Gestione energetica industriale: dalla misura agli EnPI
Incremento della trasparenza energetica nella produzione grazie a un monitoraggio affidabile del consumo delle utility, a indicatori di prestazione energetica concreti e a dati di misura che consentono un miglioramento continuo
Perché la gestione energetica inizia con la misura, non con gli obiettivi
L'aumento dei costi delle utility, le aspettative in materia di sostenibilità e gli obiettivi di efficienza produttiva sollecitano sempre più gli operatori industriali a comprendere dove viene consumata energia e dove può essere risparmiata. Ma un obiettivo energetico senza una misura affidabile rimane solo un valore indicativo.
La gestione energetica industriale inizia con dati trasparenti provenienti dall'impianto. Misurando il consumo delle utility all'interno dei processi attinenti, gli impianti possono individuare i punti che utilizzano più energia, confrontare le prestazioni nel tempo e agire sugli scostamenti prima che diventino perdite ricorrenti. Una misura affidabile pone le basi per il monitoraggio dell'efficienza energetica, per la creazione di report energetici e per una strategia strutturata di gestione energetica.
Il contenuto effettivo di un piano di gestione energetica industriale
Un piano di gestione energetica industriale definisce il modo in cui un impianto misura, gestisce e migliora le prestazioni energetiche nel tempo. Un tale piano dovrebbe collegare quattro elementi principali:
- punti di misura, che stabiliscono dove avviene il consumo di energia e utility, dall'ingresso della fornitura ai principali utilizzatori quali caldaie, compressori, refrigeratori, sistemi di riscaldamento e raffreddamento
- indicatori di prestazione energetica, o EnPI, che traducono i dati grezzi relativi al consumo in chiari valori operativi misurabili, come la quantità di energia utilizzata per ogni tonnellata prodotta, l'efficienza delle caldaie o il consumo di aria compressa per unità
- una linea di base energetica che, come punto di riferimento per un miglioramento, consente ai team di confrontare le prestazioni energetiche attuali rispetto a un periodo definito, normalizzate per volume di produzione, condizioni ambientali o mix di prodotti.
- uno schema di creazione di report, per garantire che i dati sull'energia non rimangano isolati negli strumenti o nei sistemi; un riesame periodico trasforma il monitoraggio energetico in gestione energetica collegando la varianza misurata all'intervento operativo.
Quanto può far risparmiare il monitoraggio delle utility? Dal 5 al 15%, a seconda
Studi sulla ISO 50001 e sui sistemi di gestione energetica per edifici dimostrano che la gestione energetica sistematica generalmente comporta risparmi energetici compresi all'incirca fra il 5% e il 15%, e che il risparmio massimo possibile viene ottenuto con il supporto di misure di efficientamento tecniche. Questo intervallo dipende dall'attuale livello di trasparenza energetica, dal numero di utility misurate e dalla capacità dei team di impianto di intervenire in base ai risultati.
Per rendere misurabile questo potenziale di risparmio, è necessario vedere oltre il consumo totale del sito impiantistico. Fornitura in ingresso, generazione delle utility e aree con maggior consumo energetico dovrebbero essere monitorate in modo da poter ricondurre le inefficienze a processi o sistemi specifici.
Impostazione dei giusti indicatori di prestazione energetica
Un indicatore di prestazione energetica, o EnPI, è un valore misurabile utilizzato per tracciare la prestazione energetica in relazione a produzione, rendimento di processo o condizioni operative. Un EnPI utile non mostra solo quanta energia viene consumata. Mostra se l'energia è stata utilizzata in modo efficiente. Esempi di EnPI industriali comprendono:
- kWh per tonnellata prodotta per linee di produzione ad alto consumo energetico
- m³ di aria compressa per unità prodotta per sistemi ad aria compressa
- kg di vapore per batch per processi termici
- consumo energetico specifico per confrontare l'uso di energia tra batch, linee o siti
Il giusto EnPI dovrebbe essere costantemente misurabile, attribuibile a un determinato processo e normalizzato per il rendimento. In questo modo si evita che i team interpretino erroneamente un maggiore consumo come il risultato di scarse prestazioni in caso di variazione di volume di produzione, mix di prodotti o condizioni ambientali. EnPI affidabili dipendono da una misura affidabile. Se la misura su cui viene basato l'indicatore non è accurata, il KPI relativo all'energia non favorirà decisioni certe.
Dove installare i contatori: mappatura delle utility tier one e tier two
Le utility tier one sono risorse primarie acquistate da uno stabilimento, come energia elettrica, acqua e gas naturale. Le utility tier two sono generate in loco partendo da queste risorse, ad esempio vapore, aria compressa, riscaldamento e raffreddamento, e spesso sono le aree in cui è possibile individuare significative opportunità di risparmio energetico. L'utilizzo di contatori di sottrazione in un impianto industriale consente di misurare il consumo energetico a un livello inferiore, ad esempio a livello di generazione di utility, area di processo o apparecchiatura principale. Ciò consente ai team di passare da cifre relative al consumo totale a informazioni concrete. Una gerarchia di misura pratica inizia con:
- fornitura in ingresso per comprendere il consumo energetico e delle utility totale del sito
- generazione di utility tier two, quali caldaie, compressori, refrigeratori o sistemi di riscaldamento
- linee di produzione o aree di consumo più grandi, in cui il potenziale di risparmio è più rilevante
- determinati utilizzatori a livello di processo, che richiedono confronti sistematici o EnPI dettagliati
Per impianti con budget limitati, può essere utile un approccio in fasi. Il primo anno, attenzione incentrata sul consumo totale. Il secondo anno, misura estesa alle principali aree di consumo. In fasi successive, confronto sistematico fra linee di produzione e utilizzatori principali per individuare scostamenti ricorrenti e opportunità di miglioramento.
Determinazione di una linea di base energetica sostenibile
Una linea di base energetica è il punto di riferimento utilizzato per valutare l'eventuale miglioramento delle prestazioni energetiche. Tale linea stabilisce la quantità di energia tipicamente utilizzata da un processo, una linea o un sito in condizioni operative paragonabili.
Una linea di base sostenibile richiede una quantità di dati misurati sufficiente a rispecchiare i normali modelli produttivi. Inoltre dovrebbe essere normalizzata rispetto a variabili che influenzano il consumo, quali volume di produzione, temperatura ambiente, ore di funzionamento o mix di prodotti. Una volta definita la linea di base, diventa possibile il confronto sistematico a livello energetico. I team possono confrontare linee, siti o periodi operativi simili e individuare dove le prestazioni si scostano dall'uso di energia previsto.
Cosa si aspetta ISO 50001 dai dati di misura
ISO 50001 è una norma quadro per la gestione energetica sistematica. Dal punto di vista della misura, la norma richiede alle organizzazioni di comprendere il loro uso di energia, individuare gli utilizzatori di energia significativi e dimostrare miglioramenti rispetto a una determinata linea di base.
Strumentazione di processo, misura delle utility e diagnostica che contribuiscono a generare dati di misura affidabili e verificabili per la gestione energetica e il miglioramento continuo.
Per le aziende che si preparano all'implementazione di ISO 50001, dati di misura affidabili supportano tre esigenze pratiche: individuazione degli utilizzatori di energia significativi, tracciamento degli EnPI e conferma del miglioramento delle prestazioni energetiche nel tempo.
Un audit energetico industriale è equivalente a ISO 50001?
Un audit energetico industriale è una valutazione utilizzata per individuare dove avviene il consumo di energia e dove sono possibili miglioramenti in termini di efficienza. ISO 50001 è una norma per i sistemi di gestione che aiuta le organizzazioni a gestire e migliorare costantemente le prestazioni energetiche.
Un audit può fornire informazioni utili per un piano di gestione energetica, ma un miglioramento duraturo dipende dalle attività di misura, monitoraggio e intervento in corso.
Monitoraggio dell'efficienza energetica: trasformazione dei risultati di misura in risparmio
Il monitoraggio dell'efficienza energetica diventa utile quando dai dati misurati si passa all'azione. La catena è semplice: misura del consumo, aggregazione dei dati, normalizzazione rispetto alla linea di base energetica, rilevamento degli scostamenti e decisione dei cambiamenti da attuare. Il consumo delle utility misurato fornisce anche i dati di attività necessari per la creazione di report sulla sostenibilità, a supporto del calcolo delle emissioni Scope 1, dovute all'uso di combustibile nelle caldaie, e Scope 2, dovute al consumo di energia elettrica acquistata.
Ad esempio, se il consumo di aria compressa aumenta a fronte di un rendimento stabile della produzione, la varianza può indicare perdite, cali di pressione o impostazioni operative inefficienti. Se l'uso di vapore per batch aumenta, la causa può essere localizzata in perdite di distribuzione, impostazioni di processo o prestazioni del trasferimento di calore.
La creazione di report energetici contribuisce a mantenere visibili queste informazioni. Report periodici consentono ai team responsabili di funzionamento, manutenzione e sostenibilità di aderire alle priorità, tracciare i progressi e documentare l'impatto delle misure di conservazione dell'energia implementate.
Gestione energetica nella produzione di alimenti e bevande
La produzione di alimenti e bevande è spesso ad alto consumo energetico perché molti processi comportano trattamento termico, refrigerazione, attività di pulizia sul posto, aria compressa, vapore, riscaldamento e raffreddamento. Queste utility possono costituire utilizzatori a maggior consumo energetico e sono spesso distribuite in diverse aree produttive.
La gestione energetica industriale aiuta i produttori di alimenti e bevande a individuare dove è localizzato il consumo massimo, quali sono i processi che variano di più e dove è possibile priorizzare miglioramenti in termini di efficienza senza compromettere sicurezza alimentare, qualità o tempi di funzionamento.
Garanzia dell'affidabilità dei dati: strumentazione e diagnostica
Perché un EnPI sia affidabile, lo deve essere anche la misura su cui è basato. La strumentazione di processo fornisce i dati di campo necessari per calcolare le prestazioni energetiche, rilevare le inefficienze di funzionamento e verificare l'efficacia degli interventi di miglioramento.
Diagnostica e verifica in loco contribuiscono a confermare l'affidabilità dei dati di misura nel tempo. La Heartbeat Technology di Endress+Hauser, ad esempio, supporta diagnostica e verifica dei dispositivi senza interruzione di processo, aiutando gli impianti a ottenere dati energetici affidabili lungo l'intero ciclo di vita della strumentazione.
Una volta stabiliti piano di gestione energetica, EnPI e linea di base, il passo successivo è individuare il punto dell'impianto in cui il potenziale di risparmio è maggiore. I sistemi di utility quali vapore, caldaie, riscaldamento e raffreddamento nonché aria compressa spesso forniscono utili punti di partenza per il miglioramento.
