Il sistema innovativo sfrutta anche piccole differenze di pressione per generare corrente e immetterla nella rete di fabbrica.
Nelle stazioni di riduzione della pressione, nelle linee di evaporazione e negli impianti di condensazione va persa energia preziosa.
Con il sistema Energify, l’azienda CFT GmbH offre una soluzione semplice e robusta per trasformare economicamente anche piccole differenze di pressione in energia elettrica, in modo tale da risparmiare sui costi della corrente e abbassare le emissioni di CO₂.
La prestazione del sistema è regolata in modo preciso con valvole a disco scorrevole di Schubert & Salzer.
«All’inizio dobbiamo sempre fare un po’ di opera di convincimento» – afferma Selcuk Aslan, Project Manager del progetto Energify presso CFT. «Il nostro sistema è molto avanzato, ma l’idea e il principio di base sono in realtà piuttosto semplici. Proprio per questo, talvolta le persone sono inizialmente scettiche. Tuttavia, una volta che hanno visto e compreso il funzionamento di Energify, restano rapidamente convinte della robustezza e dell’affidabilità della tecnologia — e capiscono che la “semplicità” è in realtà un grande vantaggio.»
Con Energify, CFT offre una soluzione per le sfide che quasi tutte le imprese industriali devono affrontare: La riduzione delle emissioni di CO₂ nonché il miglioramento dell’efficienza energetica e in chiave di costi. Il sistema innovativo sfrutta anche piccole differenze di pressione per generare corrente e immetterla nella rete di fabbrica. Tali differenze di pressione sono presenti in quasi tutti gli impianti industriali. Esse si manifestano nelle stazioni di riduzione della pressione, nelle linee di evaporazione, negli impianti di condensazione e contropressione – e nella maggior parte dei casi, l’energia accumulata nei fluidi va persa senza essere utilizzata.
Utilizzo ottimale dell’energia già impiegata
«Energify ottimizza l’utilizzo dell’energia già presente», spiega Maximilian Igelbüscher, Ingegnere di progetto presso CFT. «Per garantire un flusso di processo senza alcuna interruzione, il nostro sistema è sempre azionato in bypass. La struttura di base è la seguente: il vapore oppure un gas qualsiasi è espanso in un espansore a pistone rotante fino a raggiungere un livello di pressione più basso, in modo tale da generare energia meccanica. Essa è trasmessa, tramite un albero, a un generatore asincrono che poi immette la corrente nella rete a bassa tensione.»
Inizialmente era difficile controllare con precisione le prestazioni dell’espansore. La valvola di regolazione a globo originariamente installata reagiva troppo lentamente alle variazioni delle condizioni di processo e non era in grado di garantire in modo affidabile la pressione di uscita desiderata del fluido gassoso.
«Abbiamo dedicato molto tempo alla ricerca di una soluzione per ottimizzare il sistema da questo punto di vista. Alla fine siamo entrati in contatto con Marcel Mokosch, tecnico-commerciale di Schubert & Salzer, che si è recato immediatamente presso di noi per approfondire il tema e ha proposto una soluzione basata sulla valvola a disco scorrevole, la quale non solo ha soddisfatto le nostre aspettative, ma le ha addirittura superate», afferma Igelbüscher.
Un miglioramento significativo grazie all’impiego della valvola a disco scorrevole
La causa della straordinaria capacità di regolazione risiede nel principio di costruzione alla base delle valvole a disco scorrevole di Schubert & Salzer, il quale si fonda su due dischi di tenuta che scorrono uno sopra l’altro. Ciò fa sì che la corsa massima tra aperto e chiuso sia pari ad appena 6-9 mm e che servano solo forze di regolazione molto piccole. La regolazione è, quindi, estremamente precisa e veloce. «La precisione di regolazione è nettamente migliorata grazie all’impiego delle valvole a disco scorrevole. Ora regoliamo la pressione di uscita in modo assolutamente esatto», afferma Aslan.
Un ulteriore vantaggio: Grazie all’impiego della valvola a disco scorrevole è stato possibile sostituire altre due valvole. Per motivi di sicurezza occorre poter arrestare l’afflusso di vapore ovvero gas nel giro di max. due secondi. In precedenza, a monte della valvola di regolazione era, quindi, installata una valvola a chiusura rapida. Tuttavia, le valvole a disco scorrevole chiudono nel giro di alcuni millisecondi e assolvono questa funzione. «Per il funzionamento economico di un impianto come Energify, affidabilità e bassi costi di manutenzione svolgono un ruolo decisivo. Ecco perché puntiamo su una struttura semplice e una costruzione robusta», spiega Aslan. «La valvola a disco scorrevole ci aiuta riducendo la complessità dell’impianto – e questo in presenza di una forma costruttiva molto compatta.»
La differenza rispetto alla soluzione precedente è evidente: la valvola a disco scorrevole DN80 di Schubert & Salzer attualmente impiegata pesa appena 15 kg, mentre le due valvole a globo utilizzate in passato raggiungevano complessivamente circa 170 kg. «Proprio durante gli interventi di manutenzione periodica, necessari ogni anno, questo rappresenta un enorme vantaggio», aggiunge Igelbüscher.
Più economico del fotovoltaico
Il sistema dimostrativo Energify è installato in un caseificio nel Münsterland, dove è impiegato sulla linea vapore a 8 bar. La redditività del sistema è chiaramente dimostrabile: con una pressione in ingresso di 8 bar(g), una pressione in uscita di 5 bar(g) e una portata media di 2 t/h di vapore, si ottiene una potenza elettrica di 27 kW. Con un tempo di funzionamento annuo di 6.500 ore, si raggiungono 175 MWh di energia all’anno. Il tempo di ammortamento è inferiore a tre anni in queste condizioni. Includendo i costi di manutenzione, il risparmio su un periodo operativo di dieci anni supera i 270.000 euro.
In un altro esempio di calcolo, CHF confronta Energify con il fotovoltaico: Un impianto Energify con una potenza pari a 300 kW, il quale raggiunge 8.500 ore di funzionamento all’anno, produrrebbe quindi ca. 2.550 MWh all’anno – su una superficie di appena 40 m². Per generare la stessa quantità di energia con il fotovoltaico, in caso di un utilizzo annuale di ca. 1.000 h (media tedesca) sarebbe necessaria una superficie di ca. 13.500 m².
«Il potenziale della tecnologia è enorme. Solo in Germania sono impiegati migliaia di generatori di vapore. E il vapore – non importa in quale forma – è solo uno dei mezzi dai quali possiamo ricavare energia. Energify può essere sostanzialmente azionato con quasi ogni gas, per es. azoto, gas di cokeria, gas naturale oppure idrogeno», conclude Selcuk Aslan.
foto impianto by Schubert & Salzer Control Systems GmbH: nel minimo spazio, questo impianto genera fino a 175 MWh/a, a seconda della durata. Il periodo di ammortamento dell’installazione è poi inferiore a tre anni. Includendo tutti i costi di manutenzione, nell’arco di 10 anni si potrebbero risparmiare oltre 270.000 €
