07 Apr 2020

La transizione energetica verso un futuro a zero emissioni sta ponendo importanti sfide a governi, imprese e cittadini. Ne abbiamo parlato recentemente nell’articolo “l’energia del futuro”, dove abbiamo elencato le strategie messe in campo per raggiungere l’obiettivo della decarbonizzazione [se te lo sei perso, lo trovi qui].

Tra queste, un grosso contributo è fornito dal miglioramento dell’efficienza energetica, che, soprattutto in ambito industriale, è fondamentale non solo per ottenere importanti risparmi ma anche per migliorare le prestazioni del sistema produttivo: l’ammodernamento degli impianti, con l’introduzione di nuove tecnologie meno energivore e più moderne, intelligenti ed affidabili, porta con sé l’abbattimento dei costi, sia di manutenzione, sia di esercizio, e la riduzione degli scarti di lavorazione, diminuendo le difettosità del prodotto.

Ma cos’è l’efficienza energetica? E come si applica questo concetto ai generatori di vapore?

L’efficienza energetica è la capacità di un sistema di sfruttare al meglio l’energia che gli viene fornita per soddisfare un bisogno. Se applichiamo questo concetto a un generatore di vapore, possiamo dire che l’efficienza energetica è la misura di quanto combustibile la caldaia è in grado di trasformare in energia, sotto forma di vapore.

Quando valuto l’acquisto o la sostituzione di una caldaia cosa devo quindi considerare?

Efficienza della caldaia: quali sono i parametri da tenere sotto controllo per ottenere un’alta efficienza?

Il primo parametro che deve essere monitorato è quello relativo alla temperatura dei fumi al camino: un indice importante per capire quanto calore, e quindi quanta energia, viene eventualmente dispersa dalla caldaia.

La temperatura dei fumi ottimale (che eviti possibili problemi di condensazione) si aggira tra gli 80-85°C. Quest’ultima, nel caso molto comune siano utilizzati economizzatori, è direttamente proporzionale ad altro parametro, ossia quello della temperatura dell’acqua immessa nella caldaia (acqua alimento): più quest’ultima sarà calda, più lo saranno anche i fumi (perché rilasceranno meno calore all’acqua). Per un migliore recupero energetico, è dunque preferibile che l’acqua sia il più fredda possibile.

Infine, un altro valore da monitorare è quello relativo al contenuto di ossigeno nei fumi che, per essere ottimale, deve aggirarsi tra il 2% e il 4% (in questo range il peso sull’efficienza è dello 0,2-0,3%). Questo perché più è elevata la concentrazione di ossigeno nei fumi più se ne satnno scaricando in ambiente. Dunque, a parità di temperatura (85°C, ad esempio), maggiore è la quantità di fumi, maggiore è l’energia che si sta disperdendo.

Una possibile soluzione a un’eccesiva presenza di ossigeno nei fumi è costituita dalla riduzione dell’eccesso di aria nel bruciatore.

Efficienza della caldaia nelle mie condizioni di lavoro: valore nominale vs valore reale

Abbiamo detto prima che l’efficienza energetica è il rapporto tra ciò che viene prodotto e l’energia richiesta per farlo. Come viene dunque calcolato il valore puntuale dell’efficienza fornito da tutti i costruttori?

Il livello di efficienza dichiarato viene calcolato sulla base di condizioni particolari, potremmo dire “di laboratorio”, che tuttavia difficilmente corrispondono a condizioni reali.

Tale valore sarebbe infatti effettivo o reale se la caldaia lavorasse sempre al massimo della potenza, senza variazioni di carico o di temperatura esterna o dell’acqua alimento. Ma l’esercizio quotidiano di un generatore di vapore non ha un andamento stabile: le variazioni di carico e il cambiamento (fisiologico) delle condizioni al contorno impattano sulle prestazioni della caldaia, che in questo modo può perdere diversi punti di efficienza.

Esistono tuttavia soluzioni in grado di ridurre gli effetti di tale variabilità: il sistema brevettato di HE Smart garantisce altissimi livelli di efficienza in qualsiasi condizione di Pressione, di carico e di temperatura dell’acqua perché ti assicura la stabilità della temperatura di uscita fumi.

Nel grafico sottostante si può notare come la soluzione He Smart garantisca un livello molto alto di efficienza anche al variare del carico.

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Di conseguenza, all’atto dell’acquisto o della sostituzione un generatore di vapore, è fondamentale non basarsi unicamente sul valore di efficienza fornito dai costruttori, ma considerare anche le effettive condizioni in cui il proprio generatore di vapore deve operare e, sulla base di quelle, scegliere la soluzione in grado di rispondere alle proprie esigenze con i livelli di efficienza reale più alti. Scegli la garanzia di una temperatura fumi costantemente bassa e non di un numero da “laboratorio”.

Oltre la caldaia: l’interconnessione con il sistema produttivo

Allargando la visione dalla singola caldaia all’intero sistema caldaia + impianto produttivo, ovvero alla relazione tra oggetto che genera vapore e utenza che lo consuma, è possibile trovare ulteriori margini di guadagno in termini di efficienza.

Interconnettere la caldaia con l’intera fabbrica significa raccogliere, attraverso un’ampia rete di sensori, una serie di dati relativi al processo che appositi software immagazzinano sul cloud, elaborano e impiegano per monitorare e segnalare in modo automatico funzionamenti non ottimali, dando così la possibilità di ottimizzare in maniera continua l’esercizio della caldaia.

I dati raccolti, oltre a rimandare una visione complessiva sull’andamento dell’intero processo, permettono di monitorarne i consumi e di elaborare modelli matematici utilizzati da moderni sistemi di controllo e gestione per esercire la caldaia in modo adattivo, ottimizzando i carichi e i consumi in funzione degli utilizzi.

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Perché è così importante migliorare l’efficienza energetica della caldaia e dell’impianto in cui è inserita?

Massimizzare l’efficienza della caldaia, oltre a migliorare le prestazioni del sistema produttivo, permette di ridurre al minimo gli sprechi di energia, e allo stesso tempo, di abbattere i costi di esercizio (e di manutenzione) di un generatore di vapore.

Allargando la visione dei costi legati al generatore di vapore all’intero arco di vita di quest’ultimo, è evidente come l’investimento iniziale costituisca una piccola percentuale del costo complessivo della caldaia. La parte preponderante (stimata intorno al 70%) è invece costituita dalla spesa sostenuta per l’alimentazione della caldaia stessa; in altre parole: le bollette del gas. Infine, un’altra fetta importante del costo complessivo è quella relativa alla manutenzione (circa il 10%).

Efficientare l’impianto in cui la caldaia è inserita significa ridurre in modo sensibile questi costi e, conseguentemente, ottenere enormi risparmi.

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