Risultati degli Studi Analizzati

Il primo studio analizzato, condotto da Tangram Technology Ltd., descrive un quadro di riferimento per la misurazione, valutazione e predizione che può essere usato per la maggior parte delle compagnie di lavorazione della plastica.

Dopo aver raccolto i dati relativi agli output, espressi in kg, per un certo numero di mesi, e quelli relativi all’energia impiegata, in kWh, per una singola azienda, è stato realizzato un diagramma a dispersione in cui l’energia risulta funzione del livello di produzione.

È stata poi utilizzata un’approssimazione lineare di best-fit tracciata per i punti.

Questo metodo è naturalmente indipendente dal processo, ma i risultati dipendono molto da esso, in particolare in termini di carico del processo. Questo si può notare dal confronto delle seguenti figure:

La Figura 2.15 illustra i carichi di base e di processo per una fabbrica di stampaggio a iniezione, mentre la Figura 2.16 mostra i carichi di base e di processo per una fabbrica di estrusione. Lo stampaggio a iniezione ha un fabbisogno energetico di processo superiore rispetto all’estrusione e quindi è prevedibile che i carichi del processo siano significativamente differenti.

Le fabbriche hanno carichi di base ampiamente simili ma lo stabilimento di estrusione ha un carico di processo di 0,4467 kWh/kg rispetto allo stabilimento di stampaggio a iniezione, che presenta un carico di processo di 1,5751 kWh/kg.

In alcuni casi, le aziende sono caratterizzate da un mix di processi come stampaggio a iniezione, soffiaggio ed estrusione all’interno di un singolo sito e non è sempre possibile separare i dati

Figura 2.15: Carico Base e Variabile per un’azienda di Stampaggio a Iniezione. (Fonte: Energy Management in Plastics Processing: a framework for measurement, assessment

and prediction, Dr. Robin Kent, Tangam Technology Ltd.)

Figura 2.16: Carico Base e Variabile per un’azienda di Estrusione. (Fonte: Energy Management in Plastics Processing: a framework for measurement, assessment and

L’effetto provocato viene mostrato in Figura 2.17:

Figura 2.17: Carico Base e Variabile per processo misto. (Fonte: Energy Management in Plastics Processing: a framework for measurement, assessment and prediction, Dr. Robin Kent, Tangam Technology Ltd.)

In questo caso, come previsto, i dati risultano molto meno coerenti (R2 è 0,3130) in quanto il mix mensile di produzione (e quindi i carichi di processo) incide in modo rilevante sul consumo di energia. In questi casi è possibile utilizzare analisi multivariate per separare i dati, ma il

sub-metering risulta molto più semplice e diretto, ricavando così una raccolta diretta dei dati.

Un aspetto molto importante che è evidenziato all’interno di questo studio è il cambio di gestione di un’azienda.

Cambiando il modo in cui viene gestita un’azienda, si può ottenere un effetto importante sul consumo di energia. La Figura 2.18 illustra il caso di un’azienda in cui alla fine del 2005, l’intero team di gestione è stato sostituito, a favore di un nuovo team più attento alla gestione energetica, senza apportare modifiche al processo.

Figura 2.18: Carico di Base e di Processo con cambio team di gestione dell’energia. (Fonte: Energy Management in Plastics Processing: a framework for measurement, assessment and prediction, Dr. Robin Kent, Tangam Technology Ltd.)

I due set di dati sono molto diversi e l’effetto dei cambiamenti di gestione è evidente. Il carico di base è diminuito considerevolmente da 1.210.087 kWh a 166.518 kWh, mentre il carico di processo è passato da 0.2081 kWh/kg a 1.0487 kWh/kg. Grazie a una buona gestione, i carichi di base dovuti al fatto che i macchinari sono operativi ma non in produzione sono stati convertiti in carichi di processo in cui le macchine sono operative solo durante l’effettiva produzione. [28]

L’analisi svolta dall’ENEA invece, “ha permesso di esaminare i consumi energetici delle aziende a livelli di dettaglio più profondo rispetto a quanto previsto dalle diagnosi energetiche, e di sviluppare una metodologia grazie alla quale ricavare degli indici di prestazione energetica a livello di stabilimento per ogni settore: vengono definiti IPEg indice di prestazione generale, IPEel indice di prestazione elettrico, IPEter indice di prestazione termico.

È stata, inoltre, predisposta la metodologia del calcolo degli indici di prestazione secondo una classificazione di maggior dettaglio che riguarda anche i servizi ausiliari e i servizi generali, nell’ottica di un’implementazione futura.

Il valore di tale studio è rappresentato sia dal risultato metodologico, che apre l’orizzonte ad un’indagine statistica omogenea e puntuale su tutti i settori produttivi, sia dal risultato numerico, che fornisce dei valori attualizzati, normalizzati e dettagliati sui consumi energetici dei processi produttivi finora non noti nemmeno alle aziende stesse.

Un altro fattore rilevante del risultato ottenuto consiste nel fatto che tali indici, che rappresentano una fotografia reale del livello di efficienza energetica del tessuto produttivo italiano e non mediata dai “BAT reference documents” (BREF)26, permettono di valutare meglio il potenziale di risparmio energetico al fine di individuare possibili scenari che possano essere utili per stabilire le più opportune politiche energetiche e stimolare il miglioramento dell’efficienza.” [25]

“La trasformazione delle materie plastiche, solitamente, per arrivare al prodotto finito richiede diverse operazioni che possono essere compiute in sequenza o contemporaneamente all’interno di una o più macchine per la lavorazione. Le operazioni più comuni a molte tecnologie vengono riassunte nella Tabella 2.2. Alcune operazioni come il trasporto della materia prima (polveri o granuli), la sua fusione in pressione e il trasporto del fuso, sono quasi sempre presenti in tutte le aziende, tranne che in quelle che operano a partire da bobine di film o foglia già pronti, su

cui vengono effettuate lavorazioni definibili come secondarie, ossia taglio, stampa, termoformatura. Altre operazioni, quali essiccamento della materia prima, miscelazione e degassaggio, possono essere non necessarie a seconda del tipo di materia prima trattata e della qualità richiesta del prodotto finito.” [25]

Pre-lavorazione

Trasporto Miscelazione Essicamento Fusione ^{Pressurizzazi}_one ^Degasag_gio

Formatura

Produzione Continua Produzione Intermittente

Post-lavorazione Lavorazioni

Meccaniche ^{Giunzioni Preparazione} Superficiale ^Stampa

Torniatura Incollaggio Saldatura Verniciatura

Fresatura Saldatura ^{Miglioramento} _Adesività Metalizzazione

Taglio _Meccanica ^Giunzione A Inchiostro

Tabella 2.2: Principali Operazioni di Lavorazione delle Materie Plastiche. (Fonte: Analisi dei dati relativi alle diagnosi energetiche e individuazione preliminare degli indici di prestazione nei settori della lavorazione della gomma e della

trasformazione delle materie plastiche, a cura di: Luigi Casorelli, Marcello Savio, ENEA))

“Come anticipato la fase di trasporto, fusione e pressurizzazione del fuso avviene in tutti i processi che partono da una materia prima costituita da granuli o polveri e non da bobine già pronte.

Questo processo viene indicato come estrusione e come già accennato può essere o meno accompagnato dalle fasi di essiccamento e degassaggio.

Le lavorazioni necessarie alla formatura dei prodotti sono state raccolte in due gruppi a seconda della modalità di attraversamento del materiale fuso: continua o intermittente. In entrambi i casi la formatura avviene imponendo una geometria prestabilita all’uscita dell’estrusore e il raffreddamento controllato del fuso.

Il particolare tipo di processo prende in genere il nome dalla fase di formatura che lo caratterizza, ad esclusione dei processi di produzione di profilati e tubi la cui produzione è indicata genericamente nel settore come “estrusione”.” [25]

I principali processi di trasformazione individuati in questo studio sono:

• estrusione di granulati

• estrusione di film (cast e blow) • stampaggio a iniezione

• estrusione – soffiaggio di corpi cavi • stiro – soffiaggio di preforme • termoformatura

Nella Tabella 2.3 vengono riportati i risultati degli indici medi individuati a livello di sito e di attività produttiva principale [25].

Lavorazione IPESito [tep/t] IPEAp [kWh/kg]

Stampaggio 0,3932 1,2536 Film bolla 0,1476 0,5398 Film cast 0,2013 0,5949 Granulazione 0,1161 0,4773 Tubi/lastre/profilati 0,1987 0,5962 Termoformatura 0,2983 0,7869 Soffiaggio 0,3300 0,9850

Tabella 2.3: Indici di Prestazione Medio a livello di Sito e di Attività Produttiva. (Fonte: Analisi dei dati relativi alle diagnosi energetiche e individuazione preliminare degli indici di prestazione nei settori della lavorazione della gomma e

Ipotizzando che, tutti i kWh di energia consumata siano elettrici, è possibile convertire gli indici di prestazione espressi in tep/t, in kWh/kg, in quanto l’energia elettrica proveniente dalla rete viene attualmente valorizzata in 0,187 tep/MWh27.

I risultati vengono riportati nella Tabella 2.4:

Lavorazione IPESito [tep/t] IPESito [kWh/kg] IPEAP [kWh/kg]

Stampaggio 0,3932 2,103 1,2536 Film bolla 0,1476 0,789 0,5398 Film cast 0,2013 1,076 0,5949 Granulazione 0,1161 0,621 0,4773 Tubi/lastre/profilati 0,1987 1,063 0,5962 Termoformatura 0,2983 1,595 0,7869 Soffiaggio 0,3300 1,765 0,9850

Tabella 2.4: Indici di Prestazione Medio a livello di Sito e di Attività Produttiva espressi in kWh/kg. (Fonte: Analisi dei dati relativi alle diagnosi energetiche e individuazione preliminare degli indici di prestazione nei settori della lavorazione della

gomma e della trasformazione delle materie plastiche, a cura di: Luigi Casorelli, Marcello Savio, ENEA))

Di seguito, nella Tabella 2.5, sono riportati gli indici di prestazione risultanti dei vari studi citati in precedenza, per i principali processi di lavorazione delle materie plastiche.

Indici di Prestazione di Riferimento

Processo

IPESito Medio [kWh/kg] IPEAP [kWh/kg]

EURecipe28 Tangram29 ENEA ENEA

Stampaggio a Iniezione 3,118 3,075 2,103 1,2536 Estrusione di Tubi/Lastre/Profilati 1,506 1,559 1,063 0,5962

Estrusione di Film Bolla

1,346

- 0,789 0,5398

Estrusione di Film Cast - 1,076 0,5949

Granulazione 0,631 - 0,621 0,4773

Termoformatura 6,197 - 1,595 0,7869

Soffiaggio - - 1,765 0,9850

Tabella 2.5: Tabella riassuntiva degli Indici di Prestazione Medi per Sito e per Attività Principale, per i Principali Processi Produttivi, Ricavati dagli Studi Analizzati.

Si può notare che per i processi considerati, gli indici di prestazione riportati nello studio dell’ENEA del 2015 risultano migliori rispetto a quelli ricavati dagli studi del 2006 di Tangram ed EURecipe. Questo miglioramento dimostra sia l’effetto dell’evoluzione tecnologica, ma sottolinea anche l’attenzione all’efficienza energetica, in particolar modo nel nostro Paese che risulta tra i primi in Europa in questo ambito.

28 EURecipe: 2005 European Benchmarking Survey of Energy Consumption and Adoption of Best Practice - EURecipe, 30 September 2005.

2.5 Principali Interventi di Efficientamento Energetico Considerati

In questo paragrafo verranno analizzati brevemente i principali interventi di efficientamento energetico che saranno poi proposti nei vari casi studio, in quanto devono essere riportati all’interno del rapporto di diagnosi energetica, secondo quanto previsto dal D.lgs. 102/2014. Sulla base dei dati raccolti, gli interventi più significativi si sono rivelati essere: l’installazione di un impianto fotovoltaico, di un impianto di trigenerazione, il rifasamento elettrico, il

re-lamping illuminazione ed infine la riduzione delle perdite di aria compressa.

Dove possibile, saranno analizzati tutti questi interventi andando a valutarne la fattibilità economica.

Nel documento UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Dipartimento di Ingegneria Industriale DII Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica (pagine 70-77)