L'attuale situazione di stagnazione economica a livello mondiale sta spingendo sempre più le aziende produttrici a ricercare modi per ridurre i costi legati alla produzione. Questo scenario ha originato crescente attenzione sulla necessità di un utilizzo più efficiente dell'energia, essendo questo uno dei fattori che influenzano sensibilmente l'obiettivo generale di riduzione dei costi. Una riscoperta attenzione alla riduzione dei consumi energetici diventa un elemento chiave per le aziende, in quanto il costo dell'energia è sempre più sensibile alla situazione di caduta del monopolio con le relative fluttuazioni di prezzo.
Una cosa è certa: l'utilizzo dell'energia è destinato ad aumentare sempre più nel mondo produttivo per ragioni quali l'evoluzione di molti processi dalla pura meccanica verso un sempre maggior utilizzo di apparecchiature elettriche ed elettroniche e l'utilizzo crescente dell'It nei reparti produttivi. I bisogni energetici variano in base al tipo di industria e di processo produttivo. Nei settori industriali più orientati al costo del prodotto come il siderurgico, il cartario o il chimico, il costo dell'energia è visto come una variabile chiave nell'economia dei costi. In settori industriali più orientati all'affidabilità del prodotto come la produzione di semiconduttori e il farmaceutico l'energia è considerata una variabile legata alla qualità del processo e pertanto capace di influenzare direttamente la qualità del prodotto finale. In ogni caso, la spinta alla riduzione dei costi dell'energia deve coesistere con la necessità da parte delle aziende di un continuo miglioramento della produttività: si tratta di un equilibrio precario e difficile da mantenere, situazione nella quale molte aziende risultano fortemente penalizzate.
Le ragioni di un'analisi
L'energia sta diventando una componente strategica del business delle aziende produttrici che dovranno perciò sviluppare una politica energetica atta a ridurre la domanda e a negoziare condizioni favorevoli con le utility. A causa della competitività dei mercati, per le aziende sarà sempre più importante intraprendere iniziative nell'ambito della gestione dell'energia e varare piani per scopi diversi, ma parimente importanti: determinare l'incidenza dei costi energetici per unità prodotta; conoscere la capacità della propria infrastruttura elettrica di sopportare incrementi produttivi senza andare incontro a interruzioni energetiche impreviste; salvaguardare gli asset produttivi da morti premature imputabili ad una cattiva qualità dell'energia, ai sovraccarichi, alle interruzioni, evitando in questo modo di andare incontro a costi imprevisti. Per la maggior parte delle installazioni, l'elettricità è misurata solo in un punto: il contatore della società distributrice. In questa situazione attribuire i costi (cost allocation) dell'energia alle specifiche attività aziendali può essere estremamente difficile, noioso o inutile perché ci si basa solo sulla lettura dei consumi kWh del singolo contatore. Analizzare i consumi partendo dalle misure effettuate con un numero sufficiente di misuratori distribuiti in vari punti significativi fornisce invece delle informazioni assai utili su dove, come e quando l'energia è utilizzata. Con tali informazioni a disposizione coloro che gestiscono l'energia sono molto meglio attrezzati per prendere decisioni che riguardano l'efficienza e il risparmio di energia elettrica. Sorprendentemente le società che distribuiscono l'energia elettrica indicano che solo il 2-5% (dati Usa) delle aziende industriali effettuano il monitoraggio dei consumi, anche se è opinione diffusa che l'analisi dei consumi permetta risparmi di alcuni punti percentuali. Ecco allora cinque validi motivi per misurare e analizzare i consumi elettrici: verificare la bolletta elettrica; allocare i costi dell'energia e responsabilizzare le unità aziendali; determinare l'efficienza di apparecchiature e sistemi; identificare problemi su apparecchiature e processi; scoprire eventuali opportunità di risparmi energetici.
La bolletta elettrica
Errori nella bolletta elettrica sono sempre possibili, ma normalmente questo documento è uno dei pochi che è accettato 'in fede' dagli utenti. Mese dopo mese le bollette arrivano e sono pagate dal personale amministrativo che al massimo può verificare che esistano errori di tipo aritmetico. Considerati invece i milioni di euro pagati in energia anno dopo anno dagli utilizzatori industriali, il fatto di scovare anche solo un piccolo errore, ad esempio sulla voce degli addebiti relativi alla massima potenza utilizzata, potrebbe ripagare in un solo momento i costi di un investimento per un sistema di monitoraggio dei consumi.
Inoltre, anche in assenza di errori, il fatto stesso di avere installato un sistema di monitoraggio rafforza automaticamente la posizione negoziale nei confronti del fornitore di energia.
Energia e responsabilità
Uno dei dogmi di una buona contabilità industriale è conoscere come si ripartiscono i costi di produzione sul costo finale del prodotto. Manodopera, materie prime, capitale investito in attrezzature, manutenzione e spese di struttura sono spesso incluse nei calcoli del costo di produzione. Tuttavia il costo dell'energia elettrica non è quasi mai direttamente incluso nel costo del prodotto ed è raro per i responsabili di produzione sapere quanti kWh (o centesimi di euro) sono utilizzati per produrre un dato prodotto. L'esigenza di assegnare comunque i costi dell'energia esiste e si traduce in alcuni criteri quali per esempio allocare i costi sulla base di parametri come i metri quadrati di superficie, il numero di dipendenti, la capacità del sistema di distribuzione elettrico. È evidente che tali metodi hanno lo svantaggio di spalmare eventuali risparmi di energia propri di un'area specifica dello stabilimento, su tutto l'impianto. Di conseguenza essi non forniscono alcun incentivo ai reparti per il risparmio di energia. Inoltre, questi metodi non forniscono praticamente alcuno strumento per pianificare future azioni volte all'efficienza energetica. Sfortunatamente l'efficienza dell'uso dell'energia non è tra i criteri prioritari con i quali si valutano le prestazioni in azienda. In molti casi ciò è dovuto alla mancanza di informazioni. Allocare mensilmente i costi dell'energia ai reparti può fornire degli standard in base ai quali possono essere misurati i risultati delle varie unità. Far diventare l'efficienza energetica un fattore presente nei resoconti annuali di performance aziendali può portare a risparmiare un paio di punti percentuali sulle spese, semplicemente con l'adozione di misure spontanee quali lo spegnimento delle luci, dei sistemi Hvac (riscaldamento, aria condizionata e ventilazione), dei macchinari inutilizzati, dell'eliminazione di perdite di aria compressa.
L'efficienza dei sistemi in fabbrica
L'unico modo affidabile per sapere se l'efficienza energetica di apparati produttivi è accettabile è quello di procedere ad effettuare opportune misurazioni. Avendo dei misuratori posizionati strategicamente sui circuiti che alimentano le apparecchiature principali, si possono realizzare sistemi di misurazione che consentono di valutare l'efficienza e di varare provvedimenti atti a migliorarla. Per la gran parte dei casi altrimenti i soli strumenti per valutare l'efficienza di una macchina o di un sistema produttivo sono le specifiche costruttive e i dati dichiarati del fornitore, dati che spesso mancano o che non rappresentano con sufficiente precisione la realtà. Anche quando i dati sono disponibili spesso non sono comprensibili in modo intuitivo. Si parla ad esempio di kWh/mese o anno e non, ad esempio kWh/pezzo o tonnellata, metodi questi ultimi che permetterebbero di tenere traccia in modo chiaro di azioni correttive intraprese.
Identificare i problemi sui processi
Monitorare i consumi di energia su apparati e processi può fornire utili informazioni di allarme su cambiamenti in atto di tipo non desiderato. Prendiamo ad esempio un azionamento a velocità variabile che sia impostato sulla velocità massima e lasciato inavvertitamente in tale condizione: sarebbe impossibile accorgersi del problema a livello generale, ma con un sistema di misura dettagliato si potrebbe rilevare che la produzione in quell'area non è aumentata, ma lo sono inspiegabilmente i consumi di energia. La diagnosi anticipata di molti problemi ad apparati o processi può essere una conseguenza del monitoraggio dei consumi, ad esempio: scambiatori lasciati accesi in impianti di raffreddamento; filtri intasati su compressori d'aria; attriti eccessivi dovuti al logoramento di parti o alla mancanza di lubrificazione in motori, sistemi meccanici su cuscinetti, ingranaggi; guasti al sistema di controllo che comportano un funzionamento continuo o inappropriato degli apparati.
Le opportunità di risparmio energetico
Monitorare i consumi può aiutare a tener traccia di opportunità di risparmio dando risposte ad alcune domande: Chi usa l'energia e come la usa? Si possono identificare gli utilizzatori principali di energia (reparti o processi) e ricavare informazioni importanti sul profilo orario dei carichi e quanto è l'associata potenza prelevata.
Rispetto a che cosa ci sono risparmi energetici? Un vantaggio dei sistemi di analisi delle utenze elettriche è fornire una documentazione ben fatta e dettagliata degli schemi di utilizzo dell'energia. Molti progetti di riduzione costi mancano della necessaria chiarezza riguardo ai risparmi attesi, perché le stime iniziali erano incomplete e legate a misure occasionali che non tenevano conto di fattori quali periodicità e stagionalità. Per ottenere risultati certi occorre essere ben consapevoli del punto di partenza.
Come giustificare gli investimenti
Può essere difficile giustificare economicamente gli investimenti in sistemi di misuratori prima di avere ottenuto dei risparmi o dei miglioramenti di produttività. I progetti di monitoraggio/analisi dell'energia devono 'competere' per il finanziamento con altri progetti che spesso sono percepiti come più direttamente attinenti al business delle aziende, anche perché sono più mirati a ridurre i costi piuttosto che ad aumentare la produzione. Per questo può essere spesso difficile ottenere il via libera al progetto di monitoraggio/analisi energia da parte dei livelli direzionali coinvolti. Gli Energy Manager tipicamente hanno aspettative elevate in merito ai risparmi ottenibili da questo tipo di investimenti, ma è praticamente impossibile identificare con precisione e in anticipo dove sono nascosti i possibili risparmi e quanta energia può essere risparmiata.
È del tutto evidente che se questo tipo di informazione fosse facilmente identificabile, tutti gli investimenti necessari sarebbero stati già effettuati da tempo.
Per schematizzare si può dire che i risparmi ottenibili in questo campo si possono suddividere generalmente in tre categorie. La prima riguarda i risparmi indotti dal semplice fatto di effettuare delle misure. Comunicare al personale di un'azienda che si inizia a misurare in dettaglio l'energia elettrica utilizzata può avere l'effetto indotto di aumentare la consapevolezza dei singoli sull'uso di tale energia e comportare quindi un maggior livello di attenzione ad eventuali cause di spreco. Il ragionamento che sta dietro a tali comportamenti è 'se qualcuno si prende il disturbo di fare delle misure, la cosa deve essere importante'. Benché tali risultati possano essere non trascurabili, può essere difficile quantificare esattamente tali risparmi, perché le azioni di miglioramento che sono alla base di essi si completano prima che dati storici validi siano disponibili e prima che i meccanismi di allocazione dei costi e di controllo siano attivati.
La seconda categoria è relativa ai risparmi generati da un miglior sistema di controllo dei costi energetici. Risparmi di energia si possono ottenere se i capi funzione/reparto/unità produttiva sono resi responsabili di controllare i costi dell'energia. Inoltre, misurare accuratamente i costi energetici può evidenziare che le decisioni prese dalla produzione e dalla gestione, e non solo quelle dell'Energy Manager, giocano un ruolo significativo nel costo complessivo dell'energia per l'azienda.
Infine, la terza categoria è quella dei risparmi generati dall'automazione. Ulteriori risparmi di energia possono essere ottenuti automatizzando parte dell'impianto e collegando il controllo del processo a variabili legate all'energia. Ad esempio, pensiamo ad una fabbrica con varie linee che operano in parallelo con diverse macchine attive allo stesso tempo. In caso di picchi di domanda il sistema automatizzato può, con opportune segnalazioni ai conduttori dell'impianto, contribuire a contenere i costi senza penalizzare la produttività, mediante lo stacco momentaneo di alcune macchine il cui funzionamento non è critico, evitando che si superino i livelli massimi di consumo istantaneo.
È noto infatti che per effetto della struttura tariffaria che penalizza le utenze con punte elevate di consumo, possono verificarsi casi in cui a pari consumi totali (kWh), in un dato intervallo di fatturazione, possono corrispondere importi molto diversi a causa delle tariffe differenziate relative alla massima domanda (kW).