Le logiche 4.0 applicate all 'efficientamento dell'aria compressa - ciclo di seminari di approfondimento, aggiornamento e confronto sul tema ...
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Le logiche 4.0 applicate all ’efficientamento dell’aria compressa ciclo di seminari di approfondimento, aggiornamento e confronto sul tema dell’efficienza energetica Rimini, 8 novembre 2018 Fabio Grosso Head of e-Industries Solutions Enel X Italia 08/11/2018
Agenda La transizione energetica e il ruolo della generazione distribuita Le iniziative di Enel X 2
La creazione di Enel X per guidare la transizione energetica Leader della transizione energetica e dell'elettrificazione degli usi Piattaforma digitale Empowerment del cliente per la partecipazione ai mercati dell'elettricità Un modello adatto per un mondo digitalizzato, a basse emissioni 3
Gli obiettivi strategici di Enel sono allineati a tutti i target europei di decarbonizzazione Obiettivi strategici Enel Obiettivi europei al 2030 Guidare la transizione energetica - 32,5% efficienza energetica accelerando l’elettrificazione dei Riduzione dei consumi primari e finali di consumi energia al 2030 rispetto al tendenziale* Aiutare i clienti a raggiungere gli obiettivi di - 40% emissioni GHG riduzione dei costi energetici e di Riduzione al 2030 delle emissioni di decarbonizzazione gas serra rispetto ai livelli del 1990 Garantire la necessaria flessibilità al 32% fonti rinnovabili sistema per permettere l’integrazione delle Contributo ai consumi finali di energia rinnovabili al 2030 4 * Scenario tendenziale definito nel 2007 (Primes EU Reference Scenario 2007 – Energy, transport and GHG emissions trends to 2030)
Le soluzioni di Enel X per clienti, città e sistema elettrico 1 Infrastrutture per Illuminazione Infrastruttura di Rete in fibra ottica una città pubblica, ricarica pubblica (attraverso Open Fiber) sostenibile illuminazione artistica per veicoli elettrici 2 Nuovi servizi Risorse distribuite (es. Servizi di diagnosi, Soluzioni di efficienza energetici al fotovoltaico, stazioni monitoraggio ed energetica per grandi cliente private di ricarica per analisi energetica progetti veicoli elettrici) 3 Servizi di Demand Response Accumuli distribuiti Integrazione dei veicoli elettrici flessibilità al nella rete (es. V1G, V2G) sistema elettrico 5
Recenti acquisizioni Società Americana - Società Americana - Società Americana – Società Italiana – Società presente in Ottimizzazione dei Leader globale nel Ricarica intelligente e Ottimizzazione 14 paesi dell’ America consumi attraverso Demand Response vehicle grid dei profili di Latina – gestisce rete software di gestione con 6 GW di capacità integration consumo dei in fibra ottica di degli accumuli flessibile gestita clienti 49.000 chilometri 1 Infrastrutture per una città sostenibile 2 Nuovi servizi energetici al cliente 3 Servizi di flessibilità al sistema elettrico Le acquisizioni quale strumento per posizionare Enel X velocemente in nuovi segmenti di mercato acquisendo il relativo know-how e competenze 6
- 40% emissioni GHG Iniziative di Enel X in Italia Mobilità elettrica - Infrastrutture pubbliche di ricarica in Italia Il piano di Enel X 14.000 Stazioni Quick 10.500 Stazioni Fast / UltraFast 11.000 7.000 5.000 8.500 6.000 2.700 4.500 2.500 3.000 2.000 200 500 1.000 2018 2019 2020 2021 2022 Enel X sta implementando il più grande piano di installazione di ricarica pubblica in Italia: fino a 14.000 stazioni di ricarica entro il 2022 per un investimento fino a 300 M€ 7
32% fonti rinnovabili Iniziative di Enel X in Italia Vehicle to Grid Integration Energy 2 Grid Produttori di auto Restituzione di energia dalla batteria dell’auto alla rete elettrica, che in forma aggregata, può permettere di alimentare porzioni Pilota TSO di Regolazione di frequenza di rete in condizioni di agosto 2018 emergenza o partecipare ai Modulazione di una ricarica in corso / Demand Response mercati wholesale dell’energia Restituzione di potenza dalla batteria dell’auto alla rete per fornire servizi di regolazione di Interruzione di una ricarica in corso frequenza. Accresce la flessibilità della rete e Vehicle 2 Grid consente di mitigare rischi di overload o di o avvio differito di ricariche; aumentare l’hosting capacity di rinnovabili. l’aggregazione dei contributi dei Prodotti Enel X diversi stop o ritardi è equivalente al Vehicle 1 Grid contributo di un energivoro Vehicle 2 Grid interrompibile. Vehicle 1 Grid Vehicle 2 Grid Nel pilota del TSO, Enel X svolge il ruolo di «Aggregatore» con la responsabilità di offrire i servizi sul mercato dei servizi di dispacciamento aggregando diversi carichi di domanda 8
E’ necessario rilanciare alcune iniziative per lo sviluppo della mobilità elettrica in Italia 1 Prevedere un sistema di tariffe dell’energia elettrica volto a supportare lo sviluppo della mobilità elettrica 2 Uniformare regolamenti comunali e procedure burocratiche per l’installazione di infrastrutture di ricarica (sia private che pubbliche), permettendo di dare una piena e rapida esecuzione al piano nazionale delle infrastrutture di ricarica (PNIRE) 3 Razionalizzare alcuni oneri fiscali (es. oneri di fatturazione per servizio ricarica), in linea con carburanti convenzionali 4 Agevolazioni (monetarie e non) sulle infrastrutture, sulla filiera tecnologica e poi sull’acquisto dei veicoli 5 Installazione di infrastrutture di ricarica in ciascun comune e sostituzione parchi autovetture in uso alla PA 6 Accelerare la partecipazione dei veicoli elettrici al mercato di dispacciamento (Vehicle Grid Integration) 9
32% fonti rinnovabili Iniziative di Enel X in Italia Demand Response • Enel X è il primo operatore di Demand Response in Italia con 119 MW gestiti pari al 41% della capacità risultata aggiudicataria di contratti a termine nell’ambito delle aste indette da Terna. • Il servizio di Demand Response permette la partecipazione della domanda ai mercati dei servizi dispacciamento, finora accessibili solo agli impianti di generazione di grande taglia Capacità di Demand Response gestita da Enel X nel 2018 (MW) 119 62 68 51 42 10 17 gen feb mar apr mag giu lug ago set Aprire i mercati per far partecipare la domanda alle medesime condizioni degli impianti già abilitati e migliorare le condizioni per la partecipazione dei cittadini al mercato dell’energia 10
Iniziative di Enel X in Italia Efficienza Energetica • Enel X per tramite delle proprie Esco certificate UNI EN 11352 Enel.si e Enel Sole è presente nel settore dell’efficienza energetica ed è il primo operatore per numero TEE prodotti nel 2017. • Ha una propria struttura dedicata per lo svolgimento delle Diagnosi Energetiche a nostro avviso strumento fondamentale per individuare gli interventi che possono essere realizzati presso i Clienti. Aprire i mercati per far partecipare la domanda alle medesime condizioni degli impianti già abilitati e migliorare le condizioni per la partecipazione dei cittadini al mercato dell’energia
EIS – Energy Intelligence Software Per guidare un’auto della formula 1 occorre far adeguare l’auto alla pista ! N. Lauda 12
Le aziende fissano dei target energetici, ma raggiungerli non è scontato …… delle società ha fissato obiettivi di 89% miglioramento nella gestione dell’energia. Solo il 52% ha avuto successo nel raggiungerli. Wall Street Journal’s CFO Journal – Deloitte re-Sources 2015, studio di Deloitte Center per Energy Solutions 13
Quali obiettivi? L’energia impatta svariati settori dell’azienda Sistemi Costi operativi Tracciare i costi decentralizzati energetici Spese non Inefficienze Centrare i requisiti preventivate Gestire i costi operative di sostenibilità rispetto ai comfort Finance Procurement Facilities Operations Production Energy Sustainability Quanta energia uso? Come la uso? Quanto spendo? AWARENESS! Completa visibilità per una gestione proattiva dell’energia 14
Come funziona…. Il sistema di Energy Intelligence cattura i dati di input da diverse fonti, li trasferisce in cloud e li elabora restituendo analisi e funzionalità di vario genere. Enel energy cloud Esempi dei tipi di analisi: Ottimizzazione del tempo di accensione/spegnimento Inefficienza dei sistemi di riscaldamento/raffrescamento Ottimizzazione dei consumi durante le vacanze/fine settimana Alto carico energetico notturno Mantenimento degli asset (i.e. carico dei cicli)
…quali input? Completa visibilità dei dati di energia (Headquarter, filiali, sedi regionali, singoli siti con un sistema di mappatura dell’anagrafica personalizzabile in funzione delle esigenze del cliente) Possiamo arrivare a catturare i dati fino a livello di BAS, dove risiedono maggiori opportunità ma anche maggiore complessità. Possiamo integrare meters, valori economici, sub-metering e BAS in una unica piattaforma di analisi. Analisi dei dati di contatore Punto di “L’edificio A ha un carico energetico notturno maggiore rispetto all’edificio B.” partenza Analisi dei costi energetici “La spesa energetica dell’edificio A è maggiore a quella dell’edificio B.” Analisi dei sub-contatori “Il sistema HVAC dell’edificio A sta consumando più energia del previsto.” Building Automation System Analysis “L’AHU3 (Air Handling Unit) dell’edificio B è in funzione anche se l’edificio non è occupato. Impostando un nuovo programma potresti estendere la vita utile dei macchinari e ridurre i costi energetici di x.xxx € all’anno.” 16
Overview soluzione tecnologica 4G HTTP OVER SI ADAPTER PLC USB ENEL APN ENEL IOT PLATFORM Smart Meter Gateway SI IoT Router ENEL IoT EIS Energy Platform Intelligence System Sistema di Modulo dedicato Piattaforma IoT Enel per: Applicazione di Energy acquisizione dati da all’acquisizione dati dal • Device management Management System: smart meter gateway con protocollo • Data injestion • Web Portal e Mobile specifico e pubblicazione in • Data storage App protocollo standard HTTP • Dashboarding verso cloud: • Analisi dati • Connettività verso • Reporting internet in 3G/4G • Alerting • Connettività al cloud • Azioni Enel attraverso rete protetta e dedicata 08/11/2018 17
Funzionalità: Energy Detail Overview La piattaforma permette agli utenti di analizzare la serie di dati provenienti dal meter dei siti. I meters possono essere esaminati individualmente o in maniera aggregata. La baseline ed i weather data possono essere sovrapposti per fornire un parametro di misurazione della performance del sito. La selezione di date e intervalli di tempo di aggregazione consente di estrapolare dati storici in differenti contesti. Caratteristiche • Analisi temporale dei data trend della commodity • Modifica degli intervalli di tempo e granularità (5 min, 15 min, orari, e altri) • Analisi del sito e dei dati provenienti dai sub-meters • Matching dei weather data e dati proveniente dalla baseline • Comparazione con altri siti • Estrazione dati in formato CSV per successive analisi 18 • Accessibilità via smartphone
Inspect Overview La piattaforma aggrega il flusso di dati – per esempio intervalli di dati, benchmarking, dati sul tempo, ecc. – per fornire visibilità al portafoglio totale e mostrare come avviene la comparazione tra vari siti/edifici. Attraverso la comparazione si possono definire obiettivi, promulgare policies di supporto e diffondere best practices. Caratteristiche • Analisi a livello di sito, gruppo e/o portafoglio. • Comparazione delle metriche chiave di energia (intensità di utilizzo d’energia, la performance della baseline ecc.) di differenti siti. • Implementazione di misure di performance aggregate. • Analisi degli aspetti chiave (domanda di picco, variazione della baseline). • Analisi real time dei trends energetici e della baseline. • Accessibilità via Smartphone. 19
Alerts Overview Il software permette agli utenti di creare facilmente delle modalità immediate di notifica nei casi in cui si rilevino consumi maggiori o minori di una soglia predefinita. Caratteristiche • Monitoraggio attraverso ricezioni di alert sotto forma di email/sms. • Sottoscrizione di utenti multipli alla ricezione dell’alert • Tipologie di alert iniziali: • Consumo rilevato al di sopra di una soglia set • Alert su KPI customizzati • Alert personalizzati 20
….. EIS fornisce visibilità sull’intero portfolio Visibilità • Visione interattiva dei consumi per un singolo sito o un gruppo di siti con caratteristiche simili • Dati di sub-metering aggregati per monitorare i carichi che hanno un impatto maggiore sul carico totale • Sovrapposizione weather data per correlare gli impatti sui consumi energetici Performance • Benchmark delle performance mensili e annuali • Proiezioni e gestione dei consumi futuri basati su una baseline • Calcolo degli indicatori di performance personalizzati (KPIs) 21
EIS rileva, identifica e verifica concrete opportunità di miglioramento…..le measures Overview Esiste un’esigenza forte di interpretare facilmente e operativamente gli innumerevoli dati disponibili ad oggi. Come passare dalla la generazione all’interpretazione di questa mole di dati? EIS rende automatico il processo di decodifica di queste informazioni. Gli algoritmi individuano con precisione le opportunità di riduzione dei costi . La piattaforma notifica in maniera proattiva agli operatori sul sito, suggerendo le azioni necessarie per eseguire gli interventi di risparmio energetico, i costi di implementazione e i risparmi connessi Caratteristiche • Review delle measures automaticamente identificate • Inserimento di proprie measures • Aggregazione e filtro delle measures di maggiore rilevanza • Review dei potenziali savings e delle azioni consigliate associate alle measures • Workflow tools: assegnazione dell’ownership, status di modifica , aggiunta di allegati, aggiunta di commenti, invio reportistica periodica e notificazioni via email • Accessibilità via smartphone 22
Dashboard delle measures …un flusso eseguibile di dati che facilita decision making e accountability Ownership and Accountability Economic Impact Assegnare le Comprendere responsabilità di facilmente quanto è esecuzione e tracciare grande l’opportunità i progressi dei progetti implementati Understand the Issue Approfondire le analisi per determinare come si è generata la measure Actionable Recommendation Comprendere velocemente le azioni suggerite per risolvere 23 i problemi.
Integrazione con BAS esistenti Integrazione di dispositivi di controllo innovativi per offrire soluzioni multi-sito personalizzate. Enel-X energy cloud Centro di controllo remoto Smistamento Analisi e segnali degli ordini di controllo - Identificare automaticamente i guasti o malfunzionamenti del HVAC e dei sistemi di illuminazione per aumentare il risparmio in fase operativa - Assegnare le priorità alle richieste in arrivo in funzione della causa che le ha generate in modo da ottimizzare I tempi di attesa - Evitare interventi tecnici non necessari - Tenere traccia delle informazioni degli asset per una vision ampia delle performance operative
BAS Measures - Esempi La piattaforma colleziona ed analizza dettagliatamente i dati provenienti dal BAS e genera azioni immediatamente eseguibili per qualsiasi team operativo Impianti di raffreddamento Impianti di riscaldamento • Chiller Performance analysis - kW/Ton • Boiler Sequencing Optimization • Optimum Chilled Water Supply Temperature • Boiler Combustion Controls • Optimum Staging • Boiler Economizer • Optimum Condenser Water Supply Temperature • Boiler Combustion Efficiency • Cooling Tower Fan Efficiency • Boiler Burners Performance • Low/High Temperature Differential Analysis • Boiler Blowdown • Optimum Flow analysis • Low/High Temperature Differential Analysis • Optimum Pump Utilization • Boiler Efficiency Optimum Pump Utilization • Optimum Thermal Storage Utilization Impianti di ventilazione e produzione a.c. Rilevazione degli errori e tracking • Economizer Operation • Set-point Error Tracking • Simultaneous Heating and Cooling • Sensor range checking • Excessive or inadequate ventilation • Operating parameter out of range • Demand Ventilation • Pinned or flat-lined sensor • Air starvation • Actual vs. Intended Schedule Analysis • Static pressure analysis • Equipment Manual Override Detection • Heating/Cooling Coil Efficiency • Leaking Valve • Optimum Start/Stop Analysis Zone • Air Filter Analysis- Dirty Filter • Set-point Analysis • Heating Setback , Cooling Set-forward Impianti terminali • Air Starvation Analysis Zone Comfort Analysis • Variable Air Volume Analysis • Indoor Air Quality Analysis • Zone Reheat • VAV Box Damper Modulation • Excessive Cycling Analysis
BAS Measures - Esempi La piattaforma colleziona ed analizza dettagliatamente i dati provenienti dal BAS e genera azioni immediatamente eseguibili per qualsiasi team operativo Impianti di raffreddamento Impianti di riscaldamento • Chiller Performance analysis - kW/Ton • Boiler Sequencing Optimization • Optimum Chilled Water Supply Temperature • Boiler Combustion Controls • Optimum Staging • Boiler Economizer • Optimum Condenser Water Supply Temperature • Boiler Combustion Efficiency • Cooling Tower Fan Efficiency • Boiler Burners Performance • Low/High Temperature Differential Analysis • Boiler Blowdown • Optimum Flow analysis • Low/High Temperature Differential Analysis • Optimum Pump Utilization • Boiler Efficiency Optimum Pump Utilization • Optimum Thermal Storage Utilization Impianti di ventilazione e produzione a.c. Rilevazione degli errori e tracking • Economizer Operation • Set-point Error Tracking • Simultaneous Heating and Cooling • Sensor range checking • Excessive or inadequate ventilation • Operating parameter out of range • Demand Ventilation • Pinned or flat-lined sensor • Air starvation • Actual vs. Intended Schedule Analysis • Static pressure analysis • Equipment Manual Override Detection • Heating/Cooling Coil Efficiency • Leaking Valve • Optimum Start/Stop Analysis Zone • Air Filter Analysis- Dirty Filter • Set-point Analysis • Heating Setback , Cooling Set-forward Impianti terminali • Air Starvation Analysis Zone Comfort Analysis • Variable Air Volume Analysis • Indoor Air Quality Analysis • Zone Reheat • VAV Box Damper Modulation • Excessive Cycling Analysis
Cliente: Produzione Laminati Rame Produzione di • Barre in ottone • Laminati in rame e sue leghe Aria compressa: V 20 MNm3/anno; p 7 bar
Schema sala compressori - pre intervento Esigenze cliente Ridurre costi di esercizio e manutenzione Migliorare affidabilità Azoto Monitorare la generazione di aria compressa e i consumi dei reparti Presse, trafile Stato sala compressori n. 5 compressori giri fissi (300 kW, 2900 Nm3/h), raffr. aria Trattamento aria insufficiente (1 essiccatore, 6600 m3/h, 1 a noleggio) Fonderia Manutenzione carente Controllo locale (impostazione set point a Nastro pressione max possibile) Nessun sistema di monitoraggio Regolazione: carico vuoto, laminazione in aspirazione
Lo stabilimento Sala compressori Dimensioni notevoli Fonderia La rete aria compressa è stata ampliata in fasi successive Filtri a maniche nel reparto fonderia, prelievo forte e discontinuo Ricerca fughe nel 2015 ha permesso di diminuire notevolmente il fabbisogno circa il 25%) Trafile Presse Nastro 1000 m
Dati acquisiti su EIS – esclusivamente per l’intervento Dati acquisti: Consumo aria compressa [Nm3/h] - misura portata totale, n.1 sensore portata termomassico - valori tipici, minimi e massimi Assorbimenti elettrici [kWh] - misura con n.5 analizzatori di rete - analisi e calcolo consumo specifico [kWh/Nm3]
Primi risultati
Primi risultati Consumo pre intervento medio Riferimento 0,13 kWh/Nm3
EPC – come funge Individuazione opportunità Definizione intervento Investimento CLIENTE Realizzazione Risparmio Durata contratto: 5 anni Garanzia sul servizio (affidabilità e costi) Monitoraggio Focus sul core Manutienzione business (risorse Ottimizzazzione umane e finanziarie) Conduzione, aspetti autorizzativi
La struttura dell’intervento 1. Installazione n.2 compressori a giri variabili (2700Nm3/h, 270 kW), per garantire il picco di consumo e una regolazione sempre efficiente. Gestione e manutenzione di tutta la sala compressori: tot. 12000 Nm3/h, 1450 kW 2. Installazione di n.1 essiccatore di capacità adeguata (7000 Nm3/h) al posto dell’attuale a noleggio, comprensivo di prefiltro 3. Installazione di sensori di misura in sala compressori e in stabilimento, per monitoraggio portata e pressione nei vari reparti. Acquisizione ethernet per punti molto lontani dalla sala compressori. 4. Implementazione di un sistema di controllo dedicato, per la gestione dei compressori, il controllo dinamico della pressione di lavoro, e l’acquisizione degli strumenti di misura. Dati in cloud e interfaccia utente web. 5. Miglioramento del locale da un punto di vista energetico: tenute e filtraggio
Scelta componenti • Fabbisogni Scelta macchine • Regolazione efficiente • n.2 compressori 2700 Nm3/h (velocità variabile) • Affidabilità, ridondanza • n.1 essiccatore 7000 Nm3/h (velocità variabile) Scelta sistema di controllo • PLC - Monitoraggio da remoto • Sistema di controllo sviluppato da Enel X - Controllo 2 macchine • Salvataggio dati: locale, cloud inverter - Modalità di controllo • Interfaccia utente web avanzate
Scelta componenti Scelta strumenti di misura • Possibilità acquisizione in Modbus n. 10 sensori portata aria compressa / Ethernet n.1 VPFlowscope DP • Misura di pressione integrata sul sensore di portata n. 9 VPFlowscope M • Installazione in pressione, senza n. 5 analizzatori di rete interruzione del servizio n. 3 sensori di pressione Misurazione della pressione e portata richiesta dalle utenze finali
Interventi sul locale • Chiusura locale con porte scorrevoli e miglioramento tenute • Installazione prefiltri per ridurre l’accesso di polvere La gestione deve considerare anche l’ambiente dove operano i compressori
Schema sala compressori - post intervento Sensori portata secondari Sensori pressione FT03, FT04, FT05 Sensore portata azoto 4-20 mA Ethernet (PLC) Ethernet (PLC) Sistema di controllo Sala compressori FT02 e monitoraggio Azoto FT03 INTERFACCIA Presse, trafile UTENTE EIS DATI FT01 FT04 ENEL IOT PLATFORM Fonderia PLC FT05 Nastro Analizzatori di rete Sensore portata principale Modbus (PLC) FT01 Modbus (PLC)
Schema di misura reparti Sensori per misura portata Sala compressori e pressione nei reparti FT06, FT07, FT08, FT09, FT10 Azoto Ethernet (rete LAN) Fonderia Trafile Presse Nastro Sono stati creati dei reparti virtuali per minimizzare il numero dei sensori legati alla topologia della rete
Sistema di controllo e monitoraggio Interfaccia utente per monitoraggio e controllo remoto Acquisizione e Visualizzazione e analisi delle misure in real time Calcolo consumi per reparto Calcolo e verifica delle prestazioni e dei risparmi Gestione allarmi (mail alert e storici…) Definizione del miglior assetto di esercizio della sala compressori Algoritmo di controllo dinamico adattativo della pressione Focus su Controllo Dinamico della Pressione Analisi della pressione richiesta ai reparti Scelta Confronto dinamico delle pressioni misurate per determinazione del punto più critico Analisi pressione Scelta dinamica della minima pressione di lavoro in sala compressori sufficiente alla richiesta reparti di lavoro Confronto reparti
Sistema di controllo e monitoraggio
Risultati Prestazioni: CS 0,125 kWh/Nm3, risparmio 35% circa rispetto alla situazione pre intervento Contributo degli inverter 20% Contributo del controllo dinamico della pressione 5% Contributo del sistema di monitoraggio e controllo 10% gestione sala compressori attraverso sistema di controllo regolazione efficiente, sempre in modulazione, carico/vuoto minimo controllo dinamico della pressione di lavoro Affidabilità del servizio, manutenzione secondo normative e manuali d’uso Misure in continuo: elettriche, portata e pressione Interfaccia utente per monitoraggio e controllo remoto
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