L'efficienza energetica industriale è matura grazie alla trasformazione digitale

Tecnologie digitali avanzate forniscono visibilità in tempo reale delle prestazioni energetiche, in modo che gli operatori possano intraprendere azioni correttive. I sensori intelligenti, in particolare le apparecchiature wireless, forniscono da anni un migliore monitoraggio delle apparecchiature, offrendo un rilevamento precoce di potenziali guasti che potrebbero influire sulle prestazioni e comportare un maggiore utilizzo di energia. Le tecnologie Digital Twin aiutano a ottimizzare la progettazione e il funzionamento degli impianti, introducendo nuovi protocolli per risparmiare energia senza influenzare le prestazioni dell'impianto. E anche una nuova illuminazione a LED può risparmiare migliaia in costi energetici in impianti industriali di grandi dimensioni.

Probabilmente il più grande progresso degli ultimi anni è quello che noi indichiamo come "fitness tracker per l'energia industriale", un sistema informativo per la gestione energetica (EMIS). Storicamente, gli impianti industriali hanno esaminato i dati mensili sul consumo energetico nel tempo per monitorare le perdite di energia. Un EMIS fornisce informazioni significative e aggiornate sul consumo energetico di un sito per identificare meglio le inefficienze e le irregolarità, fornendo dati e analisi in tempo reale per il processo decisionale, che possono far risparmiare milioni ogni anno.

Prendiamo le centrali Abqaiq di Saudi Aramco, che forniscono il 15% della produzione mondiale di petrolio. Saudi Aramco ha implementato EMIS di Emerson per ottimizzare le operazioni e gestire meglio il consumo energetico. Il sistema ha fornito una maggiore visibilità delle prestazioni operative, ha ridotto significativamente le scadenze dei problemi per la risoluzione e ha identificato i valori e i set point migliori, con un conseguente risparmio energetico di $ 22 milioni all'anno.

Sebbene EMIS offra una visione completa sulla gestione dell'energia, esistono altre applicazioni altamente specifiche che dimostrano la verità del vecchio adagio: non si può gestire ciò che non si può misurare. Se combinate con software come strumenti di analisi, le misure forniscono i dati per un processo decisionale migliore per migliorare l'efficienza energetica, la sicurezza e l'affidabilità. Ecco cinque priorità di misurazione chiave per la gestione dell'energia.

• Monitoraggio degli scaricatori di condensa. La maggior parte degli impianti industriali utilizza il calore del vapore per fornire l'energia che guida le proprie operazioni. Una fattura energetica tipica di un impianto può andare da 20 a 30 milioni di dollari all'anno. Troppo spesso le migliaia di separatori di condensa che lasciano uscire l'acqua condensata dai sistemi a vapore di questi impianti sono trascurate. Nei sistemi a vapore che non sono stati sottoposti a manutenzione da tre a cinque anni, tra il 15% e il 20% degli scaricatori di condensa sono falliti, secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Qui i costi possono sommarsi: un impianto di generazione di energia, per esempio, ha trovato uno scaricatore di condensa che perdeva e costava loro $ 2.200 al giorno. Solitamente ispezionati manualmente una volta all'anno, ora i separatori di condensa possono essere monitorati acusticamente con dispositivi intelligenti, che avvisano gli operatori di apparecchiature guaste. La perdita di energia può essere recuperata monitorando gli scaricatori di condensa. L'azienda petrolchimica sudafricana Sasol Technology ha installato monitor acustici su appena 20 dei suoi scaricatori di condensa più critici e ha risparmiato $ 42.000 di costi di vapore, oltre a $ 15.000 di costi di manutenzione all'anno. I monitor intelligenti si sono ripagati in meno di tre mesi.
• Misurazione di servizi di pubblica utilità come acqua, aria, gas e vapore. Anche se gli operatori degli impianti sanno quanto gas naturale acquistano ogni anno, non sempre sanno quanto ne viene utilizzato da ciascuna unità di processo. I misuratori di portata aiutano a rilevare perdite o cambiamenti insoliti nel consumo energetico, bilanciare il flusso di energia nei punti di utilizzo e dare priorità agli interventi di risparmio energetico. Una cartiera del New England ha implementato le tecnologie di misurazione della portata e ora rappresenta quasi tutta l'utilizzo di energia all'interno della cartiera. Il progetto si è ripagato in meno di otto mesi, con risparmi ben superiori a 1 milione di dollari in costi energetici nel primo anno.
• Misurazione dell'aria compressa. I sistemi ad aria compressa sono i principali utilizzatori di energia e possono anche essere la principale fonte di perdite. Di fronte all'aumento dei costi operativi, alla necessità di una maggiore capacità e alle preoccupazioni per la carenza di aria compressa, un impianto chimico sudamericano ha aggiunto tecnologie di misurazione della portata e ha visto un miglioramento del 10% nell'efficienza complessiva del sistema dell'aria compressa, con una riduzione dei costi energetici pari a $ 750.000 all'anno.
• Controllo preciso dei livelli dell'acqua delle caldaie a vapore. L'obiettivo è avere le caldaie in funzione stabilmente senza costosi cicli di spegnimento, spurgo e riavvio. Una cartiera negli Stati Uniti stava perdendo la produzione e stava subendo un aumento dei costi dei servizi di pubblica utilità a causa degli scatti della caldaia, ma dopo l'aggiunta di tecnologie di misura avanzate, la cartiera gode di una maggiore efficienza, di fermi macchina imprevisti ridotti al minimo e di una maggiore produzione.
• Miglioramento delle prestazioni degli scambiatori di calore. Gli impianti industriali possono avere centinaia di scambiatori di calore che si possono sporcare nel tempo, riducendo la capacità produttiva e aumentando i costi di manutenzione e il consumo energetico. In collaborazione con Emerson, Chevron ha implementato una soluzione di monitoraggio abilitata su cloud per gli scambiatori di calore presso una delle sue raffinerie. Anziché controllare manualmente gli scambiatori di calore, tecnologie di rilevamento avanzate hanno fornito agli operatori Chevron dati su trasferimento del calore, incrostazioni e altri dati sul degrado per mantenere gli scambiatori di calore in funzione con prestazioni ottimali.

Prima d'ora le strutture industriali non hanno mai avuto a disposizione software, analisi dei dati e tecnologie di misurazione avanzate per comprendere realmente l'ottimizzazione dinamica dell'energia in tempo reale, che può aiutare significativamente le aziende a raggiungere i loro obiettivi di net zero. Se tutto il settore industriale adotterà queste tecnologie, gli impatti saranno rapidi e significativi.