Prima di sviluppare un progetto di elettrificazione, bisogna verificare che presso lo stabilimento ci sia una potenza sufficiente per supportare i processi da elettrificare.
In questo articolo, Guillaume Braillard, global product manager dei prodotti per la regolazione di potenza presso Watlow, azienda che sviluppa tecnologie industriali, illustra gli aspetti da considerare all’inizio di un progetto di elettrificazione.
di Guillaume Braillard
Il concetto di elettrificazione non è più incentrato sul quando e perché, ma sul come e cosa. Una delle prime domande da porsi all’inizio di un progetto di elettrificazione è se la rete elettrica locale sarà in grado di supportare l’incremento del carico. Non si tratta soltanto di comprendere la quantità di energia disponibile, ma di bilanciare la domanda energetica e la disponibilità della fornitura.
LA RETE ELETTRICA SODDISFA LE ESIGENZE?
Prima di sviluppare un progetto di elettrificazione, bisogna verificare che presso lo stabilimento ci sia una potenza sufficiente per supportare i processi da elettrificare. Questo aspetto è più insidioso di quanto sembri, perché sia la quantità di energia erogata dalla rete elettrica che quella richiesta dai processi in questione variano nel tempo. Le problematiche non si presentano per l’eccesso di apparecchiature rispetto alla capacità della rete elettrica, ma perché quando diverse apparecchiature operano al massimo delle prestazioni, nel complesso si oltrepassa una soglia per cui la rete non è in grado di far fronte alla domanda in modo adeguato.
Il problema è sia di natura economica sia ingegneristica. Le aziende che operano nel campo dell’energia in Europa, per esempio, spesso applicano prezzi più elevati in determinate ore di picco, oppure richiedono una tariffa aggiuntiva per il consumo energetico oltre una certa soglia nei periodi di picco. Ne consegue che, nonostante la rete elettrica sia in grado di supportare il maggiore consumo energetico, l’impatto sulle bollette dello stabilimento rende necessario, da un punto di vista finanziario, un controllo rigoroso della potenza erogata e della domanda.
Gli aumenti del carico sulla rete legati ai progetti di elettrificazione hanno reso necessaria una maggiore flessibilità della domanda. Da un lato, le aziende che operano nel campo dell’energia possono adottare un approccio molto più equilibrato quando si tratta di aumentare la capacità generativa o di fare costosi upgrade della rete. Dall’altro lato, le strutture ottengono i vantaggi di un migliore controllo dei costi e di un’analisi dei dati più approfondita.
In questo scenario proficuo per tutte le parti, si presume che gli stabilimenti siano disposti a investire nei sistemi di regolazione di potenza necessari per introdurre la flessibilità della domanda in tutti i processi, e nell'intero stabilimento in generale. Nello specifico, ciò richiede l’utilizzo di regolatori di potenza moderni con funzionalità di gestione predittiva dei carichi (PLM-Predictive Load Management) per un’intera rete.
Gli aumenti del carico sulla rete legati ai progetti di elettrificazione hanno reso necessaria una maggiore flessibilità della domanda.
GESTIONE PREDITTIVA DEI CARICHI
La gestione predittiva dei carichi (PLM) è una delle tecnologie chiave per la flessibilità della domanda nella regolazione della potenza dei processi e consiste di due funzioni principali: il bilanciamento (o distribuzione) del carico e il trasferimento del carico. Il bilanciamento del carico previde la distribuzione equa dell’energia di diversi carichi per ottenere un consumo energetico complessivo che sia il più stabile e bilanciato possibile, eliminando i picchi improvvisi e, di conseguenza, “livellando” la curva del consumo energetico. Il trasferimento del carico, invece, consente di limitare e spostare il consumo energetico complessivo in generale, oppure nell’ambito di priorità definite dall’utente.
La funzione PLM è presente in molti dei regolatori di potenza SCR prodotti da Watlow. Al livello di singoli dispositivi o macchine, un regolatore di potenza con funzionalità PLM consente agli operatori di impostare una determinata soglia di potenza per evitare che il processo consumi una quantità di energia superiore. Ma il vero vantaggio della funzione PLM è evidente quando ci sono diverse macchine in uso e più regolatori connessi in rete. In questo scenario, i regolatori con funzionalità PLM sono in grado di distribuire i carichi elettrici in modo uniforme, garantendo un livello di potenza stabile e bilanciato in ogni momento.
La gestione predittiva dei carichi (PLM) è una delle tecnologie chiave per la flessibilità della domanda nella regolazione della potenza dei processi.
PLM IN UNA RETE DI DISPOSITIVI
Facciamo l’esempio di uno stabilimento con dieci linee di processo, ciascuna con un sistema termico che consuma energia. Anche se ogni macchina singola ha un limite di consumo di 200 kW, lo stabilimento deve pagare alla compagnia elettrica delle tariffe molto elevate per l’utilizzo di più di 1.000 kW nei periodi di picco. Senza nessuna forma di rete di dispositivi o di gestione della domanda, nella peggiore delle ipotesi, le dieci linee potrebbero operare in modo simultaneo e raggiungere il massimo livello di consumo. Per non correre rischi, ogni macchina dovrebbe essere impostata con una soglia massima di 100 kW.
In alternativa, si può prendere in considerazione un regolatore di potenza con funzionalità PLM annesso a una rete di dispositivi. Il regolatore può impostare una soglia complessiva per tale rete, che in questo caso corrisponde a 1.000 kW. In questo modo, i regolatori singoli si sincronizzeranno e comunicheranno tra loro, garantendo una gestione della domanda a livello dell’intero stabilimento. Una qualsiasi apparecchiatura singola potrà consumare più di 100 kW, la soglia media, qualora il processo lo richieda, mentre le altre apparecchiature compenseranno.
Senza questo tipo di gestione di una rete di dispositivi, gli ingegneri sono costretti a cercare di stimare la domanda di energia di ogni macchina in modo conservativo, prudente e isolato, ponendo limiti effettivi alle capacità complessive dello stabilimento. Invece, con una gestione a livello di rete di dispositivi è possibile misurare la fornitura e la domanda di energia in modo dinamico, distribuendo la potenza nel modo più efficiente possibile. In questo modo, si ottiene la flessibilità di domanda necessaria e si risolve la problematica relativa alla capacità della rete elettrica di supportare l’elettrificazione senza limitare la produttività o incorrere in interruzioni operative.
Come già spiegato, l’erogazione di potenza nella rete elettrica non è statica, ma varia nel tempo; quindi, un aspetto chiave della flessibilità della domanda consiste nella possibilità di impostare soglie diverse in momenti diversi, in base alla disponibilità sulla rete elettrica.
L’elettrificazione non è il semplice passaggio dai combustibili fossili all’elettricità. Piuttosto, l’elettrificazione delle operazioni e del riscaldamento di processo richiede un cambiamento nel modo in cui si gestisce l’energia. Non si tratta soltanto di tenere conto della disponibilità, ma di trovare un equilibrio tra domanda di energia e disponibilità della fornitura. In questo contesto, l’utilizzo di funzionalità di gestione dell’energia avanzate, come la PLM, in una rete di regolatori di potenza può semplificare la transizione. ©TECNeLaB
“La funzione PLM è presente in molti dei regolatori di potenza SCR prodotti da Watlow”, dichiara Guillaume Braillard, global product manager dei prodotti per la regolazione di potenza presso Watlow.
