Benchmarking e Consumo Energetico Specifico – SEC

Il benchmarking energetico consiste nel processo di valutazione e definizione degli obiettivi di miglioramento e realizzazione al fine di ridurre i costi, risparmiare denaro e migliorare le prestazioni.

Esso si compone di raccolta, analisi e comunicazione dei dati per fornire alle aziende industriali un contesto per valutare l’efficienza energetica comparativa.

È un mezzo importante di gestione dell’energia, che consente alle aziende un confronto con il “meglio del meglio”.

Utilizzare l’energia in modo più efficiente aiuta l’azienda a migliorare la sua produttività e il suo profitto, rendendola più competitiva, riducendo al contempo i gas serra che contribuiscono al cambiamento climatico.

Il benchmarking e il monitoraggio dell’energia quindi consentono all’azienda di identificare le proprie carenze e adattarsi all’utilizzo di pratiche migliori.

Per avviare il processo di benchmarking è necessario calcolare gli indici di prestazione propri di ogni azienda, come il consumo specifico di energia (SEC) ricavabile dall’energia totale utilizzata e dalla quantità di materiale trattato.

Il consumo specifico di energia è una misura dell’energia utilizzata per ogni unità di produzione di polimero. Questo è normalmente espresso come l’energia, in kWh, consumata durante la lavorazione di un kg di polimero. Quindi le unità di misura sono kWh/kg, o in alternativa,

Un semplice calcolo potrebbe essere il seguente: Energia totale utilizzata in 12 mesi = x [kWh]

Tonnellaggio totale prodotto in 12 mesi = y [tonnellate] Consumo energetico specifico [kWh/kg] = x/1000y

Esistono due modi per ricavare tale indice di prestazione: il primo consiste nel valutare una singola macchina misurando l’energia utilizzata mentre si processa una certa quantità di polimero. Questo viene ricavato considerando la corrente assorbita, i dettagli dell’unità e la velocità effettiva, e viene chiamato “SEC della macchina”.

La seconda misurazione consiste nel considerare il sito completo in un determinato periodo di tempo, ad esempio dodici mesi. Quando il consumo energetico specifico viene così calcolato, esso prende il nome di “SEC del sito”.

Quest’ultimo comprende apparecchiature ausiliarie, riscaldamento e illuminazione degli uffici e servizi generali del sito, pertanto si prevede che sia maggiore del “SEC della macchina”. Inoltre, diversi tipi di processi avranno un SEC diverso poiché essi riscaldano e raffreddano il polimero più di una volta, mentre altri richiedono ulteriori operazioni da eseguire.

Infine, confrontando il SEC ricavato per un sito analizzato, con i valori standard derivanti dalla letteratura, è possibile valutare l’efficienza del sito considerato.

Facendo riferimento ad uno studio svolto dall’Unione Europea nel 2005, denominato “Reduced

Energy Consumption In Plastics Engineering - 2005 European Benchmarking Survey Of Energy Consumption And Adoption Of Best Practice” all’interno del progetto “RECIPE”23, vengono riportati di seguito, nella Tabella 2.1, gli indicatori di prestazione energetica medi del sito dei vari processi produttivi, ricavati dai dati di 165 imprese, comprendenti sia PMI che compagnie più grandi, stabilite in Europa.

Solamente per lo stampaggio per soffiaggio non è stato possibile valutare un SEC medio a causa della mancanza di dati, ma nello studio ci si aspetta che la cifra sia compresa tra quella relativa ad estrusione e allo stampaggio a iniezione.

23 RECIPE: progetto di 3 anni per fornire ai trasformatori di materie plastiche europee le conoscenze, le

Consumo di Energia Specifico Medio [kWh/kg]

Tipologia di Processo SEC Medio

Termoformatura 6,197 Stampaggio a Rotazione 5,828 Stampaggio a Compressione 3,168 Stampaggio a Iniezione 3,118 Estrusione di Profilo 1,506 Estrusione di Film 1,346 Estrusione di Fibre 0,850 Compounding 0,631 Totale Medio 2,811

Tabella 2.1: Consumo di Energia Specifico Medio.

(Fonte: EURecipe – 2005 European Benchmarking Survey on Energy Consumption and Adoption of Best Practice)

Tali dati sono stati ricavati tenendo conto di diversi fattori, quali l’età degli edifici, quella delle macchine, il tipo di carburante utilizzato ed il costo dell’energia, ma anche la presenza di pratiche di gestione energetica e politiche ambientali.

In particolare, è stato constatato che l’età degli edifici non incide sull’indice di prestazione quando viene considerato un intervallo di 40 anni, mentre altri fattori come la manutenzione degli edifici e le pratiche di lavoro risultano decisamente più importanti.

Il consumo di energia specifico del sito quindi può essere considerato principalmente una funzione del processo eseguito, con influenze minori dovute all’età, alle dimensioni e all’efficienza dei macchinari utilizzati, oltre a un carico di base per l’infrastruttura del sito. Dai valori riportati nella Tabella 2.1, si evince che:

• Il compounding, che è un processo di estrusione, generalmente comporta meno apparecchiature ausiliarie rispetto ad altri processi di estrusione e pertanto presenta il “SEC del sito” più basso di 0,63 kWh/kg.

• L’estrusione di fibre (0,85 kWh/kg) necessita di più apparecchiature a valle, inclusi rulli di stiro e macchine per l’avvolgimento, mentre l’estrusione di film (1,35 kWh/kg) includerà anche la fusione del film ed il soffiaggio, sempre con operazioni più complesse a valle.

• L’estrusione di tubi e profili (1,5 kWh/kg) non solo ha complesse operazioni a valle, ma spesso implica lo stoccaggio e la movimentazione di prodotti cavi di grandi dimensioni, a volte con operazioni di saldatura, rifilatura e assemblaggio, che aumentano il consumo energetico.

• Lo stampaggio a iniezione (3,1 kWh/kg) è essenzialmente un processo di estrusione di base, seguito da un altro processo di stampaggio, che prevede il riscaldamento e il raffreddamento di una grande massa di metallo che forma lo stampo, oltre all’energia necessaria per chiuderlo. Esistono spesso operazioni aggiuntive a valle, incluso un assemblaggio complesso, occasionalmente in ambienti clean room, che incrementano il consumo di energia.

• Lo stampaggio a compressione (3,2 kWh/kg) è un processo lento in cui lo stampo viene riscaldato e si comprime mentre ha luogo la reazione. Il fabbisogno energetico specifico è simile a quello dello stampaggio a iniezione.

• Lo stampaggio rotazionale (5,8 kWh/kg) deve essenzialmente riscaldare e raffreddare l’ampia superficie di uno stampo in metallo per ogni articolo cavo prodotto. Lo stampo è spesso riscaldato da aria calda che circola attorno allo stampo, che a volte è più piccolo della camera, riducendo così ulteriormente l’efficienza. Una grande quantità di energia viene utilizzata per una piccola quantità di polimero, spiegando l’elevato SEC ottenuto. • La termoformatura a vuoto (6,2 kWh/kg) è in primo luogo un processo di estrusione del foglio, che viene successivamente riscaldato e quindi formato sottovuoto in uno stampo. Inoltre, quando si producono più elementi circolari da un foglio, il materiale in eccesso viene riciclato, incrementando il consumo specifico di energia.

Lo scopo di questo studio era quello di poter utilizzare le cifre riportate in Tabella 2.1 come punto di riferimento per l’industria, consentendo alle aziende di calcolare il proprio “SEC del sito” e confrontarsi con la media europea. [27]