franco peruzzotti r&d innovaction
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FIRE - Bologna, 22 novembre 2011
...creating value through innovation
Efficienza energetica e ICT:Efficienza energetica e ICT:prospettive e potenzialitàprospettive e potenzialità
• introduzione• contesto di interesse per ITC ed efficienza energetica,• il sistema ITC proposto,• esempi applicativi e opportunità attraverso il risparmio
energetico– fonti rinnovabili, geotermia a bassa entalpia– Telefonia Mobile, condizionamento delle stazioni radio base– Illuminazione, Commerciale e Pubblica Amministrazione– aziende manifatturiere, ottimizzazione dei consumi energetici– riduzione consumi a supporto del business, Prysmian Group
• conclusioni
agenda
FIRE - Bologna, 22 novembre 2011
Le nuove sfide del risparmio energeticoNegli ultimi anni in tutte le attività si assiste ad una crescita della sensibilità rispetto ai consumienergetici, sia per l’aspetto economico ma anche per quello ambientale; questo aspetto è tanto più critico quanto più il consumo è distribuito capillarmente sul territorio e quindi più difficile da tenere sotto controllo. Le aziende più “energivore”, cioè con grandi consumi in poche sedi (es. cementifici, acciaierie), sono da sempre attente ai risparmi in quanto è più semplice raggiungererisultati significativi, mentre più difficile è intervenire in quelle realtà che hanno un costo complessivo dell’energia molto elevato, ma consumi limitati presso ciascuna delle molteplici sedi (es. banche, uffici postali, negozi).
headquarter
sportello
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Riduzione consumi
Forza Motrice
Riduzione dei consumi
accessori, illuminazione,
condizionamento, servizi vari
Auto produzione
Ottimizzazione
acquisto energia
Utilizzo più efficiente dell’energia,
MMonitoraggio e onitoraggio e ControlloControllo
Conseguimento dei risparmi/miglioramento dell’impatto ambientaleSupp
orto
di E
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emen
t • Il monitoraggio per identificare i punti critici e pianificare gli interventi per
• una gestione più efficiente • pianificare interventi infrastrutturali ad alta efficienza e autoproduzione.
Il Monitoraggio ed il Controllo dei consumi può offrire un supporto significativo al risparmio a quelle realtà dove l’energia è consumata capillarmente su un vasto territorio.
ICT e risparmio energetico
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Sistema di Monitoraggio e Controllo dei consumi energetici
Il Sistema considerato è modulare per poter rispondere alle esigenze più differenti e consiste nel monitoraggio distribuito mediante sensori in modalità wireless (o anche wired) e l’integrazione della rete di monitoraggio con una piattaforma di ultima generazione per il monitoraggio/controllo intelligente, automatico o semiautomatico, degli impianti esistenti, anche in modalità remota.
Piattaforma h-WSN
1 Sensori wireless Temperatura, Umidità, Luminosità (THL)
2 Sensori per la qualità dell’aria/numerosità persone (CO2)
3 Power Meter per i consumi elettrici
4 Misura del livello di rumore
5 Controllo presenze (es. timbratura, localizzazione di beni o persone)
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La piattaforma h-WSN è costituita da nodi fissi che comunicano fra loro in modalità wireless (h-Node), nodi mobili collegati a persone o beni (h-Tag), nodi (h-Bridge) che collegano in modo bidirezionale la h-WSN a Internet per il trasferimento dati,
permette lo sviluppo rapido di applicazioni diverse, tutti gli elementi possono essere alimentati a batteria o alla rete elettrica, la configurazione della rete è completamente automatica, non è
richiestopersonale specializzato
può essere interfacciata facilmente a sistemi domotici e SCADA di ultimagenerazione per il controlloe la gestione di impianti pre-esistenti (per esempio,l’impianto di climatizzazione)
La piattaforma
Users
Shop 1
Shop n
Shop 1
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Il sistema consente di delineare il profilo di consumo più adatto al sito monitorato, per poter acquistare
meglio l’energia, individuare anomalie di consumi, effettuare una valutazione oggettiva dei benefici derivanti dalla sostituzione di apparati
di consumo, ridurre i costi di esercizio e manutenzione;ulteriori elementi distintivi del Sistema proposto valutare il livello di comfort abitativo (qualità dell’aria, rumore, oltre a THL), regolare i sistemi di ventilazione/condizionamento in funzione della qualità dell’aria e
del riempimento delle sale, regolare in modo “intelligente” mediante logiche di autoapprendimento delle
abitudini degli occupanti gli spazi controllati per operare azioni volte al risparmio energetico mantenendo il necessario livello di comfort abitativo,
valutare il grado di affollamento di un determinato sito fornendo indicazioni anche sul livello della produttività dello stesso.
I «deliverables» del Sistema di Monitoraggio e Controllo
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Fonti rinnovabili:geotermia a bassa entalpia
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Rete capillare di consumi
Sistema di monitoraggio e controllo impianto residenziale
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La piattaforma
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Il portale web Geothermalpoint.it
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Rete capillare di consumi
Telefonia mobile:condizionamento delle stazioni radio base
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• Per la copertura dell’intera rete nazionale i due principali operatori della rete mobile italiana, dispongono ciascuno circa 15.000 stazioni radio base, SRB, distribuite sul territorio; di queste almeno 7000 sono in shelter situate in zone isolate (es lungo strade, autostrade) e comportano un consumo di più di 80.000 MWh per anno.
• La potenza installata per ogni singolo shelter è di 3-12 kW elettrici in BT, l’energia viene utilizzata principalmente per gli apparati di TLC e di condizionamento, che assorbono il 30-40% della potenza complessiva (per una spesa annua superiore a 4mln€),
• Il Sistema di Monitoraggio e Controllo permette di individuare un percorso per la riduzione dei consumi energetici• monitoraggio di temperatura interna ed esterna, consumi
condizionatori• definizione di un indice di performance,Kpi,• controllo remoto,• individuazione dei siti più critici dove eventualmente
effettuare investimenti sulla base di elementi consolidati.
contesto
15.000 SRB in Italia per ogni
operatore principale
8.000 in infrastrutture
urbane7.000 in shelter
isolati
25 GWh/anno di consumo per il
solo condizionamentoSpesa superiore
a 4.000.000 €/anno
Possibilità di risparmio
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Metodo individuato per identificare le SRB più inefficienti
G F M A M G L A O DNS Tempo, mesi
En
erg
ia a
ss
orb
ita
, k
Wh
confrontando i dati di consumo mensile della singola SRB con la temperatura esterna rilevata ed
il grado di isolamento dello shelter, è possibile definire il
rapporto tra il consumo effettivo e quello necessario per quella
posizione in ogni specifica stagione.
T1
T2
T3
T n
Viene definito un Key Performance Index, Kpi, (es. energia normalizzata alla superficie, KWh/m2) per ciascuna SRB , sarà così possibile anche confrontare i consumi di diverse SRB a parità di posizione geografica nello stesso periodo stagionale.
Numerosità di SRB con lo stesso Kpi
Kpi
Da questa rappresentazione grafica è possibile
individuare le SRB più inefficienti a parità di superficie e di posizione
geografica
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Tipologie di rimedio, “passive House” & Rinnovabili e risultati
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Illuminazione:Commerciale e Pubblica
Amministrazione
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Rete capillare di consumi
Tipologia di interventi per il conseguimento dei risparmi
Per ciascuna tipologia di intervento è indispensabile valutare il rapporto costi benefici (ROI); il sistema permette di registrare gli effettivi risparmi conseguiti monitorando i consumi prima e dopo l’installazione offrendo la possibilità di sviluppare un progetto per l’ottenimento dei Titoli di Efficienza Energetica (Certificati Bianchi)
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Progetto riduzione consumi punti vendita catena commerciale
Più di 70 punti vendita in Italia,Ciascun punto vendita viene illuminato con lampade
tipo T8 da 58W, spesso con starter ferromagnetici, quantità media di 1000 lampade per punto vendita,
Accensione 11 ore/giorno per circa 340 giorni/anno,Intervento sostituzione con tubi tipo T5 da 35W e dove
possibile starter elettronico,Ritorno Investimento 1.5 anni,Più di 1500MWh di energia elettrica risparmiati per
anno,Consistente numero di Certificati Bianchi ottenibile, Monitoraggio dei consumi finalizzato anche per la
definizione puntuale del progetto di risparmio energetico prima e dopo l’intervento.
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Aziende manifatturiere:ottimizzazione dei consumi
energetici
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Rete capillare di consumi
contesto
grandi consumi distribuiti in diverse unità produttive sul territorio
difficoltà per l’energy manager di effettuare interventi incisivi i piccoli risparmi per ogni singola unità difficilmente giustificano
interventi infrastrutturali significativi
necessità di sensibilizzare gli operatoritradizionalmente il costo dell’energia è una voce limitata rispetto al
costo a fabbrica del prodotto (Materie Prime+Mopera+variabili), oggi sempre di meno specie nei paesi dove il costo dell’energia è elevato
la costante pressione sulla necessità di ridurre i costi apre nuovi orizzonti e comporta benefit aggiuntivi quali il miglioramento della Sostenibilità del Business e maggior potenza disponibile
il monitoraggio dei consumi può supportare molti di questi aspetti
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Monitoraggio consumi elettrici complessivi di una UO
Fonte “Energy Management in Plasticss Processing, dr R. Kent, AMI - UK
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Monitoraggio di un ciclo produttivo di stampaggio di materiali plastici
Fonte “Energy Management in Plasticss Processing, dr R. Kent, AMI - UK
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Cavi media tensione:riduzione della CO2: miglioramento della CarbonFootPrint
Prysmian Group
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Rete capillare di consumi
Life Cycle Assesment (LCA)
Raw MaterialsRaw Materials(Suppliers)(Suppliers)
Extrusion ProcessExtrusion Process(cable manufacturers)(cable manufacturers)
operating condition operating condition “ “life” of the productlife” of the product
(Utilities)(Utilities)
End –of-lifeEnd –of-life(Waste management(Waste management
Companies)Companies)
CO2 emission evaluation across the whole supply chain
The following scheme is applicable to any type of cable/accessoryFor the purpose of this work it will be applicable separately to NewCable, made with thermoplastic materials, TPL cable XLPE peroxide crosslinked cable XLPE Silane crosslinked cable
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Extrusion ProcessExtrusion Process(cable manufacturers)(cable manufacturers)
Insulation Insulation Curing Curing degassingdegassing jacketingjacketing
conductor pullingconductor preheatinginner semicond layerpredrying, hopper feedingheating cilinder screwExtruder absorptioninsulationpx, px/Silane, injection systempredrying, hopper feedingheating cilinder screwExtruder absorptionouter semicond layerpredrying, hopper feedingheating cilinder screwextruder absorption
industrial scraps
Oven time/temperature energy consgas emission, CH4
px XLPE processtube heatingwater comsumptionwater coolingenergy to storage N2 liquidnitrogen consumptiongas treatment
SiXLPE processSauna, bath time temperature energy conswater/steam consumption
tape/bedding comp.Aluminum foil welding/Copper wireextrusion PE jacketing comp.
1. identification of the most critical energy consumption sources 2. energy monitoring/measurement & tracciability3. Normalization of energy consumption
Process, Life Cycle Inventory
CO2 equivalent emission (kg/Km), TPL vs XLPE: > 140, -50%
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End –of-lifeEnd –of-life (Waste management(Waste management
Companies)Companies)
Dismantling & RecoveryMetal and Plastic separationmetal recyclingplastic recycling
• landfill• Energy Recovery•Material Recovery
•Non W&C application•“Second Life Plastic”•Injection moulding product/raw material savings
End-of-life management
End-of-life and industrial scrap management
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Material Recovery(low environmental impact, high
economicla value, possible for thermoplastic materials)
TPL cable,material recovery
CO2 equivalent emission (kg/Km), TPL vs XLPE: > 800- 1000, > -80%
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il risparmio energetico insieme allamigliore riciclabilità del materiale hanno consentito:– innovazione di Prodotto– innovazione di Processo– introduzione sul mercato di un nuovo prodotto con
migliore impatto ambientale – il miglioramento della Carbon Foot Print ha permesso un
vantaggio competitivo in alcuni mercati del Nord Europa dove alcune Utility, a parità di costi/prestazioni di prodotto, privilegiano i fornitori “Green”
new concept in Wire&Cable product, results
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I sistemi ICT integrati da reti di sensori distribuiti possono abilitare diversi servizi a supporto dell’Energy Managent per una migliore gestione ed il consolidamento dei risultati in termini di minori costi e minori consumi abilitando parallelamente una serie di nuove opportunità a sostegno dello sviluppo del business e del Green Procurement, vantaggi che possono costituire un importante elemento competitivo in una situazione di mercato sempre più compressa dalla tensione sui costi
conclusioni
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Grazie per l’attenzione
R&D InnovAction S.r.l.
Sede operativa
viale Fulvio Testi, 223
20162 Milano
e-mail:
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