Il modo di competere oggi è cambiato in modo significativo. Ciò è dovuto alle condizioni economiche che costringono gli operatori del mercato a cercare nuove opportunità per ridurre i costi, nonché alla consapevolezza della società della necessità di ridurre l’impatto ambientale. I consumatori ora vogliono prodotti che richiedano poca manutenzione (in un ambiente in cui i prezzi del carburante sono in costante aumento, ciò significa che le apparecchiature devono essere efficienti dal punto di vista energetico) e che rispettino l’ambiente.
L’energia è la spina dorsale delle economie sviluppate e guida anche l’evoluzione dei Paesi in via di sviluppo.
Purtroppo, in passato, la politica industriale non operava in termini di “sviluppo sostenibile” e “alto rendimento delle soluzioni tecnologiche”, e le questioni ambientali e sanitarie erano considerate di secondaria importanza.
Nel prossimo futuro, la competitività e il benessere dei Paesi dipenderanno in larga misura dall’uso razionale delle fonti energetiche tradizionali, dallo sviluppo efficiente delle fonti energetiche rinnovabili e dal consumo oculato di energia primaria ed elettricità. Inoltre, tutti i Paesi in via di sviluppo avranno un’importante risorsa – l’esperienza dei Paesi sviluppati – per imparare dagli errori degli altri e trarre vantaggio da soluzioni tecnologiche avanzate.
La maggior parte dei governi sta sviluppando strategie incentrate sul risparmio energetico, sull’azzeramento dei rifiuti e sulla tutela dell’ambiente. Si sta lavorando in molti settori: ingegneria civile, trasporti, produzione di energia e industrie ad alto consumo di calore e vapore (pasta e carta, industrie alimentari, chimiche e petrolchimiche, produzione di imballaggi, lavanderie industriali, concerie, tessili, plastica e gomma, farmaceutiche).
Lavorare in Italia è stata sicuramente una buona “palestra”: c’è una forte enfasi sulla tutela dell’ambiente e, essendo l’Italia povera di risorse energetiche primarie, i prezzi dell’energia sono tra i più alti del mondo sviluppato.
Industria alimentare
Non molto tempo fa, è stata sviluppata una caldaia industriale non standard per una grande azienda produttrice di birra con sede a Roma.
Si tratta di una caldaia a guscio con una capacità di 20 tonnellate di vapore all’ora a una pressione di 15 bar e a una temperatura di progetto di 190 °C. Il combustibile utilizzato è il gas naturale, un combustibile che non è stato utilizzato per la produzione di energia. Il combustibile utilizzato è gas naturale, olio combustibile e una miscela di gas naturale e biogas proveniente dal processo di digestione.
La caldaia ha un’eccezionale efficienza termica di oltre il 99%. Questo risultato è stato ottenuto grazie all’installazione di tre recuperatori, che fanno passare i gas di scarico prima che entrino nell’atmosfera.
Nel primo recuperatore, il calore dei fumi di combustione riscalda l’acqua utilizzata per produrre vapore. Nel secondo, viene riscaldata l’acqua utilizzata nel processo di digestione e i fumi vengono raffreddati a 40 °C. Infine, nel terzo, l’acqua in entrata riscalda nuovamente i fumi a 80 °C prima di scaricarli nell’atmosfera, evitando la condensazione acida.
Grafico che confronta la dipendenza temporale delle emissioni di CO2 di un generatore di vapore a olio diatermico tipo OMP con una moderna caldaia a gas a tubi di vapore tipo SG
Si tratta della prima caldaia di questo tipo, il cui funzionamento è caratterizzato da basse emissioni di ossido di azoto e anidride carbonica (inferiori a 100 mg/m3). Sulla base di questo prodotto è stata sviluppata un’intera generazione di dispositivi altamente efficienti per le aziende che si preoccupano sia della tutela dell’ambiente che dei vantaggi economici.
Confrontando le prestazioni della nuova caldaia con quella vecchia che sostituisce, l’efficienza termica passa dall’88% al 99% e le emissioni di anidride carbonica si riducono di 1.900 tonnellate all’anno.
L’aumento dell’efficienza termica ripagherebbe l’investimento iniziale in soli due anni. In seguito, il risparmio reale sarà di circa 300.000 euro all’anno.
L’elevata efficienza termica è stata ottenuta grazie a un’attenta progettazione termica, a una tecnologia innovativa e al sistema di controllo elettronico automatico OPTISPARK, che garantisce sicurezza, efficienza energetica, bassi costi operativi, elevata sensibilità alle variazioni di carico, disponibilità di informazioni sullo stato del sistema per la manutenzione e flessibilità operativa.
Il sistema è controllato da un touch screen da 5,7″ o 10,4″.
Le caratteristiche principali includono:
- disponibilità dell’unità di controllo della caldaia (BCU);
- regolazione precisa del rapporto di miscela combustibile-aria (GARC) e dell’apporto di ossigeno;
- controllo del circuito di sicurezza (SI);
- rilevamento delle perdite (VPS);
- disponibilità di un sistema di controllo composto da 1-3 elementi;
- possibilità di registrare gli allarmi e gli interblocchi di accesso e di identificarli in ordine di arrivo;
- possibilità di memorizzare dati su tendenze, allarmi e parametri;
- visualizzazione del consumo totale di acqua e gas, della produzione di vapore, dei tempi di funzionamento della caldaia e delle pompe;
- calcolo delle prestazioni energetiche e ambientali;
- analisi dei fumi e archiviazione dei dati rilevanti in conformità alla legislazione locale;
- bilanciamento del carico in unità di riscaldamento composte da più caldaie e componenti ausiliari (recuperatore, scambiatore di calore ed evaporatore);
- controllo di un disaeratore su ogni singola caldaia o su più caldaie;
- controllo e monitoraggio della rete locale.
L’uso della nuova tecnologia può contribuire a ridurre i costi operativi e l’impatto ambientale, anche in caso di produzione continua su larga scala in diversi impianti.
La caldaia ha un’efficienza termica del 97% ed è dotata di quattro bruciatori a gas naturale. Oltre all’elevata efficienza, è stato soddisfatto un severo requisito di limitazione delle emissioni di gas serra: l’emissione di ossidi di azoto e di anidride carbonica in condizioni normali è inferiore a 100 mg/m3, in conformità con la legge francese sulle unità termiche superiori a 20 MW.
Un efficace sistema di ricircolo dei gas di scarico riduce le emissioni massime di questa caldaia a 80 mg/m3 in condizioni normali.
A 66 bar, il vapore surriscaldato con una temperatura di 485 °C viene convogliato in una turbina a vapore che genera elettricità per i processi di produzione dello zucchero.
Poiché questi processi sono continui (cioè funzionano ininterrottamente 24 ore al giorno), l’approvvigionamento energetico è di particolare importanza. Inoltre, da un punto di vista economico e logistico, è fondamentale evitare interruzioni durante i tre mesi di raccolta delle barbabietole da zucchero, poiché sarebbe estremamente difficile immagazzinare le barbabietole, la cui fornitura totale in una stagione può ammontare a circa ventimila tonnellate. Il generatore di vapore deve quindi essere molto affidabile.
Durante la progettazione e la produzione dell’apparecchiatura, è stata prestata particolare attenzione a questo aspetto: l’affidabilità, che deve garantire un funzionamento stabile e una manutenzione minima non programmata.
Grazie alla conformità dei prodotti alla nuova legislazione sulle emissioni di gas serra e alle aspettative economiche dei clienti, l’azienda sta gradualmente diventando uno dei protagonisti del mercato delle caldaie industriali in Francia.
Trattamento del petrolio e del gas
L’industria petrolchimica è un’industria ad alta intensità energetica, poiché molti dei processi tecnologici prevedono il riscaldamento e le reti ausiliarie richiedono vapore.
I riscaldatori a fluido termico, che possono raggiungere una temperatura operativa massima di 400°C e una potenza massima di 35 MW, sono la soluzione ottimale per il riscaldamento diretto dei fluidi di processo e per la produzione di vapore mediante evaporatori efficienti.
I sottoprodotti dei processi di depurazione comprendono vari gas che non sono adatti all’uso commerciale. Possono essere utilizzati come combustibile per caldaie a gas che producono vapore o acqua surriscaldata.
Generazione di elettricità
Recentemente, una grande azienda energetica francese ha commissionato la produzione di due caldaie ausiliarie a tubi d’acqua che funzionano a olio combustibile pesante con la possibilità di un’ulteriore conversione a gas naturale. La potenza totale della caldaia è di 130 tonnellate di vapore surriscaldato all’ora.
Questa è la terza consegna di caldaie di questo tipo per lo stesso cliente e fa parte di un programma di modernizzazione e sviluppo su larga scala in Francia per gli impianti a combustibile fossile.
Gli ordini precedenti si limitavano alla consegna di un impianto di caldaie con le necessarie attrezzature ausiliarie. Questa volta si tratta di un progetto “chiavi in mano” che prevede la progettazione di un sistema completo, la produzione, la fornitura e l’installazione di tutte le apparecchiature in loco, la messa in funzione e l’avviamento.
L’attuazione del progetto è complicata da scadenze ravvicinate e dalla necessità di coinvolgere e coordinare specialisti di vari settori. Per questi motivi, il progetto è diretto da un senior manager che guida un team di 12 specialisti esperti provenienti da diversi reparti (ingegneria di processo, ingegneria meccanica e dei sistemi di controllo, strumentazione e automazione, controllo qualità, rilevamento e messa in servizio). Il dipartimento tecnico, composto da 27 ingegneri e specialisti, svilupperà il layout delle apparecchiature e i disegni delle fondamenta e preparerà il pacchetto di documentazione per l’assemblaggio meccanico e la produzione. Gli specialisti del dipartimento elaboreranno anche i layout delle tubazioni e degli strumenti e i diagrammi di flusso, eseguiranno la progettazione dei sistemi elettrici, di strumentazione e di automazione, i lavori di messa in servizio e di avvio, prepareranno i relativi rapporti, effettueranno il controllo di qualità e prepareranno i manuali di funzionamento e manutenzione.
Riscaldamento centrale
Le misure di risparmio energetico possono essere implementate anche nel settore del teleriscaldamento in aree residenziali e in grandi edifici come ospedali e aeroporti. In questo caso si aumenta l’efficienza della generazione di calore e si riduce la quantità di perdite nella rete.
A tal fine, sono stati proposti due tipi di sistemi: caldaie a fascio tubiero per la produzione di acqua surriscaldata con una potenza fino a 60 MW, progettate per essere installate direttamente nella rete di teleriscaldamento, e generatori di vapore a tubi d’acqua convenzionali, collegati al sistema di acqua calda tramite uno scambiatore di calore a circuito chiuso.
Queste caldaie sono caratterizzate da tempi di avvio molto brevi, che consentono di interrompere la produzione di calore quando la domanda diminuisce, riducendo così il consumo di combustibile e le emissioni di gas serra.
Come è noto, anche l’utilizzo della migliore tecnologia non garantisce il massimo rendimento per tutta la durata di vita dell’apparecchiatura. L’elenco dei servizi offerti comprende: assistenza all’avviamento e alla messa in funzione delle apparecchiature, ricostruzione e modernizzazione delle apparecchiature esistenti, regolazione e riequipaggiamento parziale, riparazione e sostituzione di elementi che operano sotto pressione, fornitura e installazione di ricambi originali, riparazione espressa, manutenzione preventiva, formazione del personale tecnico del cliente e assistenza nelle riparazioni.
In conclusione, l’uso di tecnologie innovative e lo sviluppo sostenibile possono effettivamente ridurre il tasso di esaurimento delle risorse naturali e l’inquinamento atmosferico.