Di quanto puoi ridurre il costo elettrico dei ventilatori installati nei tuoi impianti?

 

In questo breve articolo, tramite un caso studio, cercherò di mostrarti come anche nel caso di ventilatori con piccole potenze sia possibile ottenere risparmi non indifferenti.

 

Mettiamo però in chiaro subito una cosa: non sempre è possibile ridurre i consumi dei ventilatori industriali.

 

Ogni situazione va valutata caso per caso.

 

Per questo motivo alla fine dell’articolo potrai richiedere di ricevere il questionario di “Valutazione degli sprechi energetici dei ventilatori”, compilando il quale otterrai un’analisi preliminare gratuita dei potenziali risparmi energetici ottenibili nel tuo caso specifico.

 

Passiamo ora al caso studio che ho intenzione di presentarti.

Abbattimento dei consumi elettrici per ventilatori aria comburente.

Tempo fa sono stato contattato da un’azienda produttrice di energia elettrica per valutare delle soluzioni di efficientamento energetico su quattro ventilatori installati in una delle loro sedi produttive.

 

Lo scopo di queste ventole è di fornire aria per la combustione ai bruciatori della caldaia.

 

Le potenze installate non sono molto grandi: un motore da 30 kW, due da 22 kW ed uno da 11 kW.

 

L’impianto lavora 24 su 24, 7 giorni a settimana.

 

Trattandosi di aria di combustione, la portata che i ventilatori devono fornire è variabile durante l’anno in funzione delle condizioni ambientali.

 

I bruciatori hanno infatti bisogno di una portata massica costante, mentre i ventilatori – se non regolati – forniscono una portata volumetrica costante. (Ne parlo in maniera dettagliata in questo articolo sulla regolazione della portata di un ventilatore.)

 

Infine, a suo tempo i quattro ventilatori sono stati dimensionati per poter avere un esubero di portata d’aria tale da garantire il raffreddamento della caldaia in caso di emergenza. Per questo motivo per buona parte dell’anno funzionano con portate più basse di quelle di progetto.

 

Scopo della consulenza era valutare i consumi effettivi dei ventilatori e valutare soluzioni di efficientamento energetico da poter applicare.

 

In questi casi l’approccio che abbiamo noi di PBN è un metodo in tre fasi:

 

• Analisi del processo produttivo, dei vari bisogni di impianto e dei diversi carichi di lavoro dei ventilatori
• Misurazione dei parametri di funzionamento dei ventilatori nelle varie condizioni.
• Analisi dei dati misurati e simulazioni dei consumi con diverse soluzioni di efficientamento al fine di selezionare la più conveniente.

 

Nelle prossime righe vedrai nel caso studio come sono state applicate queste fasi.

Analisi preliminare del processo

Come già accennato in precedenza i quattro ventilatori sono stati progettati per fornire una portata esuberante rispetto al reale bisogno.

 

Nel corso dell’anno è poi necessario regolare la portata d’aria in funzione della sua densità, ovvero al variare di temperatura ed umidità ambientali. La regolazione avviene tramite chiusura parziale di quattro valvole a farfalla poste sulle linee di mandata di ciascun ventilatore.

 

Questo tipo di regolazione è solitamente la meno efficace dal punto di vista energetico, pertanto rappresenta già una motivazione valida per approfondire i consumi elettrici e valutare alternative a minor consumo.

 

Il funzionamento dell’impianto, e quindi dei ventilatori, è continuo per circa 8000 ore annue.

 

Un eventuale risparmio di kW assorbiti può quindi tradursi in un ingente recupero sui costi energetici. Per questo motivo si è deciso di procedere con la fase successiva.

Misura delle prestazioni e dei consumi elettrici dei ventilatori

Questa è una fase molto delicata, che va eseguita con cognizione di causa e strumentazione adeguata.

 

La valutazione dei risparmi ottenibili si basa infatti sui dati di portata, pressione e potenza misurati nelle varie condizioni di lavoro. Se questi valori sono errati, le stime sulla riduzione dei consumi elettrici – e quindi del rientro degli investimenti necessari – saranno per forza di cosa errati.

 

I punti in cui misurare la portata e la pressione vanno scelti oculatamente, cercando zone dove il flusso d’aria è abbastanza uniforme e nelle immediate vicinanze del ventilatore.

 

Nella tabella seguente vedi i valori misurati per uno dei quattro ventilatori (appesantirti con tutte le tabelle non è utile ai fini di questo articolo)

La colonna 100% si riferisce alle prestazioni misurate con la valvola aperta al 100%, mentre la colonna Reale indica i valori misurati nelle condizioni di funzionamento reale dell’impianto.

 

Agli occhi di chi non fa colazione con pane e ventilatori come me, questi valori non dicono molto.

 

Con un occhio allenato però si riescono a cogliere degli aspetti molto interessanti, che possono già dare un’idea delle possibili azioni da mettere in pratica per ridurre i consumi durante il funzionamento reale dei ventilatori.

 

Ad esempio, pur riducendo quasi di un terzo la portata d’aria, i consumi elettrici non si riducono in proporzione scendendo a circa un 60%.

 

Nelle condizioni reali inoltre si perde quasi il 20% del rendimento del ventilatore.

 

Come spesso accade, un ventilatore con una buona efficienza nelle condizioni di design, se regolato con una serranda a farfalla, di fatto finisce a lavorare in zone della sua curva a basso rendimento.

 

Le misure sugli altri tre ventilatori mostravano andamenti molto simili.

 

Osservando i dati misurati e valutando come variano nelle due condizioni di lavoro, è possibile ipotizzare delle soluzioni per ridurre i consumi elettrici durante il funzionamento reale.

 

Passiamo quindi alla terza ed ultima fase.

 

Studio della soluzione di efficientamento energetico più conveniente

Dal punto di vista tecnico esistono diverse soluzioni in grado di ridurre i costi energetici dei ventilatori.

 

Il mio lavoro consiste nel valutare quali tra queste sono applicabili in base al contesto analizzato nella fase uno, e tra queste ultime quali possono portare il maggior rapporto tra risparmio ottenuto e l’investimento necessario.

 

Cerco di mostrarti questo metodo ricorrendo al nostro caso studio.

 

Si potrebbe ad esempio pensare di sostituire i ventilatori con altri ad elevato rendimento.

 

Dal punto di vista tecnico è una soluzione fattibile.

 

I ventilatori infatti aspirano aria pulita, situazione ideale per delle giranti ad elevato rendimento.

 

Non si risolverebbe però il crollo di efficienza andando ad utilizzare la serranda a farfalla per la regolazione della portata.

 

A fronte di un investimento consistente (ventilatore nuovo, modifica tubazioni per adattarsi alle nuove flange, modifica delle fondazioni) si otterrebbe un risparmio di pochi kW.

 

C’è una soluzione migliore?

 

Provo a cambiare prospettiva. Cerco quindi di migliorare il sistema di regolazione, lasciando perdere i ventilatori che comunque hanno un buon rendimento di base.

 

Per regolare la portata del ventilatore esistono due metodi più efficaci rispetto ad una serranda a farfalla: una serranda di regolazione oppure un variatore di frequenza (inverter).

 

Nel caso specifico non c’è il rischio di finire in pompaggio durante la regolazione, in quanto il punto di lavoro reale cade sulla stessa curva del circuito che passa per il punto al 100%.

 

In queste condizioni è preferibile utilizzare un variatore di frequenza, che permette di ottenere il maggior beneficio dal punto di vista dei costi energetici.

 

Sfruttando le leggi dei ventilatori, si possono stimare le prestazioni del ventilatore quando viene regolata la portata riducendo la frequenza del motore, e quindi la velocità di rotazione.

 

Riprendendo la tabella vista sopra aggiungo quindi la colonna relativa al caso “Inverter”.

Hai letto bene e non è un errore di battitura.

 

Regolando la portata con una riduzione della velocità del ventilatore, la potenza assorbita scende a 0,7 kW.

 

Questo però è un dato calcolato e non tiene conto delle perdite dovute all’inverter ed al fatto che il motore lavora a velocità più bassa di quella nominale.

 

Ipotizzando che tali perdite di energia siano pari ad un 40%  – meglio stare dalla parte della ragione – posso stimare che la potenza assorbita sarà circa 1,2 kW.

 

Un risparmio quindi di 5,5 kW rispetto alla situazione Reale attuale.

 

Questa è stata la soluzione proposta al cliente, in quanto permette di rientrare dell’investimento (acquisto ed installazione inverter) in meno di due anni considerando i costi attuali dell’energia elettrica.

 

Complessivamente per i quattro ventilatori, considerando solo 7200 h/annue di funzionamento nelle condizioni reali, ho stimato un risparmio di 183.600 kWh l’anno.

 

Per ogni anno di funzionamento da qui in avanti.

 

Anche nel tuo caso si potrebbero ottenere risparmi elettrici dei ventilatori così interessanti?

 

Forse si, forse no.

 

Dipende dalla tua situazione particolare.

 

Per questo motivo ti metto a disposizione uno strumento per eseguire un’analisi preliminare del potenziale risparmio energetico che potresti ottenere.

Cosa è e come puoi ottenere il questionario per la Valutazione degli sprechi energetici dei ventilatori?

Ho creato il questionario di valutazione degli sprechi energetici con lo scopo di aiutarti a comprendere se nel tuo impianto ci sono margini per ridurre i consumi elettrici dei ventilatori.

 

Ho raccolto infatti alcune domande per intercettare le situazioni tipiche sulle quali è possibile lavorare per aumentare il rendimento della coppia ventilatore-impianto.

 

Il caso studio che ti ho mostrato in questo articolo rappresenta un esempio molto frequente e tipico di spreco energetico dovuto ad una logica poco efficiente di gestione dei ventilatori.

 

Ma non è l’unico.

 

Rispondendo alle domande presenti nel questionario, mi fornirai delle informazioni che mi permettono di comprendere se nel tuo caso possa aver senso o meno proseguire con una consulenza di efficientamento energetico.

 

Se infatti sulla base delle informazioni che mi fornirai ci sono margini ridotti di miglioramento, non ha alcun senso che tu investa denaro in una consulenza che non farebbe altro che confermare l’esiguo risparmio ottenibile.

 

Se non puoi ottenere nessun beneficio, è giusto che tu non spenda un solo centesimo.

 

Il questionario è infatti del tutto GRATUITO e ovviamente non ti vincola in nessun modo a me.

 

Ti basta compilare il modulo di richiesta che trovi di seguito per ricevere nella tua casella e-mail che mi fornirai il questionario da compilare:

Una volta che avrai inviato le tue risposte del questionario per la Valutazione degli sprechi energetici dei ventilatori, avrò bisogno di un paio di giorni per analizzare la tua situazione prima di contattarti ed informarti sulla possibilità o meno di ottimizzare i costi energetici dei tuoi impianti grazie ad azioni mirate sui ventilatori.

 

Da parte mia ho deciso di impegnare parte del mio tempo – a titolo gratuito – per questa attività di analisi preliminare.

 

A te chiedo solo un impegno: quando dovrai rispondere alle domande cerca di essere più preciso possibile, coinvolgendo eventualmente i tuoi colleghi per quello che non sai. In fondo è nel tuo interesse: più preciso sarai nel rispondere, maggiormente efficace potrò essere io nell’aiutarti.

 

Richiedi il questionario – GRATUITO e senza alcun impegno da parte tua – compilando il modulo seguente:

 

“Mai più guasti improvvisi!”

 

Il Signore delle Ventole