di Edoardo Del Moro – Gruppo SET

Le tematiche relative al controllo e all’ottimizzazione del consumo energetico costituiscono un elemento fondamentale nella gestione industriale, in particolar modo per quei processi in cui le differenti forme di energia hanno un peso equivalente o superiore alle materie prime coinvolte nella produzione. Settori come la siderurgia, la lavorazione meccanica a caldo e a freddo, la produzione di gas tecnici richiedono un accurato controllo dei consumi energetici in quanto il costo dell’energia è comparabile o superiore al costo delle materie prime; nei rimanenti settori industriali l’ottimizzazione dei consumi energetici, pur non avendo un peso determinante, costituisce uno dei punti di miglioramento nella riduzione dei costi industriali.

I sistemi per il monitoraggio dell’energia sono strumenti informatici per l’acquisizione e l’analisi dei consumi energetici e si distinguono principalmente per tre aspetti: la modalità di acquisizione delle informazioni di energia, la modalità di storicizzazione ed elaborazione delle informazioni e gli strumenti di analisi messi a disposizione. Noi proponiamo un sistema di monitoraggio e controllo dell’energia basato su soluzioni web e in grado di gestire differenti forme di energia e utilities all’interno dei siti industriali.

Per quanto riguarda il primo punto, di norma i sistemi di monitoraggio energetico sono strettamente legati ai produttori della strumentazione per l’acquisizione delle misure; questo tipo di impostazione vincola a un singolo costruttore e pone forti limitazioni nell’integrazione di sistemi esistenti o nella rilevazione di misure. L’alternativa da noi proposta è fondata sulla possibilità di utilizzare hardware di misura multi-vendor integrato con dispositivi standard del mondo dell’automazione (PLC); tale soluzione consente di integrare, con differenti modalità, sia dispositivi di misura caratteristici del mondo dell’automazione di processo (misuratori di flusso, massici ecc.) sia strumenti caratteristici del mondo della distribuzione di potenza (contatori, breakers intelligenti ecc.). Gli strumenti possono essere integrati direttamente mediante le reti standard o proprietarie di cui sono dotati o in modo indiretto mediante l’utilizzo di PLC di piccole dimensioni, che costituiscono veri e propri gateway intelligenti verso il sistema di monitoraggio.

La modalità di acquisizione e l’elaborazione delle informazioni energetiche deve essere organizzata secondo alcuni criteri fondamentali che garantiscono l’affidabilità dei dati e un proficuo utilizzo degli stessi nelle successive fasi di analisi. Le misure acquisite devono essere corredate di informazioni diagnostiche in grado di indicare la qualità dell’informazione in modo da poter intervenire con azioni correttive in caso di malfunzionamento di un contatore; a livello di acquisizione deve essere inoltre possibile la bufferizzazione locale dei dati per un periodo di tempo di almeno qualche giorno in modo da consentire il funzionamento del sistema anche in caso di problemi con le reti locali e informatiche. I dati di consumo acquisiti per le differenti forme di energia e utilities (energia elettrica, gas, acqua, aria compressa, gas tecnici ecc.) devono essere strutturati secondo alberi o grafi di distribuzione sui quali è possibile effettuare correlazioni e controlli in grado di garantire l’affidabilità complessiva del sistema e di evidenziare perdite o errori di acquisizione. A tale scopo il sistema di monitoraggio deve consentire l’organizzazione dei contatori secondo i criteri citati e deve permettere l’utilizzo di contatori virtuali (somma, alias, quadratura, combinazione, offset ecc.) in grado di garantire il massimo di flessibilità alle reti di distribuzione.

Gli strumenti di analisi possono essere suddivisi in cinque categorie. La prima categoria comprende gli strumenti che analizzano singoli contatori reali oppure contatori virtuali che rappresentano reparti e aree di impianto; tali strumenti consentono lo studio dell’andamento nel tempo, il confronto di andamento su differenti periodi e la possibilità di gestire eventuali lacune di acquisizione. La seconda categoria è costituita dagli strumenti per l’analisi delle reti che permettono di evidenziare i rami in cui le informazioni non sono coerenti o nei quali ci sono perdite (per esempio, sull’aria compressa o i gas tecnici) o errori di misura su uno o più elementi della rete. La terza categoria è formata dagli strumenti di analisi dei costi industriali: la ripartizione dei valori dei singoli contatori su uno o più centri di costo consente di ottenere informazioni puntuali sui consumi e modalità di composizione dei costi per i differenti centri; strumenti di analisi comparativa consentono di confrontare periodi temporali differenti e di definire il forecast di consumo per periodi futuri. La quarta categoria comprende gli strumenti che consentono di correlare i consumi e i costi energetici alle commesse produttive; per raggiungere tale scopo si procede all’integrazione con i sistemi MES ed ERP del cliente in modo da uniformare le informazioni di produzione (commessa, quantità) agli intervalli temporali di acquisizione delle energie. I risultati di tale integrazione consentono l’analisi dei costi energetici per commessa e per unità lavorata e l’analisi dei consumi energetici nei tempi improduttivi (setup, pause, giorni non lavorativi ecc.). Alla quinta categoria appartengono, infine, gli strumenti che consentono di analizzare i consumi attuali e precedenti in modo da formulare ipotesi di conduzione degli impianti che siano conformi ai limiti contrattuali di consumo stipulati con i differenti fornitori di energia; tale strumento prende in considerazione sia i consumi sia i parametri di interrompibilità assegnati ai differenti impianti.