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Monitoraggio del consumo energetico ed efficienza con Lenze

Pubblicato il 27 novembre 2013

Grazie all’introduzione di soluzioni intelligenti è possibile conseguire una riduzione di oltre il 20% del consumo energetico degli impianti con effetti sostenibili a lungo termine, perché un utilizzo migliore dell’energia significa minore impatto ambientale, salvaguardia delle risorse e riduzione dei costi energetici a parità di produttività. Lenze è un partner affidabile in ogni fase, dalla progettazione alla realizzazione della macchina, e può assistere il cliente nella scelta degli azionamenti da impiegare per avere sempre sotto controllo tutto ciò che può influenzare il consumo energetico della macchina e ottimizzare il costo del ciclo di vita dell’impianto, nonché l’efficienza energetica.

Nei processi meccanici è necessario calcolare il fabbisogno energetico ricordando che:
• il più alto potenziale per l’incremento dell’efficienza energetica si ottiene da un’erogazione intelligente dell’energia (75%);
• è importante impiegare componenti di azionamento con un alto rendimento (15%);
• un ulteriore potenziale deriva dall’utilizzo dell’energia di frenatura (10%).
Per aumentare l’efficienza energetica degli azionamenti è possibile seguire tre approcci: usare in modo intelligente l’energia elettrica, effettuare la conversione dell’energia con un alto rendimento e usare l’energia di frenatura recuperata.

L’applicazione qui descritta si riferisce a un sistema di monitoraggio dell’energia presso una parte dello stabilimento produttivo di un’azienda dell’Italia centrale leader nel suo settore.
Si tratta di un’area coperta di 40.000 mq; la struttura del reparto oggetto del monitoraggio impiega 300 collaboratori e l’energia costa mediamente 25.000€ al giorno. Il cliente, in sede di progetto, ha richiesto come obiettivi prioritari la possibilità di rilevare il consumo delle varie utenze, del telecontrollo da remoto dei parametri di processo e di poter avere un feedback fondamentale per il dimensionamento dei futuri impianti.
L’obiettivo finale era comprendere il costo energetico per unità di prodotto, pertanto affinare la contabilità industriale poter effettuare analisi comparate con impianti simili e, di conseguenza effettuare delle migliorie atte a risparmiare energia (il consumo energetico presso quello stabilimento influiva del 16-18% sul fatturato totale) e integrare la supervisione da remoto con altri parametri di produzione.

In conclusione, il cliente era conscio che il sistema di telecontrollo offriva la possibilità di registrare le misure variabili sull’impianto, di consultarle a distanza, di organizzare un archivio storico idoneo a comprendere con immediatezza i diversi consumi energetici vitali per analizzare gli scostamenti di produzione, la ripetibilità dei guasti e altri punti di debolezza dell’impianto. Sulle linee di produzione sono stati quindi installati 45 misuratori atti a monitorare vapore, aria compressa da 30 bar e 7 bar, acqua potabile, acqua industriale, acqua demineralizzata e gas, oltre a 48 contatori di energia elettrica. Il cablaggio ha richiesto quasi 5000 m di cavo, 500 m di nuove tubazioni e 100 m di nuove canalizzazioni; è stato necessario l’uso di più piattaforme contemporaneamente. Il cliente ha richiesto un sistema di monitoraggio semplice e di immediata lettura, pertanto inizialmente si pensava non vi fossero difficoltà di sorta, in realtà l’estensione dell’area e il dover lavorare su un impianto già in produzione da oltre 10 anni ha messo a dura prova la professionalità degli operatori.

Il layout dell’impianto ha ririchiesto uno studio approfondito per poter installare i 7 nodi di I/O remoti in luoghi facilmente accessibili e a distanza di non più di 100 m dai rilevatori digitali e 50 m dai rilevatori analogici. Nello stesso tempo, l’inserimento di strumenti di misura era a quote variabili tra gli 8 e i 10 m e in alcuni casi, per questioni tecnologiche, si richiedeva l’inserimento di by-pass. Ancora più problematici sono stati i tempi di intervento richiesti (20 giorni lavorativi in tutto con impianto fermo per una sola settimana). Il successo raggiunto è dovuto alla profonda conoscenza dei tecnici Lenze dell’impianto nella sua interezza, dei processi produttivi, tecnologici e delle utenze installate e, in aggiunta, alla sintonia tra gli operatori Lenze, i manutentori e i progettisti del cliente e i terzisti meccanici e idraulici.

Le misure rilevate sono: potenza elettrica in kW (calcolata), energia elettrica in kWh (misurata), portata aria compressa e gas utenza in m3/h (calcolata), consumo aria compressa e gas utenza in m3 (misurata), portata acqua e gas generale in m3/h (misurata), consumo acqua e gas generale in m3 (calcolata), portata vapore in kg/h calcolata e consumo vapore in kg (misurata). Per quanto concerne i costi, i consumi energetici, opportunamente gestiti tramite un software dedicato, danno l’immediato costo energetico per categoria di componente prodotto con la possibilità di una contabilità analitica estremamente precisa.

Fra i benefici ottenuti dal sistema figurano:
– la possibilità per il cliente, tramite un file generato dal Panel PLC su chiave USB (disponibile anche per l’acquisizione in rete da remoto), di quantificare con precisione il costo energetico di prodotto, necessario all’ottimizzazione dei costi del processo produttivo;
– la rilevazione di eventuali perdite energetiche (aria compressa, acqua ecc.);
– la misura dell’aria compressa prodotta e dell’energia elettrica utilizzata per il calcolo (automatico nel software) del costo reale del m3 di aria;
– possibilità di modificare la gestione dei parametri acquisiti in base alle specifiche esigenze dello stabilimento.
Inoltre, essendo il sistema aperto, è possibile inserire miglioramenti futuri semplicemente acquistando i software di sviluppo Lenze, nonché integrare gli impianti di processo per scambiare in modo autonomo i dati (cambi di produzione, downtime, tipologia di vetro, guasti ecc.) e gestire glil allarmi in base a soglie di consumi definiti o che si discostano molto dalla media.

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