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25 giugno 2002 Risparmiare energia in Risparmiare energia in azienda azienda Ing. Carmelo Macrì Ing. Carmelo Macrì Varese, 5 luglio 07 Varese, 5 luglio 07

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

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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

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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

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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

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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

civtsEtciv

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EcIRE

,,

1

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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

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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

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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

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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 !!!

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25 giugno 2002 Investimento in autoproduzione Investimento in autoproduzione

Red

ditiv

ità (I

RR

, pay

-bac

k)R

eddi

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

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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.

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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?...)”

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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)

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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

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1. 3 Progetto di CogenerazioneScelta dell’Esercizio

Diagramma di carico elettrico anno 2004

0

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1

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Ore

%

Ca

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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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

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3. Gli Interventi negli USI FINALI: Motori elettrici ad alto rendimento

CLASSIFICAZIONE

• Eff 1;

• Eff 2;

• Eff 3.

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3. Gli Interventi negli USI FINALI: Motori elettrici ad alto rendimento

Caratteristiche

• RENDIMENTO ELEVATO;

• LUNGA DURATA;

• BASSA RUMOROSITA’;

• PREZZO ELEVATO.

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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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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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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

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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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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

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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 %)

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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)

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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

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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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% 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)

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% FLUSSO

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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

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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.