TENDENZE
EFFICIENZA ENERGETICA
01/12/2017

Le imprese manifatturiere sono particolarmente attente ai consumi e stanno adottando sistemi virtuosi per ridurre gli sprechi.

I dati dell’ultima analisi trimestrale ENEA sul sistema energetico italiano forniscono due spunti interessanti: da un lato segnalano come i consumi di energia in Italia siano tornati a crescere, dopo un lungo periodo di stasi, in corrispondenza con un aumento del PIL, e quindi, della produzione industriale. D’altro canto, l’industria sta consumando sempre meno energia elettrica. L’insieme di questi due dati sembra quindi indicare come le nostre imprese manifatturiere siano particolarmente attente ai consumi e stiano adottando sistemi virtuosi per ridurre gli sprechi. Anche le soluzioni in ottica Industry 4.0, riguardanti il monitoraggio continuo del funzionamento delle macchine e l’analisi dei relativi dati, paiono proporre grandi cose in fatto di efficienza energetica. Ma non è tutto! La parola ai protagonisti.

di Riccardo Oldani

I dati dell’ultima analisi ENEA (www.enea.it) sul sistema energetico italiano segnalano come i consumi di energia in Italia siano tornati a crescere e come l’industria stia consumando sempre meno energia elettrica, confermando come le nostre imprese manifatturiere siano particolarmente attente ai consumi e stiano adottando sistemi virtuosi per ridurre gli sprechi. Anche le soluzioni in ottica Industry 4.0, riguardanti il monitoraggio continuo del funzionamento delle macchine e l’analisi dei relativi dati, paiono proporre grandi cose in fatto di efficienza energetica. Esistono tuttavia anche altri dati proiettati verso il futuro che richiedono una valutazione attenta. Da una parte l’automazione, e in particolare l’installazione di robot, sta crescendo a vista d’occhio. Secondo i dati più recenti di IFR, Federazione Internazionale di Robotica (www.ifr.org), da oggi al 2020 avremo una crescita di robot installati del 15% l’anno, che porterà il parco totale mondiale da circa 1,8 milioni di pezzi funzionanti a circa 3 milioni. E i robot consumano tanta elettricità, anche qualche centinaio di kWh al giorno.

Contestualmente, uno tra i più autorevoli rapporti sull’energia, quello prodotto ogni anno da BP, British Petroleum, indica che, da ora al 2035, sarà proprio l’industria ad assorbire il maggior quantitativo di energia prodotta a livello globale, fino ad arrivare a quasi 8 miliardi di tonellate equivalenti di petrolio l’anno contro i circa 6 miliardi di adesso. Una crescita probabilmente imposta dalla diffusione di sistemi automatizzati anche laddove oggi prevale l’apporto della manodopera. Tutti questi numeri indicano chiaramente come lo sforzo per rendere sempre più virtuosi dal punto di vista dei consumi i sistemi di automazione sia appena agli inizi. Soluzioni e sistemi per riuscirci fin da subito non mancano, si tratta solo di utilizzarle e, soprattutto, di prendere coscienza del problema. Così ci raccontano alcuni protagonisti del settore. (Marcello Pellicciari)

L’ESEMPIO DELLA RICERCA ITALIANA

L’Unione Europea ha da tempo posto nel mirino il problema dell’aumento dei consumi di elettricità connessi all’automazione delle imprese. Un importante progetto di ricerca, appena concluso e denominato Areus, riguardava proprio questo tema. A condurlo è stato un team italiano, da me coordinato, dell’Intermech MO.RE., il centro interdipartimentale per la ricerca nella meccanica avanzata e nella motoristica dell’Università di Modena e Reggio Emilia (www.ingmo.unimore.it). Dei risultati raggiunti in questo momento posso dire poco, perché i finanziatori del progetto, tra cui Gruppi tedeschi come Daimler, Danfoss, Kuka e Siemens, ora sono diventati nostri clienti e ci hanno chiesto soluzioni che presto svilupperanno in prodotti. Quello che possiamo comunicare, però, è che abbiamo sviluppato sistemi di rete che potrebbero portare a una riduzione del 20% dei consumi energetici di un impianto industriale. A queste si possono aggiungere anche tool che possono portare i risparmi al 40%. In uno studio che abbiamo presentato lo scorso giugno a Modena, in occasione della conferenza internazionale sull’automazione flessibile e la manifattura intelligente, abbiamo per esempio illustrato un tool di simulazione che consente di programmare le traslazioni dei bracci robotici in modo più efficiente rispetto a quanto avviene con i classici software di simulazione o di programmazione punto a punto. Le strategie a disposizione per l’efficienza energetica in una linea automatizzata sono molte, ma riscontriamo ancora poca sensibilità da parte degli sviluppatori di macchine o degli utilizzatori finali sul tema dell’efficienza stessa, perché il chilowattora, per quanto in Italia sia caro rispetto al resto d’Europa, in realtà costa molto poco. Quali possono essere i passi che un’impresa del manifatturiero può compiere? Innanzitutto, un audit energetico o, comunque, l’introduzione di una strategia di energy management sulle linee di produzione, adottando sensori sulle macchine o sistemi di misurazione dei consumi. Misure che presto potrebbero anche diventare obbligatorie: sono infatti in vista normative a livello europeo che stimoleranno l’adozione di soluzioni virtuose sui sistemi di automazione e che sicuramente spingeranno il mercato entro il 2020.

Marcello Pellicciari, Professore associato dell’Università di Modena e Reggio Emilia, Dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari.

DIGITALIZZAZIONE ED EFFICIENTAMENTO DELLE IMPRESE

Come ho cercato di spiegare nel corso della “9a Giornata sull’efficienza energetica nelle industrie”, organizzata a Milano dalla Fondazione Megalia in collaborazione con A.T.I. Lombardia, la digitalizzazione apportata dall’Industria 4.0 permette di migliorare sensibilmente l’approccio all’efficientamento nelle imprese.

L’efficienza energetica nell’epoca del 4.0 introduce due concetti: il ciclo di vita del prodotto e l’economia circolare. Tra gli ambiti operativi già in trasformazione ho individuato in particolare il monitoraggio intelligente dell’energia e degli asset, i sistemi di fabbrica intelligente e i servizi smart.

La digitalizzazione dei sistemi di monitoraggio permette di effettuare controlli in tempo reale anche da remoto e consente di individuare in anticipo i parametri fuori range, dando modo all’azienda di razionalizzare gli interventi di manutenzione ordinaria, diminuire quelli straordinari ed effettuare la manutenzione preventiva con una notevole riduzione dei costi. Tra i sistemi di gestione intelligente della fabbrica occorre citare sicuramente il MES (Manufacturing Execution System), parte dell’offerta digitale integrata ABB Ability (www.new.abb.com/it), che l’azienda ha implementato nel proprio stabilimento di Dalmine, in provincia di Bergamo, vera e propria vetrina tecnologica di soluzioni 4.0. Infine, tra i servizi smart, possiamo citare la simulazione digitale delle linee produttive, l’attività di service da remoto, i servizi post vendita (come realtà aumentata, tracking prodotti), l’assessment sui sistemi di gestione dei processi, l’assessment sulla cybersecurity. I benefici apportati da questi servizi innovativi (ottimizzazione dei processi produttivi e riduzione degli scarti, uniformità e maggiore qualità degli interventi, guida da remoto degli interventi di riparazione o ricambi) hanno importanti risvolti positivi anche in termini di efficienza energetica. (Alessandra Boffa)

Alessandra Boffa, Business Development Manager di ABB Italia.

IL COMBUSTIBILE DEL NUOVO MILLENNIO

L’efficienza energetica rappresenta per molti il “combustibile del nuovo millennio”: oltre a rendere possibile il contenimento dei consumi e la riduzione dell’impatto ambientale, costituisce un fattore di risparmio per le famiglie e di competitività per le imprese. Come riportato nell’“Energy Efficiency Report” diffuso a luglio dal Politecnico di Milano, infatti, il comparto industriale segue il segmento residenziale con circa 2 miliardi di Euro di investimenti in efficienza, poco meno del 33% su un totale di 6,13 miliardi di Euro, seguito poi dal terziario (che comprende GDO, alberghi ed edifici ad uso uffici). Negli ultimi anni la cultura dell’efficienza energetica è andata progressivamente aumentando, e i soggetti maggiormente ‘energivori’ hanno iniziato a mostrare una propensione al risparmio energetico caratterizzata dall’adozione di approcci all’efficienza sempre più strutturati ed organici. In questo panorama le Energy Service Company (ESCo) ricoprono un ruolo fondamentale, configurandosi come realtà strutturate e specializzate nell’offerta di servizi lungo la filiera dell’efficienza energetica. Tra tutti i player presenti nel mercato, tuttavia, crediamo che la scelta migliore sia quella di affidarsi ad un partner competente e affidabile, strutturato e in grado di offrire la soluzione ad-hoc per le esigenze specifiche del settore di appartenenza. Nella ricerca del fornitore, oltre alla sua solidità finanziaria e alla necessità di una vasta e concreta preparazione dal punto di vista tecnico/impiantistico, altro elemento chiave per chi sta pensando ad un intervento d’efficientamento, è la necessità di eseguire la misura e il controllo dei consumi energetici, per monitorare l’effettivo andamento degli impianti realizzati e/o in gestione. È per questo che Bosch Energy and Building Solutions Italy, la ESCo certificata del Gruppo Bosch (www.bosch.it), si propone come interlocutore unico in grado di progettare, realizzare e gestire con logiche full-service impianti e soluzioni integrate lungo tutta la filiera dell’efficienza energetica. I nostri tecnici effettuano approfonditi audit preliminari per proporre al cliente soluzioni flessibili in termini tecnologici e contrattuali, attraverso forniture chiavi in mano, contratti di conduzione e manutenzione o Energy Performance Contract (EPC). (Luigi Bernardi)

Luigi Bernardi, Presidente Bosch Energy and Building Solutions Italy.

L’ESEMPIO DI UN APPROCCIO SISTEMICO

Fino a qualche tempo fa, si pensava che valesse la pena concentrare i progetti di riduzione dei consumi energetici solo su quelle aziende notoriamente “energivore”. Di fatto però tutte le industrie possono trarre vantaggi da una politica di efficienza energetica, a patto che questa vada oltre l’ambito strettamente produttivo, ma riguardi ogni area dell’azienda. Un esempio tra tutti: l’esperienza che ESA Automation (www.esa-automation.com/it/) sta vivendo con un costruttore di biciclette elettriche che ha installato una nuova catena di montaggio per la quale è stimata una potenza istantanea pari a 500 kWh e un consuo annuo valutato nell’ordine di 700 Mwh. In questo caso si può parlare di un approccio sistemico: l’azienda è stata vista nel suo complesso, costituito da cinque edifici, ciascuno dei quali è adibito a una specifica funzione. I vantaggi di una diagnosi e misura continuativa dell’impianto sono sostanzialmente due: l’analisi predittiva e la possibilità di risparmio energetico tramite interventi mirati; tenere monitorati i macchinari per prevenire avarie e permettere un intervento immediato dove sia presente un consumo anomalo di energia.

Tutto ciò può essere utile anche quando l’impianto è nuovo e, come in questo caso, dotato di impianti fotovoltaici; in fase di realizzazione dell’impianto stesso, infatti, sono stati registrati dei valori strani, per cui la curva della corrente non era quella standard. Grazie a un’attenta analisi delle misure rilevate dai dispositivi Esaware si è scoperto che a causare gli scompensi era l’impianto di climatizzazione. Con alcuni filtri è stato possibile risolvere il problema, riducendo immediatamente i consumi. Gli elementi chiave da conoscere sono il valore puntuale del consumo delle singole parti dell’impianto, in modo da individuare eventuali anomalie e sprechi, e decidere in quali fasce orarie sia più proficuo operare e con quale tipologia di produzione, oltre alla qualità dei consumi. Si è trattato di un investimento contenuto che ha già apportato notevoli benefici economici all’azienda. (Enrico Corazzari

Enrico Corazzari, Energy Market Specialist di ESA Automation.

IL RUOLO CENTRALE DEL CLOUD

L’efficienza energetica è un tema fondamentale, in virtù del suo impatto sia sull’ambiente, sia sulla produttività aziendale. Per implementare un sistema di gestione dell’energia è necessario anzitutto definire un target energetico strategico, che esprima il risparmio energetico annuo da ottenere, e identificare dei parametri di misura chiari e classificabili. Diventa così possibile scegliere le opportune misure di miglioramento continuo, anche adattando il processo di produzione per una gestione economica delle risorse disponibili. Benché il tema sia dibattuto da tempo, anche in questo campo la recente introduzione di concetti legati a Industria 4.0 ha rappresentato un importante punto di rottura rispetto al passato, offrendo nuovi strumenti per perseguire l’efficientamento.

In quest’ottica, l’ottimizzazione della produzione non può che basarsi su di una preliminare determinazione del consumo energetico necessario alla realizzazione dei singoli articoli e sull’integrazione di tale informazione nella descrizione digitale del prodotto, su cui si basa l’intero processo produttivo 4.0. In questo modo, tali informazioni possono servire durante l’intero ciclo di vita di un prodotto per determinare strategie off-and-on delle singole stazioni di processo. Grazie all’integrazione totale della produzione, il sistema di controllo di livello superiore può riconoscere il tasso di utilizzo corrente di ogni stazione di lavoro così come lo stato attuale di processo del prodotto. Queste informazioni, unite ai dati contenuti nella descrizione virtuale, permettono di gestire l’operatività delle diverse stazioni di produzione, modulandola in funzione delle caratteristiche energetiche dei prodotti da lavorare. Inoltre, la raccolta su larga scala dei dati di processo e la loro analisi sistematica consentono lo sviluppo di strategie di ottimizzazione mirate. In questo senso, un ruolo importante lo giocano nuovamente le tecnologie pilastro di industria 4.0. La soluzione di Cloud industriale Proficloud di Phoenix Contact (www.phoenixcontact.com) è ad esempio ideale per raccogliere i dati energetici anche da impianti geograficamente distanti e renderli disponibili per ulteriori considerazioni. (Salvatore Brandonisio)

Salvatore Brandonisio, Industry Solution Manager IMA (Industry Management and Automation) di Phoenix Contact.

PROMESSA MANTENUTA

Negli ultimi anni le principali aziende del settore dell’automazione industriale hanno focalizzato le proprie campagne marketing e lo sviluppo di nuovi prodotti sul tema dell’Industrial Internet of Things. Tipicamente l’IIoT viene associato a quella trasformazione tecnologica e culturale che prende il nome di Industria 4.0, incentrata soprattutto sul tema della produttività e del risparmio di costi derivante dall’ottimizzazione dell’operatività. Rispetto al passato, si parla meno di efficienza energetica, ma non è il caso di dimenticarsene, dal momento che una delle più importanti possibilità che derivano dall’adozione di una piattaforma aperta, pronta all’uso e abilitata dall’IIoT è l’integrazione di sistemi e processi tradizionalmente separati, con tutti i vantaggi che questo comporta anche in termini di condivisione e analisi di dati e informazioni. L’approccio di Schneider Electric prevede che una Smart Manufacturing Enterprise sia in grado di interconnettere i propri processi interni tramite un’unica piattaforma, chiamata EcoStruxure: tra questi processi, la gestione efficiente dell’energia riveste un’importanza strategica per garantire alti livelli di efficienza produttiva.

Schneider Electric (www.schneider-electric.it/it/) ha individuato il software come “collante” tra la gestione dell’energia e la gestione dell’automazione: questo significa intervenire nella trasformazione di automazione e processi prevedendo nativamente una gestione efficiente e intelligente dell’energia, ad esempio utilizzando l’automazione anche per gestire l’energia nelle linee di produzione. All’interno di una Smart Manufacturing Enterprise, gestione e controllo degli impianti sono unificati e più ricchi grazie alla possibilità di utilizzare dati provenienti da fonti e sistemi diversi. È così, per fare un esempio su piccola scala, che un dato anomalo sui consumi energetici rilevato da un componente in campo connesso si rivela un’informazione utile anche per arricchire le informazioni che alimentano le strategie di manutenzione “condition-based” in un sistema di controllo degli asset. Facendo invece un esempio di scala opposta, si possono trasformare gli ambienti di fabbrica in ambienti intelligenti e integrati dal punto di vista delle macchine, delle utility, dei sistemi di distribuzione elettrica e anche dei sistemi IT. Sarebbe un errore pensare che questi siano scenari futuribili. Schneider Electric, che oggi si presenta al mercato come leader nella trasformazione digitale dell’automazione e della gestione dell’energia, ha concretizzato tutto questo in EcoStruxure: un’ampia piattaforma abilitata dall’IIoT applicato ai prodotti connessi, che, tramite le soluzioni di controllo locale e le piattaforme software, permette di realizzare pienamente la promessa dell’efficienza in ogni suo aspetto: dalla produzione, all’utilizzo degli asset, all’energia. (Marco Gamba). ©EUREKA!

 

Marco Gamba, Smart Manufacturing Project Manager di Schneider Electric.

La ricerca di sistemi per un’efficienza energetica ottimale è certamente uno dei trend più significativi dell’industria del futuro.



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