08/11/2018 Le logiche 4.0 applicate all ’efficientamento dell’aria compressa ciclo di seminari di approfondimento, aggiornamento e confronto sul tema dell’efficienza energetica Rimini, 8 novembre 2018 Fabio Grosso Head of e-Industries Solutions Enel X Italia
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Le logiche 4.0 applicate all ’efficientamento dell’aria ... 8... · una città sostenibile 1 Illuminazione pubblica, illuminazione artistica Rete in fibra ottica (attraverso Open
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Transcript
08/11/2018
Le logiche 4.0 applicate all ’efficientamento dell’ariacompressa
ciclo di seminari di approfondimento, aggiornamento e confronto sul tema dell’efficienza energetica
Rimini, 8 novembre 2018
Fabio Grosso
Head of e-Industries SolutionsEnel X Italia
Agenda
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La transizione energetica e il ruolo della generazione dist ribuita
Le iniziative di Enel X
La creazione di Enel X per guidare la transizione energetica
3Un modello adatto per un mondo digitalizzato, a basse emissioni
Leader della transizione energetica e dell'elettrificazione degli usi
Piattaforma digitale
Empowerment del cliente per la partecipazione ai mercati dell'elettricità
Gli obiettivi strategici di Enel sono allineati a t utti i target europei di decarbonizzazione
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Obiettivi europei al 2030
- 40% emissioni GHG
32% fonti rinnovabili
- 32,5% efficienza energeticaGuidare la transizione energetica accelerando l’elettrificazione dei consumi
Aiutare i clienti a raggiungere gli obiettivi di riduzione dei costi energetici e di decarbonizzazione
Garantire la necessaria flessibilità al sistema per permettere l’integrazione delle rinnovabili
Obiettivi strategici Enel
Riduzione al 2030 delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990
Contributo ai consumi finali di energia al 2030
Riduzione dei consumi primari e finali di energia al 2030 rispetto al tendenziale*
* Scenario tendenziale definito nel 2007 (Primes EU Reference Scenario 2007 – Energy, transport and GHG emissions trends to 2030)
Nuovi servizienergetici al
cliente
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Infrastrutture per una città
sostenibile
1Illuminazione pubblica, illuminazione artistica
Rete in fibra ottica(attraverso Open Fiber)
Servizi di flessibilità al
sistema elettrico
3Demand Response
Le soluzioni di Enel X per clienti, città e sistema elettrico
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Integrazione dei veicoli elettrici nella rete (es. V1G, V2G)
Servizi di diagnosi, monitoraggio ed analisi energetica
Infrastruttura di ricarica pubblica per veicoli elettrici
Risorse distribuite (es. fotovoltaico, stazioni private di ricarica per veicoli elettrici)
Accumuli distribuiti
Soluzioni di efficienza energetica per grandi progetti
Nuovi servizienergetici al cliente
Infrastrutture per unacittà sostenibile
Servizi di flessibilitàal sistema elettrico
Recenti acquisizioni
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Società Americana -Ottimizzazione dei consumi attraverso software di gestione degli accumuli
Società Americana -Leader globale nelDemand Response con 6 GW di capacitàflessibile gestita
Società Americana –Ricarica intelligente e vehicle gridintegration
Società Italiana –Ottimizzazionedei profili di consumo deiclienti
Società presente in 14 paesi dell’ America Latina – gestisce rete in fibra ottica di 49.000 chilometri
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1
3
Le acquisizioni quale strumento per posizionare Enel X velocemente in nuovi segmenti di mercato acquisendo il relativo know-how e competenze
Iniziative di Enel X in Italia
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Mobilità elettrica - Infrastrutture pubbliche di ricarica in Italia
Enel X sta implementando il più grande piano di installazione di ricarica pubblica in Italia: fino a 14.000 stazioni di ricarica entro il 2022 per un investimento fino a 300 M€
200 500 1.000 2.000 3.0002.5004.500
6.000
8.500
11.000
2.700
5.000
7.000
10.500
14.000
2018 2019 2020 2021 2022
Stazioni Quick
Stazioni Fast / UltraFast
Il piano di Enel X
- 40% emissioni GHG
Iniziative di Enel X in Italia
Produttori di auto
Demand Response
Energy 2 Grid
Regolazione di frequenza
Interruzione di una ricarica in corso
o avvio differito di ricariche;
l’aggregazione dei contributi dei
diversi stop o ritardi è equivalente al
contributo di un energivoro
interrompibile.
Modulazione di una ricarica in corso /Restituzione di potenza dalla batteria dell’auto
alla rete per fornire servizi di regolazione di frequenza. Accresce la flessibilità della rete e
consente di mitigare rischi di overload o di aumentare l’hosting capacity di rinnovabili.
Restituzione di energia dalla
batteria dell’auto alla rete elettrica,
che in forma aggregata, può
permettere di alimentare porzioni
di rete in condizioni di
emergenza o partecipare ai
mercati wholesale dell’energia
Vehicle 2 GridVehicle 1 Grid
Vehicle 2 GridVehicle 1 Grid
Vehicle 2 Grid
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Pilota TSO di agosto 2018
32% fonti rinnovabili
Nel pilota del TSO, Enel X svolge il ruolo di «Aggregatore» con la responsabilità di offrire i servizi sul mercato dei servizi di dispacciamento aggregando diversi carichi di domanda
Vehicle to Grid Integration
Prodotti Enel X
E’ necessario rilanciare alcune iniziative per lo sviluppo della mobilità elettrica in Italia
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Prevedere un sistema di tariffe dell’energia elettrica volto a supportare lo sviluppo della mobilità elettrica1
Installazione di infrastrutture di ricarica in ciascun comune e sostituzione parchi autovetture in uso alla PA5
Uniformare regolamenti comunali e procedure burocratiche per l’installazione di infrastrutture di ricarica (sia p rivate che pubbliche), permettendo di dare una piena e rapida esecuzione al piano nazionale delle in frastrutture di ricarica (PNIRE)
2
Razionalizzare alcuni oneri fiscali (es. oneri di fatturazione per servizio ricarica), in linea con carburanti convenzionali3
Accelerare la partecipazione dei veicoli elettrici al mercato di dispacciamento (Vehicle Grid Integration)6
Agevolazioni (monetarie e non) sulle infrastrutture, sulla filiera tecnologica e poi sull’acquisto dei veicoli4
Iniziative di Enel X in Italia
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Demand Response
• Enel X è il primo operatore di Demand Response in Italia con 119 MW gestiti pari al 41% della capacità risultataaggiudicataria di contratti a termine nell’ambito delle aste indette da Terna.
• Il servizio di Demand Response permette la partecipazione della domanda ai mercati dei servizi dispacciamento , finora accessibili solo agli impianti di generazione di grande taglia
10 17
51 4262 68
119
gen feb mar apr mag giu lug ago set
Capacità di Demand Response gestita da Enel X nel 2018 (MW)
Aprire i mercati per far partecipare la domanda alle medesime condizioni degli impianti già abilitati e migliorare le condizioni per la partecipazione dei cittadini al mercato dell’energia
32% fonti rinnovabili
Iniziative di Enel X in ItaliaEfficienza Energetica
• Enel X per tramite delle proprie Esco certificate UNI EN 11352 Enel.si e Enel Sole è presente nel settore dell’efficienza energetica ed è il primo operatore per numero TEE prodotti nel 2017.
• Ha una propria struttura dedicata per lo svolgimento delle Diagnosi Energetiche a nostro avviso strumento fondamentale per individuare gli interventi che possono essere realizzati presso i Clienti.
Aprire i mercati per far partecipare la domanda alle medesime condizioni degli impianti già abilitati e migliorare le condizioni per la partecipazione dei cittadini al mercato dell’energia
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EIS – Energy Intelligence Software
Per guidare un’auto della formula 1 occorre far adeguare l’auto alla pista !
N. Lauda
Le aziende fissano dei target energetici, ma raggiungerli non è scontato ……
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Wall Street Journal’s CFO Journal – Deloitte re-Sources 2015, studio di Deloitte Center per Energy Solutions
delle società ha fissato obiettivi di miglioramento nella gestione dell’energia.89% ha avuto successo nel
Quanta energia uso? Come la uso? Quanto spendo?Completa visibilità per una gestione proattiva dell’energia
AWARENESS!
Come funziona….Il sistema di Energy Intelligence cattura i dati di input da diverse fonti, li trasferisce in cloud e li elabora restituendo analisi e funzionalità di vario genere.
Esempi dei tipi di analisi:� Ottimizzazione del tempo di accensione/spegnimento
� Inefficienza dei sistemi di riscaldamento/raffrescamento
� Ottimizzazione dei consumi durante le vacanze/fine settimana
� Alto carico energetico notturno
� Mantenimento degli asset (i.e. carico dei cicli)
Enel energy cloud
…quali input?
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Completa visibilità dei dati di energia (Headquarter, filiali, sedi regionali, singoli siti con un sistema di mappatura dell’anagrafica personalizzabile in funzione delle esigenze del cliente)
Building Automation System Analysis“L’AHU3 (Air Handling Unit) dell’edificio B è in funzione anche se l’edificio non è occupato. Impostando un nuovo programma potresti estendere la vita utile dei macchinari e ridurre i costi energetici di x.xxx € all’anno.”
Analisi dei sub-contatori“Il sistema HVAC dell’edificio A sta consumando più energia del previsto.”
Analisi dei dati di contatore“L’edificio A ha un carico energetico notturno maggiore rispetto all’edificio B.”
Analisi dei costi energetici“La spesa energetica dell’edificio A è maggiore a quella dell’edificio B.”
Possiamo arrivare a catturare i dati fino a livello di BAS, dove risiedono maggiori opportunità ma anche maggiore complessità. Possiamo integrare meters, valori economici, sub-metering e BAS in una unica piattaforma di analisi.
Punto di partenza
Overview soluzione tecnologica
08/11/2018 17S
I AD
AP
TE
R
USBHTTP OVER ENEL APN ENEL IOT
PLATFORM
4G
PLC
Smart Meter
Sistema di acquisizione dati da smart meter
Modulo dedicato all’acquisizione dati dal gateway con protocollo specifico e pubblicazione in protocollo standard HTTP verso cloud:• Connettività verso
internet in 3G/4G• Connettività al cloud
Enel attraverso rete protetta e dedicata
Piattaforma IoT Enel per:• Device management• Data injestion• Data storage
Applicazione di Energy Management System:• Web Portal e Mobile
La piattaforma permette agli utenti di analizzare la serie di dati provenienti dal meter dei siti. I meters possono essere esaminati individualmente o in maniera aggregata. La baseline ed i weatherdata possono essere sovrapposti per fornire un parametro di misurazione della performance del sito.
La selezione di date e intervalli di tempo di aggregazione consente di estrapolare dati storici in differenti contesti.
Caratteristiche
• Analisi temporale dei data trend della commodity
• Modifica degli intervalli di tempo e granularità (5 min, 15 min, orari, e altri)
• Analisi del sito e dei dati provenienti dai sub-meters
• Matching dei weather data e dati proveniente dalla baseline
• Comparazione con altri siti
• Estrazione dati in formato CSV per successive analisi
• Accessibilità via smartphone 18
Inspect
Overview
La piattaforma aggrega il flusso di dati – per esempio intervalli di dati, benchmarking, dati sul tempo, ecc. – per fornire visibilità al portafoglio totale e mostrare come avviene la comparazione tra vari siti/edifici.
Attraverso la comparazione si possono definire obiettivi, promulgare policies di supporto e diffondere best practices.
Caratteristiche
• Analisi a livello di sito, gruppo e/o portafoglio.
• Comparazione delle metriche chiave di energia (intensità di utilizzo d’energia, la performance della baseline ecc.) di differenti siti.
• Implementazione di misure di performance aggregate.
• Analisi degli aspetti chiave (domanda di picco, variazione della baseline).
• Analisi real time dei trends energetici e della baseline.
• Accessibilità via Smartphone.
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Alerts
Overview
Il software permette agli utenti di creare facilmente delle modalità immediate di notifica nei casi in cui si rilevino consumi maggiori o minori di una soglia predefinita.
Caratteristiche
• Monitoraggio attraverso ricezioni di alert sotto forma di email/sms.
• Sottoscrizione di utenti multipli alla ricezione dell’alert
• Tipologie di alert iniziali:
• Consumo rilevato al di sopra di una soglia set
• Alert su KPI customizzati
• Alert personalizzati
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….. EIS fornisce visibilità sull’intero portfolio
Visibilità
• Visione interattiva dei consumi per un singolo sito o un gruppo di siti con caratteristiche simili
• Dati di sub-metering aggregati per monitorare i carichi che hanno un impatto maggiore sul carico totale
• Sovrapposizione weather data per correlare gli impatti sui consumi energetici
Performance
• Benchmark delle performance mensili e annuali
• Proiezioni e gestione dei consumi futuri basati su una baseline
• Calcolo degli indicatori di performance personalizzati (KPIs)
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EIS rileva, identifica e verifica concrete opportunità di miglioramento…..le measures
Overview
Esiste un’esigenza forte di interpretare facilmente e operativamente gli innumerevoli dati disponibili ad oggi. Come passare dalla la generazione all’interpretazione di questa mole di dati? EIS rende automatico il processo di decodifica di q ueste informazioni.
Gli algoritmi individuano con precisione le opportunità di riduzione dei costi . La piattaforma notifica in maniera proattiva agli operatori sul sito, suggerendo le azioni necessarie per eseguire gli interventi di risparmio energetico, i costi di implementazione e i risparmi connessi
Caratteristiche
• Review delle measures automaticamente identificate
• Inserimento di proprie measures
• Aggregazione e filtro delle measures di maggiore rilevanza
• Review dei potenziali savings e delle azioni consigliate associate alle measures
• Workflow tools: assegnazione dell’ownership, status di modifica , aggiunta di allegati, aggiunta di commenti, invio reportistica periodica e notificazioni via email
• Accessibilità via smartphone22
Dashboard delle measures
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…un flusso eseguibile di dati che facilita decision making e accountability
Economic ImpactComprendere facilmente quanto è grande l’opportunità
Understand the IssueApprofondire le analisi per determinare come si è generata la measure Actionable
RecommendationComprendere velocemente le azioni suggerite per risolvere i problemi.
Ownership and AccountabilityAssegnare le responsabilità di esecuzione e tracciare i progressi dei progetti implementati
Integrazione con BAS esistenti
- Identificare automaticamente i guasti o malfunzionamenti del HVAC e dei sistemi di illuminazione per aumentare il risparmio in fase operativa
- Assegnare le priorità alle richieste in arrivo in funzione della causa che le ha generate in modo da ottimizzare I tempi di attesa
- Evitare interventi tecnici non necessari
- Tenere traccia delle informazioni degli asset per una vision ampia delle performance operative
Integrazione di dispositivi di controllo innovativi per offrire soluzioni multi-sito personalizzate.
Analisi e segnali di controllo
Smistamento degli ordini
Centro di controllo remoto
Enel-X energy cloud
BAS Measures - Esempi
Impianti di raffreddamento• Chiller Performance analysis - kW/Ton • Optimum Chilled Water Supply Temperature • Optimum Staging • Optimum Condenser Water Supply Temperature • Cooling Tower Fan Efficiency • Low/High Temperature Differential Analysis • Optimum Flow analysis • Optimum Pump Utilization • Optimum Thermal Storage Utilization
Rilevazione degli errori e tracking• Set-point Error Tracking • Sensor range checking • Operating parameter out of range • Pinned or flat-lined sensor • Actual vs. Intended Schedule Analysis • Equipment Manual Override Detection
Zone• Set-point Analysis • Heating Setback , Cooling Set-forward • Air Starvation Analysis Zone Comfort Analysis • Indoor Air Quality Analysis
Impianti di ventilazione e produzione a.c.• Economizer Operation • Simultaneous Heating and Cooling • Excessive or inadequate ventilation • Demand Ventilation • Air starvation • Static pressure analysis • Heating/Cooling Coil Efficiency • Leaking Valve • Optimum Start/Stop Analysis • Air Filter Analysis- Dirty Filter
Impianti terminali• Variable Air Volume Analysis• Zone Reheat• VAV Box Damper Modulation• Excessive Cycling Analysis
La piattaforma colleziona ed analizza dettagliatamente i dati provenienti dal BAS e genera azioni immediatamente eseguibili per qualsiasi team operativo
BAS Measures - Esempi
Impianti di raffreddamento• Chiller Performance analysis - kW/Ton • Optimum Chilled Water Supply Temperature • Optimum Staging • Optimum Condenser Water Supply Temperature • Cooling Tower Fan Efficiency • Low/High Temperature Differential Analysis • Optimum Flow analysis • Optimum Pump Utilization • Optimum Thermal Storage Utilization
Rilevazione degli errori e tracking• Set-point Error Tracking • Sensor range checking • Operating parameter out of range • Pinned or flat-lined sensor • Actual vs. Intended Schedule Analysis • Equipment Manual Override Detection
Zone• Set-point Analysis • Heating Setback , Cooling Set-forward • Air Starvation Analysis Zone Comfort Analysis • Indoor Air Quality Analysis
Impianti di ventilazione e produzione a.c.• Economizer Operation • Simultaneous Heating and Cooling • Excessive or inadequate ventilation • Demand Ventilation • Air starvation • Static pressure analysis • Heating/Cooling Coil Efficiency • Leaking Valve • Optimum Start/Stop Analysis • Air Filter Analysis- Dirty Filter
Impianti terminali• Variable Air Volume Analysis• Zone Reheat• VAV Box Damper Modulation• Excessive Cycling Analysis
La piattaforma colleziona ed analizza dettagliatamente i dati provenienti dal BAS e genera azioni immediatamente eseguibili per qualsiasi team operativo
Cliente: Produzione Laminati Rame
Produzione di• Barre in ottone• Laminati in rame e sue leghe
Aria compressa: V 20 MNm3/anno; p 7 bar
Schema sala compressori - pre intervento
Esigenze cliente
� Ridurre costi di esercizio e manutenzione
� Migliorare affidabilità
� Monitorare la generazione di aria compressa e i consumi dei reparti
1.Installazione n.2 compressori a giri variabili (2700Nm3/h, 270 kW), per garantire il picco diconsumo e una regolazione sempre efficiente. Gestione e manutenzione di tutta la salacompressori: tot. 12000 Nm3/h, 1450 kW
2.Installazione di n.1 essiccatore di capacità adeguata (7000 Nm3/h) al posto dell’attuale anoleggio, comprensivo di prefiltro
3.Installazione di sensori di misura in sala compressori e in s tabilimento, per monitoraggioportata e pressione nei vari reparti. Acquisizione etherne t per punti molto lontani dallasala compressori.
4.Implementazione di un sistema di controllo dedicato, per la gestione dei compressori, ilcontrollo dinamico della pressione di lavoro, e l’acquisiz ione degli strumenti di misura.Dati in cloud e interfaccia utente web .
5. Miglioramento del locale da un punto di vista energetico: tenute e filtraggio
Scelta componenti
Scelta macchine
• n.2 compressori 2700 Nm3/h (velocità variabile)
• n.1 essiccatore 7000 Nm3/h (velocità variabile)
Scelta sistema di controllo
• PLC
• Sistema di controllo sviluppato da Enel X
• Salvataggio dati: locale, cloud
• Interfaccia utente web
• Fabbisogni
• Regolazione efficiente
• Affidabilità, ridondanza
- Monitoraggio da remoto
- Controllo 2 macchine inverter
- Modalità di controllo avanzate
Scelta componenti
Scelta strumenti di misura
n. 10 sensori portata aria compressa
n.1 VPFlowscope DP
n. 9 VPFlowscope M
n. 5 analizzatori di rete
n. 3 sensori di pressione
• Possibilità acquisizione in Modbus/ Ethernet
• Misura di pressione integrata sul sensore di portata
• Installazione in pressione, senza interruzione del servizio
Misurazione della pressione e portata richiesta dalle utenze finali
Interventi sul locale
• Chiusura locale con porte scorrevoli e miglioramento tenute
• Installazione prefiltri per ridurre l’accesso di polvere
La gestione deve considerare anche l’ambiente dove operano i compressori
Sensori per misura portata e pressione nei reparti
FT06, FT07, FT08, FT09, FT10Ethernet (rete LAN)
Sono stati creati dei reparti virtuali per minimizzare il numero dei sensori legati alla topologia della rete
Sistema di controllo e monitoraggio
� Interfaccia utente permonitoraggio e controllo remoto� Acquisizione e Visualizzazione e analisi delle misure in real time
� Calcolo consumi per reparto� Calcolo e verifica delle prestazioni e dei risparmi� Gestione allarmi (mail alert e storici…)
� Definizione del miglior assetto di esercizio della sala compressori� Algoritmo di controllo dinamico adattativo della pressione
Focus su Controllo Dinamico della Pressione
� Analisi della pressione richiesta ai reparti� Confronto dinamico delle pressioni misurate per determinazione del punto più critico� Scelta dinamica della minima pressione di lavoro in sala compressori sufficiente alla richiesta
Analisi reparti
Confrontoreparti
Scelta pressione di lavoro
Sistema di controllo e monitoraggio
Risultati
� Prestazioni: CS 0,125 kWh/Nm3, risparmio 35% circa rispetto allasituazione pre intervento
� Contributo degli inverter 20%
� Contributo del controllo dinamico della pressione 5%
� Contributo del sistema di monitoraggio e controllo 10%
� gestione sala compressori attraverso sistema di controllo� regolazione efficiente, sempre in modulazione,
carico/vuotominimo� controllo dinamico della pressione di lavoro
� Affidabilità del servizio, manutenzione secondo normative emanuali d’uso
� Misure in continuo: elettriche, portata e pressione
� Interfaccia utente permonitoraggio e controllo remoto