Risparmiare energia in
azienda
Ing. Carmelo Macrì
Varese, 5 luglio 07
25 giugno 2002
Risparmiare energia in azienda
Indice
Gli Interventi negli USI FINALI
–
–
–
–
–
25 giugno 2002
Cogenerazione/Trigenerazione
Rifasamento degli impianti elettrici
Motori elettrici ad alta efficienza
Azionamenti elettrici a velocità variabile
Recuperi termici
1. I principali sistemi di efficienza energetica:
Cogenerazione
Cogenerazione
Cogenerazione e' la produzione combinata di energia elettrica
e calore alle condizioni definite dall'Autorità per l'energia
elettrica e il gas, che garantiscano un significativo risparmio di
energia rispetto alle produzioni separate (Art. 2 comma 8 DL
79/99)
Condizioni da rispettare (del. AEEG 42/02)
•Indice di risparmio di energia IRE
•Limite termico LT
25 giugno 2002
1. I principali sistemi di efficienza energetica
Cogenerazione
Indice di risparmio di energia (IRE): è il rapporto tra il
risparmio di energia primaria conseguito dalla sezione di
cogenerazione rispetto alla produzione separata delle stesse
quantità di energia elettrica e termica e l’energia primaria
richiesta dalla produzione separata (del. AEEG 42/02)
Ec
IRE  1 
Ee
Etciv
Etind


es  p ts, civ ts, ind
25 giugno 2002
1. I principali sistemi di efficienza energetica Cogenerazione
Limite termico (LT): il rapporto tra l’energia termica utile
annualmente prodotta Et e l’effetto utile complessivamente
generato su base annua dalla sezione di produzione combinata
di energia elettrica e calore, pari alla somma dell’energia
elettrica netta e dell’energia termica utile prodotte (Ee + Et),
riferiti all’anno solare, secondo la seguente formula:
Et
LT 
Ee  Et
25 giugno 2002
1. I principali sistemi di efficienza energetica
Cogenerazione
Evoluzione della Cogenerazione
Trigenerazione
Trigenerazione e' la produzione combinata di
- energia elettrica
- calore per uso termico
- calore per la produzione di energia frigorifera
le condizioni da rispettare sono le stesse della cogenerazione
La produzione di energia frigorifera solitamente si ottiene mediante gruppi
ASSORBITORI con soluzioni di Bromuro di Litio che sfruttano il calore
prodotto dalla cogenerazione o da altra fonte
25 giugno 2002
1. I principali sistemi di efficienza energetica
Cogenerazione
TRIGENERAZIONE
COGENERAZIONE
Energia Elettrica
Combustibile
GRUPPO DI
GENERAZIONE
Calore
Camino
25 giugno 2002
Autoconsumo
/ Vendita
Autoconsumo
/ Vendita
ASSORBITORE
Autoconsumo
/ Vendita
1. 1 Scopo del progetto di Cogenerazione
Un progetto di cogenerazione può avere una o più tra le seguenti
finalità:
 conseguire autonomia elettrica
 migliorare la qualità del servizio energia allo stabilimento
 ridurre l’impatto ambientale
 ridurre i costi operativi di approvvigionamento energetico
nessun progetto potrà però conseguirle TUTTE !!!
25 giugno 2002
1. 1 Scopo del progetto di Cogenerazione
Redditività (IRR, pay-back)
Cogenerazione
dimensionata su
autonomia elettrica
Cogenerazione
dimensionata sul minimo
“base load” economico
Gruppo elettrogeno di
emergenza
Investimento in autoproduzione
25 giugno 2002
1.2 Progetto di Cogenerazione :
Investment Grade Audit
Audit energetico tradizionale
Audit energetico investment grade
Attore
Energy manager (interno o consulente
esterno)
Personale diretto del futuro investitore (ESCO o
DISTRIBUTORE)
Scopo
Verificare l’efficienza dei flussi energetici
attuali & proporre / confrontare varie soluzioni
migliorative
Include l’analisi, sulla vita dell’impianto, dei rischi
tecnici, gestionali, manutentivi, economici e
finanziari, delle soluzioni migliorative proposte.
Ambito
Tutte le attività dello stabilimento
energeticamente rilevanti
Include il coinvolgimento di TUTTE le funzioni
direzionali (ammin., finanza, legale, produzione,
manutenzione, etc.)
Dati di Input
Fatture e dati storici di stabilimento
Include la definizione dei protocolli di misura e
verifica delle prestazioni
Output
Confronto tra proposte concorrenti in base a
budget di investimento e pay-back semplice.
Analisi tra le proposte sulla base dell’analisi dei
rischi .
Definizione di livelli di servizio
Garanzie di
risultato
Nessuna
Definizione della responsabilità dei risultati:
Guaranteed savings.
25 giugno 2002
1.3 Progetto di Cogenerazione
Valutazione dei fabbisogni energetici
1.
Valutazione dei fabbisogni energetici del processo produttivo
2.
Analisi del consumo specifico di energia elettrica e termica per unità di
prodotto, ed eventuale confronto con benchmark di mercato
3.
Ipotesi di sviluppo futuro del sito produttivo (i.e.: modifiche al processo
produttivo, modifiche del prodotto, trasferimento della produzione, etc.)
4.
Definizione dell’anno tipo (l’anno tipo si intende definito indicando
volumi di produzione per ogni tipo di prodotto, turni lavorativi, carichi
energetici per settimana tipica)
Non confondere i fabbisogni attuali (anno 2007) con l’anno tipo, che
rappresenta “quanto di meglio possiamo oggi immaginare per i futuro di
medio termine (…5 anni?...)”
25 giugno 2002
1. 3 Progetto di Cogenerazione:
Scelta della tecnologia
Problema: dati i profili orari di assorbimento (elettrico e termico),
trovare la soluzione impiantistica che li soddisfa
minimizzando i costi (di esercizio e di investimento)
Da definire:
25 giugno 2002
•
Taglia dell’impianto (dimensionata sul profilo elettrico o
termico?)
•
Una, due o più macchine?
•
Turbogas, ciclo combinato o motore?
•
Dimensionamento energetico o economico?
1. 3 Progetto di Cogenerazione:
Scelta della tecnologia
Turbine a gas
Gas/Diesel motori
Strong Market Position
Market Position
10
100
1.000
10.000
Campo di applicazione, kWe
25 giugno 2002
100.000
1. 3 Progetto di Cogenerazione
Scelta dell’Esercizio
Diagramma
di carico
elettrico
anno 2004
Diagramma
di carico
elettrico
1
0,9
Turno singolo
Ciclo Continuo
Due Turni
0,8
0,7
%
Carico Elettrico
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Ore
25 giugno 2002
8659
8425
8191
7957
7723
7489
7255
7021
6787
6553
6319
6085
5851
5617
5383
5149
4915
4681
4447
4213
3979
3745
3511
3277
3043
2809
2575
2341
2107
1873
1639
1405
937
1171
703
469
235
1
0
1. 3 Progetto di Cogenerazione:
Performance dell’impianto
Performance energetiche:
rendimento elettrico, termico, di cogenerazione
rendimento di una macchina e di un impianto (= sistema di macchine)
rendimento reale (funzione di temperatura ambiente, carico
dell’impianto, etc.).
Performance operative:
disponibilità:
affidabilità:
25 giugno 2002
ore totali – ore di fermata programmata
ore totali
ore di marcia previste – ore di marcia reali
ore di marcia previste
1. 4 Progetto di Cogenerazione:
Analisi dei rischi
Impatto economico
Classificazione dei rischi del mercato energetico
25 giugno 2002
Evoluzione del
mercato
Volatilità dei
prezzi delle
materie prime
Rischio Tecnologico
Evoluzione Regole
del Mercato
Rischio
Mercato del Cliente
Rischio
Operativo
Rischio Finanziario
Rischio
Autorizzativo
Probabilità occorrenza
Volatilità dei
prezzi delle
materie prime
Tempi di
realizzazione
investimento
1. 5 Progetto di Cogenerazione:
Modalità di finanziamento
Un progetto di cogenerazione può essere:
25 giugno 2002
•
Interamente autofinanziato
•
Finanziato ricorrendo al debito
•
Finanziato tramite operazioni di Project Finance
•
Finanziato tramite una ESCO (TPF, Third Part Financing)
•
Leasing Operativo
1.4 Progetto di Cogenerazione:
Risparmi
Risparmio
Risparmio finale
Costi energetici
Prima della
cogenerazione
Costo del servizio
energetico
Costi dopo ammortamento
Situazione
attuale
25 giugno 2002
Situazione nel periodi di
ammortamento
Situazione futura
Efficienza Energetica negli
USI FINALI
•
Indice
–
1.
2.
3.
4.
5.
25 giugno 2002
Gli Interventi negli USI FINALI
Cogenerazione/Trigenerazione
Rifasamento degli impianti elettrici
Motori elettrici ad alta efficienza
Azionamenti elettrici a velocità variabile
Recuperi termici
2. I principali sistemi di efficienza energetica:
Rifasamento degli impianti elettrici
Vantaggi
25 giugno 2002
•
Minori penali
•
Riduzione delle perdite Joule;
•
Migliore utilizzo delle linee;
•
Migliore utilizzo dei trasformatori;
•
Riduzione della caduta di tensione;
•
Aumento di potenzialità della rete;
•
Miglior funzionamento di macchinari e apparecchiature.
2. Gli Interventi negli USI FINALI
Rifasamento degli impianti elettrici
Criteri di rifasamento
Rifasamento con unica batteria frazionata
in gradini e con regolazione automatica
della potenza reattiva
Rifasamento separato per settori di
carico
Rifasamento diretto dei carichi
25 giugno 2002
2. Gli Interventi negli USI FINALI
Rifasamento degli impianti elettrici
Calcolo della Potenza Reattiva
•
Sulla base dei dati di più fatture;
•
Ricorrendo a misure dirette
Potenza Reattiva da Compensare
Q = P × (tangφ0 - tangφ1)
25 giugno 2002
P
=
potenza del carico;
tangφ0
tangφ1
=
=
prima del rifasamento;
dopo il rifasamento.
Efficienza Energetica negli
USI FINALI
•
Indice
–
1.
2.
3.
4.
5.
25 giugno 2002
Gli Interventi negli USI FINALI
Cogenerazione/Trigenerazione
Rifasamento degli impianti elettrici
Motori elettrici ad alta efficienza
Azionamenti elettrici a velocità variabile
Recuperi termici
3.
Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
CLASSIFICAZIONE
• Eff 1;
• Eff 2;
• Eff 3.
25 giugno 2002
3.
Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Caratteristiche
• RENDIMENTO ELEVATO;
• LUNGA DURATA;
• BASSA RUMOROSITA’;
• PREZZO ELEVATO.
25 giugno 2002
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Rendimento
MAGGIORE DI QUELLO DEI MOTORI STANDARD
•
•
•
•
•
•
25 giugno 2002
MAGGIORE IMPIEGO DI FERRO;
LAMIERINI A BASSE PERDITE;
FILI DI RAME CON SEZIONE MAGGIORE;
MINORE TRAFERRO
CAVE E DENTI ESEGUITI CON ACCURATEZZA;
COMPONENTISTICA (CUSCINETTI …) DI MAGGIOR
PREGIO.
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Confronto del rendimento di motori a 2 poli
motore standard - motore ad alto rendimento
25 giugno 2002
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Confronto del rendimento di motori a 4 poli
motore standard - motore ad alto rendimento
25 giugno 2002
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Rumorosità
• MOTORI COSTRUTTIVAMENTE CURATI;
• MINORI PERDITE;
• AVVOLGIMENTI PIU' FREDDI;
• CUSCINETTI PIU' FREDDI;
• MINORE VENTILAZIONE;
MINORE RUMOROSITA’
25 giugno 2002
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Confronto della rumorosità di motori a 4 poli
Motore standard e motore ad alto rendimento
25 giugno 2002
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Costi
Le case presenti sul mercato italiano hanno indicato un sovrapprezzo di
circa il 30 % rispetto al motore std
Parco Motori Installati
(90  95 % SONO MOTORI STANDARD - eff 3 -)
25 giugno 2002
•
I MOTORI ATTUALMENTE INSTALLATI SONO SPESSO
SOVRADIMENSIONATI;
•
LAVORANO CON BASSO FATTORE DI CARICO (spesso inferiore al 40 %);
(FATTORE DI CARICO OTTIMALE: 70  80 %)
3 Gli Interventi negli USI FINALI:
Motori elettrici ad alto rendimento
Risparmio Energetico
•
•
•
1° RISPARMIO: MIGLIORE RENDIMENTO ( MINIMO 3 %) DEL MOTORE;
2° RISPARMIO: RIDUZIONE DELLE PERDITE PER
RIDIMENSIONAMENTO DEL MOTORE;
3° RISPARMIO: MINORI MANUTENZIONI.
Dimensionamento (nuovo motore)
•
•
•
25 giugno 2002
W' POTENZA DA EROGARE ALLA MACCHINA OPERATRICE
ε = FATTORE DI CARICO
= 70 %
POTENZA CORRETTA
= W'/0,70
(funzionamento con rendimento ottimale e margine per sovraccarichi)
Efficienza Energetica negli
USI FINALI
•
Indice
–
1.
2.
3.
4.
5.
25 giugno 2002
Gli Interventi negli USI FINALI
Cogenerazione/Trigenerazione
Rifasamento degli impianti elettrici
Motori elettrici ad alta efficienza
Azionamenti elettrici a velocità variabile
Recuperi termici
4. Gli Interventi negli USI FINALI
Azionamenti elettrici a velocità variabile
•
•
•
Si applicano ai motori che operano in condizioni di flusso variabile;
Rappresentano l’evoluzione tecnica piu' importante;
Consentono risparmi energetici del 30  50 %.
Vantaggi
•
•
•
25 giugno 2002
Costanza dei parametri di esercizio;
Migliore controllo del processo produttivo;
Costanza della qualità del prodotto.
4. Gli Interventi negli USI FINALI
Azionamenti elettrici a velocità variabile
Assorbimento motore
(pompa idraulica da 75 kW)
25 giugno 2002
4. Gli Interventi negli USI FINALI
Azionamenti elettrici a velocità variabile
% POTENZA
Assorbimento motore (Compressore da 90 kW)
120
100
80
60
40
20
0
30
40
50
Motore a v.c.
25 giugno 2002
60
70
80
Motore a v.v.
90
100
% FLUSSO
Efficienza Energetica negli
USI FINALI
•
Indice
–
1.
2.
3.
4.
5.
25 giugno 2002
Gli Interventi negli USI FINALI
Cogenerazione/Trigenerazione
Rifasamento degli impianti elettrici
Motori elettrici ad alta efficienza
Azionamenti elettrici a velocità variabile
Recuperi termici
5. Gli Interventi negli USI FINALI:
Recuperi termici
Campi di Recupero
•
•
•
•
•
25 giugno 2002
Calore delle condense scaricate direttamente in fogna;
Calore sensibile dei fumi;
Calore disperso per cattiva coibentazione;
Calore disperso nell’ambiente per assenza di coibentazione;
Calore per mantenere temperature eccessivamente elevate.