Risparmiare energia in azienda Ing. Carmelo Macrì Varese, 5 luglio 07

1. Risparmiare energia in azienda • Ing. Carmelo Macrì • Varese, 5 luglio 07

2. Indice Gli Interventi negli USI FINALI Cogenerazione/Trigenerazione Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alta efficienza Azionamenti elettrici a velocità variabile Recuperi termici Risparmiare energia in azienda

3. 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 1. I principali sistemi di efficienza energetica:Cogenerazione

4. 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) 1. I principali sistemi di efficienza energetica Cogenerazione

5. 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:

6. 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 1. I principali sistemi di efficienza energetica Cogenerazione

7. 1. I principali sistemi di efficienza energetica Cogenerazione TRIGENERAZIONE COGENERAZIONE Autoconsumo / Vendita Energia Elettrica Autoconsumo / Vendita Calore GRUPPO DI GENERAZIONE Combustibile Autoconsumo / Vendita ASSORBITORE Camino

8. 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 !!!

9. 1. 1 Scopo del progetto di Cogenerazione Cogenerazione dimensionata su autonomia elettrica Cogenerazione dimensionata sul minimo “base load” economico Redditività (IRR, pay-back) Gruppo elettrogeno di emergenza Investimento in autoproduzione

10. 1.2 Progetto di Cogenerazione: Investment Grade Audit

11. 1.3 Progetto di CogenerazioneValutazione dei fabbisogni energetici • Valutazione dei fabbisogni energetici del processo produttivo • Analisi del consumo specifico di energia elettrica e termica per unità di prodotto, ed eventuale confronto con benchmark di mercato • Ipotesi di sviluppo futuro del sito produttivo (i.e.: modifiche al processo produttivo, modifiche del prodotto, trasferimento della produzione, etc.) • 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?...)”

12. 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: • Taglia dell’impianto (dimensionata sul profilo elettrico o termico?) • Una, due o più macchine? • Turbogas, ciclo combinato o motore? • Dimensionamento energetico o economico?

13. 1. 3 Progetto di Cogenerazione:Scelta della tecnologia Turbine a gas Gas/Diesel motori Strong Market Position Market Position 10 100 1.000 10.000 100.000 Campo di applicazione, kWe

14. 1. 3 Progetto di CogenerazioneScelta dell’Esercizio Diagramma di carico elettrico

15. 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: ore totali – ore di fermata programmata ore totali affidabilità: ore di marcia previste – ore di marcia reali ore di marcia previste

16. 1. 4 Progetto di Cogenerazione:Analisi dei rischi Classificazione dei rischi del mercato energetico Evoluzione del mercato Volatilità dei prezzi delle materie prime Rischio Tecnologico Evoluzione Regole del Mercato Rischio Mercato del Cliente Rischio Operativo Volatilità dei prezzi delle materie prime Impatto economico Rischio Finanziario Tempi di realizzazione investimento Rischio Autorizzativo Probabilità occorrenza

17. 1. 5 Progetto di Cogenerazione:Modalità di finanziamento • Un progetto di cogenerazione può essere: • Interamente autofinanziato • Finanziato ricorrendo al debito • Finanziato tramite operazioni di Project Finance • Finanziato tramite una ESCO (TPF, Third Part Financing) • Leasing Operativo

18. 1.4 Progetto di Cogenerazione:Risparmi Risparmio Risparmio finale Costo del servizio energetico Costi energetici Prima della cogenerazione Costi dopo ammortamento Situazione attuale Situazione futura Situazione nel periodi di ammortamento

19. Indice Gli Interventi negli USI FINALI Cogenerazione/Trigenerazione Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alta efficienza Azionamenti elettrici a velocità variabile Recuperi termici Efficienza Energetica negli USI FINALI

20. 2. I principali sistemi di efficienza energetica:Rifasamento degli impianti elettrici Vantaggi • 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.

21. 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

22. 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) P = potenza del carico; tangφ0 = prima del rifasamento; tangφ1 = dopo il rifasamento.

23. Indice Gli Interventi negli USI FINALI Cogenerazione/Trigenerazione Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alta efficienza Azionamenti elettrici a velocità variabile Recuperi termici Efficienza Energetica negli USI FINALI

24. Gli Interventi negli USI FINALI: Motori elettrici ad alto rendimento CLASSIFICAZIONE • Eff 1; • Eff 2; • Eff 3.

25. Gli Interventi negli USI FINALI: Motori elettrici ad alto rendimento Caratteristiche • RENDIMENTO ELEVATO; • LUNGA DURATA; • BASSA RUMOROSITA’; • PREZZO ELEVATO.

26. 3 Gli Interventi negli USI FINALI:Motori elettrici ad alto rendimento Rendimento MAGGIORE DI QUELLO DEI MOTORI STANDARD • 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.

27. 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

28. 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

29. 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’

30. 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

31. 3 Gli Interventi negli USI FINALI:Motori elettrici ad alto rendimento Costi Le case presenti sul mercato italiano hanno indicato un sovrapprezzo di circa il30 % rispetto al motore std Parco Motori Installati (90  95 % SONO MOTORI STANDARD - eff 3 -) • I MOTORI ATTUALMENTE INSTALLATI SONO SPESSO SOVRADIMENSIONATI; • LAVORANO CON BASSO FATTORE DI CARICO (spesso inferiore al 40 %); (FATTORE DI CARICO OTTIMALE: 70  80 %)

32. 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) • 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)

33. Indice Gli Interventi negli USI FINALI Cogenerazione/Trigenerazione Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alta efficienza Azionamenti elettrici a velocità variabile Recuperi termici Efficienza Energetica negli USI FINALI

34. 4. Gli Interventi negli USI FINALIAzionamenti 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 • Costanza dei parametri di esercizio; • Migliore controllo del processo produttivo; • Costanza della qualità del prodotto.

35. 4. Gli Interventi negli USI FINALIAzionamenti elettrici a velocità variabile Assorbimento motore (pompa idraulica da 75 kW)

36. 4. Gli Interventi negli USI FINALIAzionamenti elettrici a velocità variabile Assorbimento motore (Compressore da 90 kW)

37. Indice Gli Interventi negli USI FINALI Cogenerazione/Trigenerazione Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alta efficienza Azionamenti elettrici a velocità variabile Recuperi termici Efficienza Energetica negli USI FINALI

38. 5. Gli Interventi negli USI FINALI:Recuperi termici Campi di Recupero • 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.