Come la soluzione per motori ad alto rendimento evita i rischi di sovrainvestimento nei progetti di ristrutturazione energetica per piccole fabbriche

In che modo la Soluzione per motori a risparmio energetico evita i rischi di sovrainvestimento nei progetti di riqualificazione energetica su piccola scala in ambito industriale

Per una piccola fabbrica, un Soluzione per il risparmio energetico sui motori deve essere una decisione aziendale controllata, non una campagna di sostituzione guidata dal catalogo. La promessa è reale: un motore ben dimensionato, abbinato a un azionamento, a un sistema di trasmissione e a un profilo operativo adeguato, può ridurre lo spreco di energia elettrica. Tuttavia, un progetto può comunque comportare un sovrainvestimento se acquista capacità superiore a quella richiesta dal processo, se attribuisce tutti i risparmi previsti esclusivamente al motore o se procede all’espansione prima che un progetto pilota abbia confermato il valore di riferimento (baseline).

Dal punto di vista degli acquisti, la domanda utile non è «Quale motore presenta il rendimento più elevato sul suo foglio dati?», bensì «Quale modifica ridurrà l’energia consumata per unità di produzione utile, a un costo e con un rischio operativo che lo stabilimento può sostenere?». Questa distinzione assume particolare rilevanza quando si considerano Retrofittare motori ad induzione con PMSM le opzioni. I motori sincroni a magneti permanenti possono risultare interessanti in determinati cicli di lavoro, ma il loro valore dipende dal carico, dal controllo della velocità, dalle perdite meccaniche, dai vincoli di installazione e dalle effettive ore di funzionamento.

Iniziare con il rischio che si intende evitare

L’eccesso di investimento nasce normalmente da un confronto incompleto. Un nuovo motore potrebbe essere valutato in base alla potenza nominale indicata sulla targhetta del vecchio motore, anziché sul reale assorbimento di potenza misurato. Un azionamento a velocità variabile potrebbe essere incluso nella proposta, ma i relativi risparmi potrebbero essere attribuiti interamente al motore. Oppure uno stabilimento potrebbe sostituire tutti i motori apparentemente simili, anche se soltanto alcuni funzionano per molte ore con carico variabile.

Questo quadro decisionale riduce tale rischio suddividendo la decisione in ipotesi distinte e verificabili:

• Carico: Il motore esistente è sovradimensionato, funziona a carico ridotto, è regolato tramite strozzatura o va spesso a vuoto?
• Ciclo di lavoro: Per quante ore funziona, a quali velocità e con quale domanda produttiva?
• Perdite del sistema: Cinghie, riduttori, ammortizzatori, valvole o logica di controllo inadeguata stanno consumando la maggiore opportunità di risparmio?
• Costo di implementazione: La stima include l’inverter, l’integrazione dei controlli, i cablaggi, le modifiche agli accoppiamenti, i tempi di fermo macchina, la messa in servizio e la formazione?
• Verifica: Quale indicatore misurabile dimostrerà che l’investimento ha generato un reale miglioramento?

Si tratta di un approccio più conservativo, ma non più lento. Evita che un intervento di retrofit tecnicamente attraente venga approvato sulla base di una dichiarazione di risparmio energetico che il sito non sarà in grado di verificare successivamente.

Costruire una linea di riferimento prima di selezionare la tecnologia

Prima di qualsiasi intervento di retrofit, effettuare misurazioni su un periodo produttivo rappresentativo prima di impegnare capitali. Come minimo, registrare la potenza attiva o il consumo energetico, il tempo di funzionamento, l’output del processo, la velocità o la posizione del comando e le principali condizioni operative. Un ventilatore potrebbe richiedere la misura della portata d’aria; una pompa, quella della portata e della pressione; un compressore, quella dell’aria erogata e della pressione. Il valore di riferimento (baseline) deve indicare non solo i kWh, ma anche i kWh per unità pertinente di produzione o servizio.

Ciò è coerente con il principio fondamentale della gestione dell’energia secondo cui il valore di riferimento (baseline) costituisce il punto di confronto per valutare le prestazioni successive. Se le condizioni ambientali, il volume produttivo o le ore di funzionamento cambiano, il confronto richiede una correzione concordata, anziché un semplice totale “prima/dopo”. Una piccola fabbrica non necessita di un sistema di misurazione complesso per iniziare; ha invece bisogno di un metodo ripetibile e di una persona responsabile dei dati.

Non basarsi esclusivamente sulla potenza nominale dichiarata. Il consumo energetico del sistema motore dipende dal carico, dalle ore di funzionamento e dall’efficienza, mentre il sistema può essere regolato in base alla richiesta del processo. Nei compiti a coppia variabile di ventilatori e pompe, la riduzione della velocità può influenzare il consumo energetico molto più di un semplice incremento dell’efficienza del motore. Viceversa, su una macchina a carico pieno costante con poche ore annuali di funzionamento, persino un’opzione premium potrebbe non giustificare un intervento di sostituzione su larga scala.

Distinguere l’affermazione relativa al motore da quella relativa all’intero sistema

Una soluzione per il risparmio energetico basata su Retrofittare motori ad induzione con PMSM viene spesso presentata come un singolo intervento di aggiornamento, ma può includere diverse modifiche: il PMSM proposto, un azionamento a frequenza variabile, una configurazione a trasmissione diretta, un diverso sistema di trasmissione e controlli rivisti. Ciascuna di queste modifiche può contribuire al risparmio, ma i relativi benefici devono essere attribuiti con attenzione. Studi sul campo e prove su banco riguardanti sistemi con motori a magneti permanenti dimostrano che i risultati variano in funzione del carico e della velocità, e che il controllo a velocità variabile può fornire gran parte del risparmio in applicazioni con carico variabile adatte allo scopo.

Per tale motivo, chiedere a un fornitore o al team di ingegneria di modellare almeno tre casi: mantenere il sistema esistente con correzioni manutentive; aggiungere o ottimizzare il controllo di velocità mantenendo un motore ad induzione; e installare il pacchetto proposto di motore e azionamento. Utilizzare le stesse ipotesi produttive per ciascun caso. Il confronto non deve dimostrare che una tecnologia risulti vincente in ogni contesto. Deve invece indicare quale opzione comporta il costo totale di ciclo di vita più basso, in base al ciclo di lavoro specifico del sito.

Utilizzare un progetto pilota per limitare l’esposizione di capitale

Per un sito di piccole dimensioni, la soluzione più sicura per un motore a risparmio energetico è generalmente quella graduale. Scegliere una singola unità rappresentativa con un numero sufficiente di ore di funzionamento per produrre dati utili, ma non un’unità il cui eventuale problema in fase di messa in servizio potrebbe fermare l’intera fabbrica. Definire i criteri di successo prima dell’installazione: energia consumata per unità di output, stabilità delle prestazioni del processo, osservazioni sulla manutenzione e tempi di fermo accettabili.

Eseguire il progetto pilota con le normali variazioni operative. Una singola settimana con una produzione insolitamente bassa non costituisce una prova di un risultato permanente. Al termine del progetto pilota della Soluzione per Motori a Risparmio Energetico, confrontare il risultato misurato con il valore di riferimento e con le ipotesi contenute nella proposta. Se il miglioramento risulta conforme alle aspettative, estendere la Soluzione per Motori a Risparmio Energetico ad altre apparecchiature con profilo di utilizzo simile. In caso contrario, lo stabilimento avrà pagato per una lezione su un singolo asset anziché per una costosa correzione su tutta la flotta.

Questo approccio graduale alla Soluzione per Motori a Risparmio Energetico migliora anche la disciplina negli acquisti. Offre al responsabile delle operazioni, al responsabile della manutenzione e al responsabile finanziario un punto di revisione condiviso prima del successivo ordine d’acquisto. È ragionevole rivedere l’ambito del progetto dopo aver analizzato i dati; ciò non costituisce un fallimento del progetto, ma piuttosto il modo in cui un intervento di efficientamento energetico rimane allineato all’economia dello stabilimento.

Valutare il costo totale, non solo il prezzo del motore

Il prezzo di acquisto della soluzione motore ad alto rendimento è solo una voce nella decisione. Una soluzione motore ad alto rendimento deve includere manodopera per l’installazione, lavori elettrici e di controllo, adattamenti meccanici, interruzioni della produzione, messa in servizio, formazione degli operatori, manutenzione programmata e disponibilità pratica di assistenza. Quindi confrontare tali costi con una stima conservativa dei risparmi energetici ottenuti grazie alla soluzione motore ad alto rendimento, calcolata in base alle ore effettivamente misurate e a una tariffa elettrica che rifletta le effettive condizioni di fatturazione dello stabilimento.

Prestare particolare attenzione ai calcoli del tempo di recupero semplice. Un tempo di recupero breve, basato su un funzionamento ottimistico, su un carico costantemente elevato o su un incentivo ipotetico da parte del fornitore di energia elettrica, non costituisce una base affidabile per l’approvazione. Illustrare uno scenario di riferimento, uno scenario conservativo e le condizioni che renderebbero poco attraente la soluzione Energy Saving Motor Solution. Se l’investimento risulta comunque vantaggioso nello scenario conservativo, la decisione è più solida. Se invece risulta conveniente soltanto in presenza di ipotesi ideali, ridurre l’ambito di applicazione oppure raccogliere prima ulteriori dati.

Un pratico elenco di controllo per l’approvazione

1. Individuare i pochi asset azionati da motore della soluzione Energy Saving Motor Solution caratterizzati da un’elevata durata di funzionamento, da un consumo significativo di energia elettrica o da evidenti sprechi di controllo.
2. Misurare le condizioni operative rappresentative della soluzione Energy Saving Motor Solution e definire una linea di riferimento legata all’output o al servizio fornito.
3. Confermare la causa principale della soluzione Energy Saving Motor Solution: sovradimensionamento, strozzatura, perdite nella trasmissione, controllo inefficace o bassa efficienza del motore.
4. Confronta le opzioni di soluzione per motori a risparmio energetico: riparazione, controllo esclusivo, motore ad induzione e sistema PMSM, utilizzando le stesse ipotesi operative.
5. Definisci un progetto pilota per la soluzione per motori a risparmio energetico, i criteri di accettazione, le responsabilità per la messa in servizio e un periodo di verifica post-installazione.
6. Estendi la soluzione per motori a risparmio energetico solo laddove il ciclo di lavoro pilota e la sostenibilità economica siano effettivamente trasferibili.

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Esegui il retrofit basandoti su evidenze concrete.

Una soluzione per motori a risparmio energetico riveste il massimo valore quando trasforma l’incertezza in evidenza. L’obiettivo della soluzione per motori a risparmio energetico non è sostituire tutti i motori ad induzione né promettere un tasso di risparmio universale. Si tratta invece di identificare i sistemi motoristici in cui le condizioni di carico e di controllo misurate giustificano un intervento, per poi verificare il risultato della soluzione per motori a risparmio energetico prima di impegnare ulteriori capitali.

Per le fabbriche che stanno esaminando una Retrofittare motori ad induzione con PMSM percorso che la disciplina Energy Saving Motor Solution protegge sia il budget energetico sia il programma produttivo. Avviare la Energy Saving Motor Solution partendo dalla situazione di riferimento, distinguere le affermazioni relative ai singoli componenti dagli effetti sistemici della Energy Saving Motor Solution, sperimentare l’opportunità con la maggiore probabilità di successo e procedere alla scala estesa solo quando le misurazioni effettuate in fabbrica sulla Energy Saving Motor Solution ne confermano la validità.