annua utilizzata per la produzione di aria compressa

Cliente: Durata campionamento: 168

inizio campionamento fine campionamento Ore funzionamento Tempi di funzionamento (%) potenze assorbite (kW)

Modello Matr. p L

(bar)p UL

(bar)Ore totali

Ore a carico

Ore a vuoto

Ore totali

Ore a carico

Ore a vuoto

Ore totali

Ore a carico

Ore a vuoto

Ore Fermo

% ore a carico

% ore a vuoto

% ore stop

a carico a vuoto

Energia consumata

(kWh)

Energia a vuoto (kWh)

GA 132 - 10 - FF 18956 5694 13262 19052 5719 13333 96 25 71 72 14,9 42,3 42,9 149 39 6494 2769GA 132 - 10 48112 21030 27082 48112 21030 27082 0 0 0 168 0,0 0,0 100,0 141 33 0 0

GA1210 - Pack 17468 9179 8289 17560 9239 8321 92 60 32 76 35,7 19,0 45,2 182 39 12168 1248

GA1210 - Pack 15911 8207 7704 15961 8240 7721 50 33 17 118 19,6 10,1 70,2 182 39 6669 663Totale sala (kWh 25331 4680

n° Sett.ne lavorative 48Euro/kWh 0,1027

Kwh/anno 1.215.888 224.640 Costo annuo in Euro 124.872 23.071

25

71

72

00

168

60

32

76

33

17

118

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

ore

GA 132 - 10- FF

GA 132 - 10 GA1210 -Pack

GA1210 -Pack

compressori

Sala attuale - ore e stati di funzionamento nel periodo di misura

ore fermoore a vuotoore a carico

38

MB lite1. 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 Plus1. 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

Airscan1. 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

Varie tipologie di audit energetici

39

MB lite

Check-up energetico gestionale

TM

40

Uno strumento di rilevazione dei consumi di aria

Consente di ottenere una visione grafica dell’andamento del consumo di aria compressa

Si basa sui cicli di carico/vuoto fino ad un massimo di 8 compressori inclusi on/of – inverter e modulata

Deve essere collegato normalmente per un massimo di 7 giorni e le macchine devono essere sempre alimentate anche a stabilimento fermo (Sabato /Domenica)

Software: è un PC dove saranno riversati i dati registrati per la loro elaborazione

In base alle registrazioni viene creato un profilo del consumo di aria

Consente di simulare differenti condizioni di funzionamento dei compressori esistenti

Prevedere l’inserimento di nuove macchine di tipologia più adatta ON/OFF o VSD

Si possono quantificare i futuri risparmi energetici

Uno strumento di rilevazione dei consumi di aria

Consente di ottenere una visione grafica dell’andamento del consumo di aria compressa

Si basa sui cicli di carico/vuoto fino ad un massimo di 8 compressori inclusi on/of – inverter e modulata

Deve essere collegato normalmente per un massimo di 7 giorni e le macchine devono essere sempre alimentate anche a stabilimento fermo (Sabato /Domenica)

Software: è un PC dove saranno riversati i dati registrati per la loro elaborazione

In base alle registrazioni viene creato un profilo del consumo di aria

Consente di simulare differenti condizioni di funzionamento dei compressori esistenti

Prevedere l’inserimento di nuove macchine di tipologia più adatta ON/OFF o VSD

Si possono quantificare i futuri risparmi energetici

Il Measurement Box: Risparmi quantificabili

41

MB Lite

Misura indottaDalle misure di intensità di corrente di ogni

compressore si ricava la portata dedotta di ciascun compressore

Viene confrontata la misura dei consumi energetici con quella derivante dalla simulazione dell’introduzione di un nuovo compressore a velocità variabile, effettuando il calcolo l'energia risparmiata

42

MB Lite – dalla misurazione alla simulazione

misurazione simulazione report

43

Visualizzazione dei tempi e delle potenze in gioco durante le varie fasi di funzionamento (carico/vuoto/fermo)

44

45

46

47

MB lite Plus

Check-up energetico gestionale

49

1. Con l’introduzione della misura in continuo della portata

2. Con l’introduzione della misura in continuo della pressione

3. Con l’introduzione della misura spot parametri elettrici (BT 380 - 400 V: Corrente, Cosfi, Voltaggio, Potenza attiva)

MB lite Plus

Servizio basato sulla piattaforma MB lite

50

Modalità di effettuazione di un MB lite Plus

Misuratore di portata

Misuratore pressione

AIRScan

Check-up energetico gestionale

TM

52

N°3 tipologie specifiche di servizio, eventualmente integrabili

Airscan: nella sua impostazione tradizionale (misura delle portate -pressioni - consumi elettrici) > simulazioni e proposte migliorative

Le tre possibili tipologie di indagine

Airscan: per le perdite di rete

Airscan: per analizzare la qualità dell’aria

AIRScanTM

53

Perfino una piccola perdita può causare costi rilevanti e tempi di inattività

200,9

50,2

18,1

2

Perdita di aria (l/s) a 12 bar*

77,1

19,3

7

0,7

Perdita di potenza kW del compressore**

78889

19748

7162

716

Costo annuo (Euro)

170,1

42,5

15,3

1,7

Perdita di aria (l/s) a 10 bar*

59,4

14,8

5,3

0,6

Perdita di potenza kW del compressore**

60778

15143

5423

614

Costo annuo (Euro)

123,7

30,9

11,1

1,2

Perdita di aria (l/s) a 7 bar*

35,6

9

3,2

0,3

Perdita di potenza kW del compressore**

36426

9209

3274

307

Costo annuo (Euro)

2926428,610810

72657,1275

26602,6103

3070,311

Costo annuo (Euro)

Perdita di potenza kW del compressore **

Perdita di aria (l/s) a 6 bar*

Diametro del foro: mm

AIRScanTM

Per le perdite di rete

6 bar 7 bar 10 bar 12 bar

28,6 kW X 8000 h/anno X 0,1279 Euro/kWh = 29.260 Euro ogni anno

* Temperatura ambiente 15°C, pressione espressa in valori assoluti e foro con coefficiente di scarico pari a 1.

** Potenza equivalente per la compressione della corrispondente portata in condizioni di trasformazione adiabatica.

54

Le 5 aree di ottimizzazione evidenziate dall’Airscan

Dato misurato

100

Simulazione risparmio(risparmi medi sulla base degli Airscan effettuati)

25%

8%

15%

5%

5%

1

2

3

4

5

Introduzione di un compressore VSD

Introduzione di un ES130 - Airoptimizer

Eliminazione perdite dalla rete

Ottimizzazione settaggi di pressione

Incremento del volume della rete

55

AIRScan

0,8 anno

0,3 anno

30.000

10.000

36.8007.475140.487ES - Airoptimizer147.962Cliente D

0,7 anno1.500 + 3.00031.300

(20% -6.300)

6.360 (perdite)

Valutazione perdite rete

Cliente C

2,3 anni230.00096.60019.60081.800ZR315VSD101.400Cliente B

044.4009.016287.094Settaggi pressioni296.110Cliente A

Tempo ritorno investimento (anni)

Investimento

(Euro)

Risparmio (Euro)(48s e 0,1027 Euro/kWh)

Risparmio (kWh)Settimanali

Consumo Simulato (kWh)Settimana

InterventoConsumo base (kWh)Settimana

Cliente

La simulazione dimostra che i tempi di ritorno degli investimenti sono brevi

TM

56

Modalità di effettuazione di un Airscan

1. Sopralluogo2. Offerta3. Ordine4. Installazione strumenti5. Misurazione6. Disinstallazione strumenti7. Report fotografia situazione attuale8. Simulazione risparmi possibili9. Presentazione Report al cliente (situazione

attuale + simulazioni risparmio)

57

AIRScan – Cosa si misuraTM

Portata aria– Misura della portata richiesta dalla rete aria compressa

Potenza– misura della potenza elettrica impiegata nella produzione di aria

Pressione

Temperatura

Determinazione delle perdite– Identificazione e quantificazione delle perdite che generalmente costituiscono circa

il 20% della richiesta d’aria del sistema

Qualità dell’aria– Punto di rugiada

58

Fotografia della settimana di MisurazioneQuanti kWh ha consumato il cliente

per produrre aria compressaLa fotografia dell’impianto

59

ES 8

ES 130

ES 6

Soluzioni disponibili

ES130

60

Riduzione della banda di pressione (fino ad un minimo di 0,2-0,3 bar)

Scelta del mix ottimale di compressori che a parità di portata richiesta, minimizza i consumi di energia

ES130Due principali modalità di funzionamento per la riduzione dei consumi

61

Pres

sion

e

Tipico settaggio di pressione (1.5 bar)

Grazie ai sistemi ES, la pressione di esercizio può essere drasticamente ridotta

Sistema tradizionale a cascata ES6-ES8-ES130

Compressore

Pressione media

Pressione minimaPressione media

Riducendo la pressione media di funzionamento di 1 bar è possibile risparmiare il 7% di energia

7 % x 0,7 x 120

3 GA 37

-

=

6 kW

120 kW

Potenziale risparmio riducendo la pressione media di funzionamento di 0.7 bar

Totale Potenza per 330 l/s

8.000 h/anno x 6 kW x 0,1027 Euro/kWh = 4.900 €/annoRisparmio annuo

6

ES130

62

3. Eliminazione fughe aria

63

Fughe aria

Misura e quantificazione fughe aria

Analisi

Bonifica

64

Profilo di portataMisura e quantificazione delle fughe di aria

100%

15%

Sabato e Domenica

65

Metodologia utilizzata

Noi abbiamo praticamente monitorato (sotto la vostra supervisione) la quasi totalità della vostra rete di distribuzione grazie ad uno strumento di rilevazione delle fughe d’aria che misura gli ultrasuoni generati da un flusso di aria compressa che fuorisce anche da una piccola fessura presente sull’impianto di distribuzione. Le reti di distribuzione sotterranee o coibentate non possono essere individuate attraverso questa metodologia.

Misura e quantificazione delle fughe di aria

66

Come si presenta una relazione di un AirScan per l’individuazione delle perdite di rete

Analisi Foto: Descrizione:

Descrizione punto di perdita: Tubazione reparto presse Area: Vedi planimetria stabilimento Distanza approssimativa punto di misura [m]: 5

Descrizione punto di perdita: Tubazione banco prove Area: Vedi planimetria stabilimento Distanza approssimativa punto di misura [m]: 5

Descrizione punto di perdita: Tubazione calata montaggio Area: Vedi planimetria stabilimento Distanza approssimativa punto di misura [m]: 1

Descrizione punto di perdita: Tubazione distributore Area: Vedi planimetria stabilimento Distanza approssimativa punto di misura [m]: 1

Giallo = fuga ridottaArancione = fuga mediaRosso = fuga importante

Fuga ridotta Fuga media Fuga importanteFuga ridotta Fuga media Fuga importante

67

Contaminanti rilevabili– CO– CO2

– OLIO

Punto di rugiada

Per la qualità dell’ariaAIRScanTM

68

– Recupero del calore di raffreddamento dei compressori

69

Potenzaassorbita 100%

Perdita per irraggiamento

2%

Calore restantenell’aria compressa

4%

Energia recuperabile94%

Energy RecoveryRecupero del calore di raffreddamento dei compressori

Sistema integratoRecupero 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

70

Recupero di EnergiaRiutilizzare il calore generato nel processo di compressione risparmiandoenergia 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.

71

Riscaldamentoambienti

Docce

Caldaie

ZR Energy recovery

Le tecnologie disponibiliCompressori della serie ZR in versione Energy Recovery – ER)

72

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

Energy Recovery - Sinterama – Sandigliano (BI)

Sala compressori composta da N° 4 ZR400 (compressori oil freeraffreddati 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 ZR 400 ZR 400

73

Energy Recovery - Sinterama – Sandigliano (BI)(le motivazioni della scelta e i risparmi realizzati)

ZR 400 ER

40.700*98*287Energia termica

Risparmio Euro/anno stimato

TEP annui risparmiati

Potenza recuperabile (kW)

Tipologia risparmio

* 4000 ore/anno

74

– Motori elettrici ad alta efficienza

75

CEMEP

Comité Européen de Constructeurs de Machines Electriqueset d'Electronique de Puissance

High Efficiency

Energy Efficient

Efficiency

Potenza kW1.1 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 90

100%

95%

90%

85%

80%

75%

Low Efficiency

High Efficiency

Energy Efficient

Efficiency

Potenza kW1.1 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 901.1 1.5 2.2 3 4 5.5 7.5 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 90

100%

95%

90%

85%

80%

75%

100%

95%

90%

85%

80%

75%

Low Efficiency

Motori ad alta efficienzaFino ad oggi solamente per i motori di potenza inferiore a 90 kW

76

Motori ad alta efficienzaStandards

Standard precedente– Europa: CEMEP (1999):

Definisce n° 3 classi di efficienza Eff3, Eff2, Eff1 dove l’Eff1 è la più efficienteClassi di efficienza disponibili fino a 90kW

Nuovo standard– IEC 60034-30 (10-2008) / EuP directive 2005/32/EC

Definisce n° 3 classi di efficienza IE1, IE2, IE3 dove IE3 è la più efficientePrevede una ulteriore classe IE4 (“Super Premium”) con un 15% di perdite inferiori rispetto alla IE3Classi di efficienza disponibili fino a 375 kW

77

Motori ad alta efficienza Equivalenza fra i diversi standard

IEC 60034-2-1 (2007)IEC 60034-2 (1996)

78

55 kW, motore a 4 poli55 kW, motore a 4 poli

Concorrente A: 94,05% eff.Concorrente A: 94,05% eff.

SIEMENS: 95,2% eff. SIEMENS: 95,2% eff.

Quale scegliere ?

Motori ad alta efficienza – caso di un 55 kWAcquisto di un compressore equipaggiato di motore ad alta efficienza

79

Caso A = 6.000 h x 0,1279 €/kWh x 55/0,9402 = € 44.892

Caso A = 6.000 h x 0,1279 €/kWh x 55/0,9402 = € 44.892

SIEMENS =6.000 h x 0,1279 €/kWh x 55/0,952 = € 44.335

SIEMENS =6.000 h x 0,1279 €/kWh x 55/0,952 = € 44.335

Differenza su base annua = € 556Differenza su base annua = € 556

Acquisto di un compressore equipaggiato di motore ad alta efficienzaMotori ad alta efficienza – caso di un 55 kW

Vita media 10 anni

€5.560Vita media 10 anni

€5.560

80

Programma Motor Challenge (MCP)Il Motor Challenge è un programma volontario promosso dalla Commissione Europea per aiutare le aziende a migliorare l’efficienza energetica nei sistemi motore

Chi può aderire al MCP?→Qualsiasi azienda o organizzazione può aderire

Partecipante: – Aziende che utilizzano Sistemi Motore

Sostenitore:

– Organizzazioni in contatto con gli utilizzatori: produttori, progettisti, installatori, distributori, ESCO, …

Il Programma Europeo Motor ChallengeE’ possibile ottenere ritorni di immagine per l’azienda

81

Aree di interventi nel Motor Challenge

Sistemi di Pompaggio

Apparecchi vari

Sistemi Aria Compressa

Sistemi Ventilazione

Sistemi Sistemi motoremotore

Distribuzione elettricaSistemi di

refrigerazione

82

http://ies.jrc.ec.europa.eu

http://motorchallenge.casaccia.enea.it/

83

LA SCELTA DELSISTEMA DI ESSICCAZIONE

84

Prima di passare a aspetti più specifici dell’essiccazione dell’aria compressa è opportuno dare una definizione di PUNTO DI RUGIADA (anche PDP: pressure dew point ).

Il PUNTO DI RUGIADA indica la temperatura a cui il vapore d’acqua contenuto nell’aria compressa si trasforma in acqua.

Il PUNTO DI RUGIADA può essere riferito, come solitamente fatto, alla pressione di esercizio di riferimento, oppure alla pressione atmosferica

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:il PUNTO di RUGIADA

85

Due gli aspetti fondamentali:

evitare che la condensa trascinata possa danneggiare la strumentazione o alterare la qualità del prodotto finito

evitare che si induca la corrosione di tubazioni e serbatoi con il potenziale rischio di perdite nell’impianto e la formazione di sporcizia / ruggine che possa ancora una volta danneggiare la strumentazione o alterare la qualità del prodotto finito

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:perchè essiccare l’aria compressa

86

Due i principali principi di essiccazione utilizzati in ambito industriale:

la refrigerazione

l’adsorbimento

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:come essiccare l’aria compressa

87

E’ il “principio” più utilizzato in applicazioni in cui non sia richiesta una specifica essiccazione dell’aria compressa.

Il principio è basato su un tipico “ciclo frigorifero” che abbattendo la temperatura dell’aria compressa (poi riscaldata in controcorrente prima di essere resa in rete) riduce il contenuto di umidità nell’aria compressa sino ad un PDP di ca. +3°C nelle condizioni nominali di riferimento.

E’ un sistema dall’investimento contenuto rispetto agli altri garantendo un PDP “peggiore” rispetto ai sistemi ad adsorbimento, e dal punto di vista energetico è gravato dal “solo” costo energetico del compressore frigorifero.

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:la refrigerazione

88

E’ il “principio” più utilizzato nelle applicazioni in cui sia richiesto un PDP inferiore per motivi tecnici di processo, o perl’installazioni con tubazioni in ambienti particolarmente freddi.

Il principio è basato sull’ “adsorbimento” delle particelle umide dell’aria compressa per mezzo di specifici materiali essiccanti, con un risultato finale di PDP tipico di -20/-40°C con la possibilitàdi arrivare fino a -70°C nelle condizioni nominali di riferimento.

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:l’adsorbimento

89

Due i principi di riferimento per la rigenerazione del materiale essiccante:

rigenerazione “a freddo” HEATLESS tramite aria compressa con un dispendio di aria compressa di circa il 15-20%

rigenerazione “a caldo” tramite scaldiglie elettriche, vapore, ecc.. con un impegno energetico in kWh di non poco conto e da dover seriamente tenere in considerazione nella valutazione globale dei costi di esercizio della produzione e trattamento dell’aria compressa

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:l’adsorbimento

Relativamente al principio ad adsorbimento con rigenerazione a caldo, esiste anche la possibilità di poter installare, in esclusivo abbinamento a unità OIL-FREE, specifici essiccatori “a recupero di energia” che sfruttando l’aria calda spillata dal compressore consentono una rigenerazione del materiale a “costo energetico ZERO”, nel nostro caso specifico Essiccatori della Serie MD

90

La tecnologia VSD negli essiccatori FD, consente un risparmio energetico grazie al sistema di regiolazione Elektronikon che varia la velocità del compressore refrigerante, in funzione del livello delcarico sull’essiccatore, mantenendo di conseguenza costante il punto di rugiada.

L’essiccatore MD consente notevoli risparmi energetici in quanto sfrutta il calore generato dalla 2°compressione

Può essere inoltre dotato della tecnologia VSD, che consente di variare la rotazione del tamburo in funzione della reale portata di aria per garantire sempre il punto di rugiada ottimale.

Aria calda non satura utilizzata per la rigenerazione

Aria fredda satura

Aria calda satura

Aria deumidificata

Essiccatori Essiccatori energyenergy savingsavingEssiccatori MD-MD VSD

a recupero di energiaEssiccatori FD-FD VSD

a ciclo frigorifero e a velocità variabile

91

SISTEMI DI ESSICCAZIONE:i costi energetici di esercizio

0 1 2 3

BD type dryerHeatless type dryerFD dryerMD dryer

Years

Costi di esercizio (1000 l/s)

0

20

40

K€

60

140

80

120

100

recupero energetico

refrigerazione

rigenerazione a caldo

rigenerazione a freddo

92

Da segnalare che tutte le attività volte alla riduzione dei consumi energetici in kWh, si traducono oltre che in una significativa riduzione dei costi aziendali e un incremento della produttività, anche in una altrettanto importante riduzione dell’impatto ambientale, in termini di emissioni evitate di CO2, nel rapporto:

Perché risparmiare energia fa bene anche all’ambiente

93

I risparmi individuati grazie al servizio Airscan 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

Il risparmio paga l’investimento

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.

Esempio: il compressore che si ripaga da solo

Perché gli investimenti si ripagano da soli

94

Grazie all’Airscan si può accedere ai progetti a consuntivo

Airscan Compressore VSD Progetto a consuntivo(maturazione di TEE/certificati bianchi)

*nell’ipotesi di valore di un certificato bianco pari a 80 Euro

Risparmio annuale = 1.300.000 kWh

(1.300.000 x 0,08) = 104.000 Euro annui stimati con l’Airscan

Risparmio annuale = 1.300.000 kWh

1.300.000 x 0,187/1000 =

243 tep = 243 TEE

19.440 Euro anno per 5 anni*

Proposta di progetto a consuntivoeffettuata all’AEEG dalla

ESCO di fiducia del cliente

Decreti Ministeriali del 20/07/2004 - “per l’incremento dell’efficienza energetica negli usi finali di energia (2° Decreto)”.

Ex-ante

MisurazioniEx-post

ZR 700 VSD

95

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 ambientale4 EN 16001 - Sistema di Gestione dell’energia

Vantaggi per le aziende

La norma EN 16001 riduce i costi energetici delle aziende che la

implementano

96

http://www.airforwinners.com/

http://www.atlascopco.com/carbonzerocompressors/

http://www.atlascopco.it/itit/News/ProductNews/090630_Atlas_Copco_first_to_offer_certified_net_zero_energy_consumption_compressors_-_the_Carbon_Zero_Range.asp

www.classzero.com

http://www.atlascopco.com/cnus/Aboutus/Energysavingtechnology/Becausewecare/index.asp

Siti Internet di riferimento

97

Il nostro impegno per una produttività sostenibile

98