Il vapore nell’industria manifatturiera è stato quest’anno al centro del nostro progetto di ricerca e sviluppo EMS STEAM, dal nome del nostro Energy Management System e dall’acronimo STEAM (vapore in inglese): Supporta la Transizione Energetica delle Aziende Manifatturiere. Il 25 giugno ne abbiamo parlato nel corso di un webinar in collaborazione con Cannon Bono.
Che cos’hanno in comune un formaggio, una risma di carta, una pastiglia per il mal di testa e un detergente per la cucina? “Nascono” tutti in processi produttivi che utilizzano vapore, normalmente prodotto bruciando gas metano, in caldaie e cogeneratori. Proprio il vapore nell’industria manifatturiera è stato quest’anno al centro del nostro progetto di ricerca e sviluppo EMS STEAM, dal nome del nostro Energy Management System e dall’acronimo STEAM (vapore in inglese): Supporta la Transizione Energetica delle Aziende Manifatturiere. Tale progetto è stato realizzato con il contributo del Programma FESR, Fondo Europeo di Sviluppo Regionale di Regione Lombardia.
Ora, visti anche i tempi che corrono, la domanda è: esistono alternative all’utilizzo del metano? Si, esistono, le pompe di calore ad alta temperatura, che possono arrivare a temperature superiori ai 150/200 °C (approfondimenti sul tema a questo link) ma come sempre, prima di decidere che cosa installare, è fondamentale conoscere i propri bisogni produttivi reali, per evitare inefficienze nell’uso dell’energia. Infatti, una quota molto importante del fabbisogno di calore è inferiore ai 150 °C, in molti processi addirittura inferiore ai 90 °C (ad esempio, nella pastorizzazione dei prodotti alimentari).
L’argomento viene affrontato in modo molto approfondito e documentato dai ricercatori di Ecco: Carolina Bedocchi e Gabriele Cassetti, nel report ELECTRIFICATION OF INDUSTRIAL HEAT, accessibile dal sito web del think tank. Noi di Enersem abbiamo contribuito fornendo dati e informazioni derivanti dalla nostra esperienza pluriennale di consulenza sui temi dell’efficienza energetica e della decarbonizzazione.
Nel progetto EMS- STEAM abbiamo analizzato circa 90 generatori di calore, utilizzati in diversi processi produttivi e studiato in modo approfondito l’uso di vapore nel processo produttivo del Parmigiano Reggiano, in un caseificio in provincia di Parma.
Gli obiettivi generali del progetto sono:
- efficientare i sistemi di generazione di vapore esistenti
- sostenere l’adozione di tecnologie per la decarbonizzazione degli usi di vapore nei processi manifatturieri
Nello specifico, il lavoro ha consentito di:
- sviluppare un software in cloud per il monitoraggio l’analisi e l’ottimizzazione dell’uso del vapore
- identificare opportunità di efficientamento supportate dal nostro sistema di energy management: EMS, tra le quali l’integrazione di pompe di calore ad alta temperatura per soddisfare i fabbisogni di calore sotto i 100-120°
Per farlo, il primo passo essenziale è l’elaborazione di un Digital Twin.
Che cos’è il Digital Twin
Il #DigitalTwin della centrale di produzione del vapore è una copia digitale della centrale in cui vengono monitorati e analizzati i dati raccolti in tempo reale da sensori e misuratori presenti sull’impianto. Si tratta di uno strumento essenziale per gestire gli impianti, garantire l’efficienza delle macchine, aumentare la loro vita utile, ridurre i costi di manutenzione e mantenere standard elevati di servizio reso.
Con l’EMS di Enersem è possibile creare un gemello digitale sia della centrale, sia delle utenze di calore e freddo. Questo consente di prendere decisioni informate per gestire al meglio gli impianti, conoscendo i fabbisogni delle utenze e supporta una serie di decisioni strategiche, come ad esempio il dimensionamento corretto degli impianti in caso di sostituzione o la possibilità di integrare in modo corretto una pompa di calore per il riscaldamento del processo.
Il progetto di Enersem EMS STEAM ha dimostrato che l’analisi del valore della conducibilità ha conseguenze importanti in termini di costi di manutenzione e gestione degli impianti: maggior efficienza dei generatori, utilizzo appropriato di sostanze chimiche per l’addolcimento, allungamento della vita utile dei componenti del sistema.
Come risparmiare migliaia di euro ogni anno? Gestendo in modo corretto il blowdown dei generatori! Quello che in italiano chiamiamo “spurgo” è il lavaggio intenzionale dell’acqua di una caldaia a vapore, per rimuovere i contaminanti che si accumulano durante il funzionamento e per controllare il livello di solidi totalmente disciolti (TDS).
Ne abbiamo parlato anche nel corso del nostro webinar “Centrali multi source e digitalizzazione” (25 giugno 25), perché il suo ruolo è fondamentale, sia per evitare una costosa manutenzione degli impianti, sia per risparmiare energia.
Lo spurgo della caldaia a vapore deve essere eseguito regolarmente per evitare l’accumulo dei contaminanti, che determina corrosione delle tubazioni e riduzione delle prestazioni. Il “livello di contaminazione” dell’acqua di caldaia viene misurato da un parametro: la conducibilità, che influisce in modo molto rilevante sull’efficienza dei generatori. Infatti, i costruttori di generatori suggeriscono un valore limite di conducibilità oltre il quale è opportuno spurgare la caldaia, immettendo acqua di reintegro pulita.
Le perdite energetiche per spurgo dovrebbero essere normalmente contenute entro l’1 o 2% ma dai nostri monitoraggi nel corso del progetto di ricerca e sviluppo EMS STEAM abbiamo notato che spesso, per un erronea impostazione della conducibilità massima, raggiungono anche il 5%. “Che cosa vuoi che sia?!”, ci siamo sentiti dire, “l’importante è proteggere la caldaia dalla corrosione”… Vero, ma la si può proteggere e risparmiare allo stesso tempo.
Uno stabilimento con un generatore da 10 ton di vapore all’ora che funziona a pieno carico per 4.000 ore/anno, può risparmiare fino a 80.000 Sm3 di gas metano, se lo spurgo viene gestito correttamente: sono più di 30.000 €/anno! A cui si aggiungono i costi dei prodotti chimici utilizzati “in eccesso” nell’addolcitore.
Iniziativa realizzata con il contributo del Programma FESR, Fondo Europeo di Sviluppo Regionale di Regione Lombardia. Il Progetto è realizzato con il concorso di risorse dell’Unione europea, dello Stato italiano e di Regione Lombardia, in applicazione del Regolamento (UE) 2021/1060 articoli 46,47, 50 e allegato IX.
