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Risparmiare energia in azienda Ing. Carmelo Macrì Varese, 5 luglio 07. Indice Gli Interventi negli USI FINALI Cogenerazione/Trigenerazione Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alta efficienza Azionamenti elettrici a velocità variabile Recuperi termici. - PowerPoint PPT Presentation
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25 giugno 2002
Risparmiare energia in Risparmiare energia in aziendaazienda
Ing. Carmelo MacrìIng. Carmelo Macrì
Varese, 5 luglio 07Varese, 5 luglio 07
25 giugno 2002
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 aziendaRisparmiare energia in azienda
25 giugno 2002
CogenerazioneCogenerazione 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
25 giugno 2002
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
indtsEtind
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1
25 giugno 2002
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:
te
t
EE
ELT
1. I principali sistemi di efficienza energetica Cogenerazione
25 giugno 2002
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
25 giugno 2002
1. I principali sistemi di efficienza energetica Cogenerazione
Combustibile
Energia Elettrica
Calore
Camino
Autoconsumo / Vendita
ASSORBITORE
GRUPPO DI GENERAZIONE
COGENERAZIONE
TRIGENERAZIONE
Autoconsumo / Vendita
Autoconsumo / Vendita
25 giugno 2002
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 Investimento in autoproduzione Investimento in autoproduzione
Red
ditiv
ità (I
RR
, pay
-bac
k)R
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tività
(IR
R, p
ay-b
ack)
Gruppo elettrogeno di emergenza
Cogenerazione dimensionata su
autonomia elettrica
Cogenerazione dimensionata sul minimo “base load” economico
1. 1 Scopo del progetto di Cogenerazione
25 giugno 2002
1.2 Progetto di Cogenerazione : Investment Grade Audit
Audit energetico tradizionaleAudit energetico tradizionale Audit energetico investment gradeAudit energetico investment grade
AttoreAttoreEnergy manager (interno o consulente esterno)
Personale diretto del futuro investitore (ESCO o DISTRIBUTORE)
ScopoScopoVerificare 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.
AmbitoAmbitoTutte le attività dello stabilimento energeticamente rilevanti
Include il coinvolgimento di TUTTE le funzioni direzionali (ammin., finanza, legale, produzione, manutenzione, etc.)
Dati di InputDati di Input Fatture e dati storici di stabilimentoInclude la definizione dei protocolli di misura e verifica delle prestazioni
OutputOutputConfronto 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 Garanzie di risultatorisultato
NessunaDefinizione 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
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?
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)
25 giugno 2002
Campo di applicazione, kWe
Strong Market Position
Market Position
Turbine a gas
Gas/Diesel motori
100.00010.0001.00010010
1. 3 Progetto di Cogenerazione: Scelta della tecnologia
25 giugno 2002
1. 3 Progetto di CogenerazioneScelta dell’Esercizio
Diagramma di carico elettrico anno 2004
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1
23
5
46
9
70
3
93
7
11
71
14
05
16
39
18
73
21
07
23
41
25
75
28
09
30
43
32
77
35
11
37
45
39
79
42
13
44
47
46
81
49
15
51
49
53
83
56
17
58
51
60
85
63
19
65
53
67
87
70
21
72
55
74
89
77
23
79
57
81
91
84
25
86
59
Ore
%
Ca
ric
o E
lett
ric
o
Turno singoloCiclo ContinuoDue Turni
Diagramma di carico elettrico
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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 realiore di marcia previste
25 giugno 2002
1. 4 Progetto di Cogenerazione: Analisi dei rischi
Classificazione dei rischi del mercato energetico
Rischio TecnologicoEvoluzione Regole
del Mercato
Volatilità dei prezzi delle
materie prime
Rischio Operativo
Volatilità dei prezzi delle
materie prime
Tempi di realizzazione investimento
Rischio Mercato del Cliente
Rischio Autorizzativo
Probabilità occorrenza
Impa
tto e
cono
mic
o
Evoluzione delmercato
Rischio Finanziario
25 giugno 2002
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
25 giugno 2002
Situazione attuale
Situazione nel periodi di ammortamento
Situazione futura
Costi dopo ammortamento
Costi energeticiPrima della
cogenerazione
Risparmio
Risparmio finale
Costo del servizio energetico
1.4 Progetto di Cogenerazione: Risparmi
25 giugno 2002
Efficienza Energetica negli Efficienza Energetica negli USI FINALIUSI FINALI
• Indice– Gli Interventi negli USI FINALI
1. Cogenerazione/Trigenerazione
2. Rifasamento degli impianti elettrici
3. Motori elettrici ad alta efficienza
4. Azionamenti elettrici a velocità variabile
5. Recuperi termici
25 giugno 2002
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.
25 giugno 2002
Rifasamento con unica batteria frazionata in gradini e con regolazione automatica della potenza reattiva
Rifasamento separato per settori di carico
2. Gli Interventi negli USI FINALI
Criteri di rifasamento
Rifasamento degli impianti elettrici
Rifasamento diretto dei carichi
25 giugno 2002
2. Gli Interventi negli USI FINALI
Calcolo della Potenza Reattiva• Sulla base dei dati di più fatture;
• Ricorrendo a misure dirette
Rifasamento degli impianti elettrici
Potenza Reattiva da Compensare
Q = P × (tangφ0 - tangφ1)
P = potenza del carico;
tangφ0 = prima del rifasamento;tangφ1 = dopo il rifasamento.
25 giugno 2002
Efficienza Energetica negli Efficienza Energetica negli USI FINALIUSI FINALI
• Indice
– Gli Interventi negli USI FINALI
1. Cogenerazione/Trigenerazione
2. Rifasamento degli impianti elettrici
3. Motori elettrici ad alta efficienza
4. Azionamenti elettrici a velocità variabile
5. Recuperi termici
25 giugno 2002
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
• 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.
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60
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70
75
80
85
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95
100
Potenza nominale ( kW )
motore standard motore ad alto rendimento
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
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60
65
70
75
80
85
90
95
100
Potenza ( kW )
Motore standard Motore ad alto rendimento
Confronto del rendimento di motori a 4 polimotore standard - motore ad alto rendimento
3 Gli Interventi negli USI FINALI:Motori elettrici 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’
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50
55
60
65
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75
80
85
90
5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 110 132
Potenza nominale kWMotore A.R. Motore STD
3 Gli Interventi negli USI FINALI:Motori elettrici ad alto rendimento
Confronto della rumorosità di motori a 4 poliMotore 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 -)
• I MOTORI ATTUALMENTE INSTALLATI SONO SPESSO SOVRADIMENSIONATI;
• LAVORANO CON BASSO FATTORE DI CARICO (spesso inferiore al 40 %);(FATTORE DI CARICO OTTIMALE: 70 80 %)
25 giugno 2002
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)
25 giugno 2002
Efficienza Energetica negli Efficienza Energetica negli USI FINALIUSI FINALI
• Indice
– Gli Interventi negli USI FINALI
1. Cogenerazione/Trigenerazione
2. Rifasamento degli impianti elettrici
3. Motori elettrici ad alta efficienza
4. Azionamenti elettrici a velocità variabile
5. Recuperi termici
25 giugno 2002
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• Costanza dei parametri di esercizio;• Migliore controllo del processo produttivo;• Costanza della qualità del prodotto.
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0102030405060708090
100110120
5
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50
60
70
80
90
100
% di flussoMotore a velocità costante Motore a velocità variabile
4. Gli Interventi negli USI FINALI Azionamenti elettrici a velocità variabile
Assorbimento motore (pompa idraulica da 75 kW)
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4. Gli Interventi negli USI FINALI Azionamenti elettrici a velocità variabile
Assorbimento motore (Compressore da 90 kW)
0
20
40
60
80
100
120
30 40 50 60 70 80 90 100
% FLUSSO
% P
OT
EN
ZA
Motore a v.c. Motore a v.v.
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Efficienza Energetica negli Efficienza Energetica negli USI FINALIUSI FINALI
• Indice
– Gli Interventi negli USI FINALI
1. Cogenerazione/Trigenerazione
2. Rifasamento degli impianti elettrici
3. Motori elettrici ad alta efficienza
4. Azionamenti elettrici a velocità variabile
5. Recuperi termici
25 giugno 2002
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.