Efficienza energetica nella produzione

Secondo un'indagine del Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research (ISI), poco meno della metà del settore manifatturiero vede un potenziale risparmio energetico di oltre il 10% nell'ambiente di produzione. Il settore pubblico ha anche adottato misure per motivare le aziende manifatturiere a risparmiare energia. Il quadro di riferimento è un sistema di gestione dell'energia secondo la norma DIN EN ISO 50001.

Risparmiare energia paga

I costi dell'energia sono aumentati considerevolmente negli ultimi anni. Non sono solo le famiglie private a sentirne gli effetti. I prezzi dell'elettricità per l'industria, per esempio, sono più che raddoppiati dal 2000. Inoltre, l'energia è un fattore d'immagine decisivo. Le questioni che riguardano direttamente o indirettamente l'energia sono sempre più nelle notizie, come la fuoriuscita di petrolio nel Golfo del Messico o il disastro nucleare di Fukushima. I consumatori finali stanno quindi diventando più consapevoli delle questioni ambientali e di protezione del clima. Di conseguenza, le aziende stanno diventando attive nel ridurre i costi attraverso il risparmio energetico e nel creare un'immagine positiva tra i loro clienti.

Il consumo di energia messo alla prova

In futuro, le compagnie di produzione dovranno fare i conti con ulteriori aumenti dei costi. In Germania, per esempio, la legge sulle energie rinnovabili (EEG) richiede agli operatori di rete di immettere preferibilmente nella rete l'elettricità più costosa proveniente dalle energie rinnovabili. Al fine di fornire ai fornitori di elettricità un mezzo di compensazione, è stato introdotto il prelievo EEG, in base al quale essi possono trasferire i costi al consumatore. Finora ci sono state concessioni per l'industria produttrice. Dal 2013, tuttavia, queste saranno legate all'esistenza di un sistema di gestione dell'energia secondo la norma DIN EN ISO 50001, così come le agevolazioni fiscali previste dalla legge sulla tassa energetica. Le aziende saranno quindi praticamente obbligate a risparmiare attivamente energia.

DIN EN ISO 50001 mostra la strada

Un sistema di gestione dell'energia ha lo scopo di sostenere le aziende nella riduzione sistematica e sostenibile del consumo energetico. La norma DIN EN ISO 50001 ha sostituito la DIN EN 16001 e descrive i requisiti per un moderno sistema di gestione dell'energia progettato secondo i requisiti legali.

DIN EN ISO 50001 descrive un ciclo di controllo secondo il principio Plan- Do-Check-Act. Dopo la definizione della politica energetica di un'azienda e la relativa pianificazione (Plan), l'implementazione avviene nelle operazioni in corso (Do). I controlli continui con analisi e audit (Check) portano prima alla certificazione, che viene poi rivista annualmente. Le misure correttive e di miglioramento risultanti dall'audit devono essere attuate (Act). Questa è seguita dalla fase di pianificazione - il ciclo di controllo ha di nuovo effetto e un processo di miglioramento continuo (CIP) è messo in moto nell'azienda.

Supporto attraverso il MES

Al fine di implementare il ciclo di controllo nella pratica con uno sforzo ragionevole, è necessario un supporto efficace da parte dei sistemi IT. I sistemi di esecuzione della produzione (MES) sono una piattaforma ideale, poiché registrano le informazioni necessarie e lo sfondo per lo spreco di energia e lo rendono apertamente disponibile. 

Trasparenza e potenziale

può posare. "Dalla nostra esperienza, sappiamo che le aziende oggi hanno molte più opzioni per risparmiare sistematicamente energia. Il presupposto tecnico è fornito da un MES: esso crea anche la necessaria trasparenza dal punto di vista energetico e mostra il potenziale", sottolinea Rainer Deisenroth, direttore delle vendite e membro del consiglio di amministrazione dell'azienda IT MPDV Mikrolab GmbH con sede a Mosbach. Per poter risparmiare, bisogna prima avere a disposizione le informazioni giuste, come il consumo esatto di energia delle macchine. Nella maggior parte dei casi, sono disponibili solo dati sintetici. Mancano informazioni dettagliate con le quali il comportamento di consumo può essere analizzato in modo specifico e il consumo può essere effettivamente ridotto.

Molte funzioni del sistema MES contribuiscono già indirettamente a ridurre i costi energetici. Per esempio, una pianificazione dettagliata ottimizzata fa risparmiare energia nella produzione. Le macchine non funzionano inutilmente in standby e si evita il consumo di energia senza produttività. Allo stesso modo, la produzione può essere coordinata per utilizzare quote energetiche favorevoli, e si evitano costi aggiuntivi dovuti al superamento delle soglie. Una riduzione degli scarti riduce il consumo di energia attraverso una minore rilavorazione. Anche la riduzione dei tempi di inattività e di passaggio contribuisce al risparmio energetico: I costi generali diminuiscono, come per il riscaldamento e l'illuminazione.

Aiuto nella raccolta e nell'analisi dei dati

I sistemi MES come il MES HYDRA della MPDV Mikrolab GmbH sono caratterizzati da diverse capacità di acquisizione e analisi dei dati. Se queste capacità vengono applicate anche al tema dell'energia, l'acquisizione dei dati energetici con il MES può costituire la base per un sistema di gestione dell'energia secondo la norma DIN EN ISO 50001. Il MES deve supportare la registrazione sia automatica che manuale del consumo di energia: I dati dei contatori, per esempio il consumo di energia degli impianti, vengono trasmessi direttamente al sistema o - se questo è tecnicamente troppo dispendioso - inseriti manualmente da un dipendente con il supporto di piani di lettura preconfigurati.

I dati registrati devono essere visualizzati prontamente e analizzati individualmente per poter reagire rapidamente in situazioni problematiche come i picchi di carico. Qui è utile una panoramica delle prestazioni e dei consumi, che visualizza a colpo d'occhio tutti i dati energetici rilevanti. È anche utile avere una mappa dei contatori in modo che le loro rispettive posizioni nei dipartimenti, sale o impianti nel

Consumo energetico delle macchine

per mantenere una visione d'insieme. In MES HYDRA, per esempio, il cosiddetto parco macchine grafico è disponibile per questo scopo (Fig. 1). Questa funzione mostra immediatamente se e, in caso affermativo, quale reparto o sala ha un consumo energetico particolarmente elevato, e le misure possono essere avviate in modo mirato. Per esempio, i responsabili possono decidere di produrre su un'altra macchina a minor consumo energetico in alternativa a una macchina ad alto consumo, o almeno di usare un altro strumento.

Individuare con precisione i rifiuti

In questo modo, gli sprechi di energia possono essere individuati con un MES. Questo include anche non solo l'uso del puro consumo di energia come criterio di valutazione, ma altre cifre chiave come il consumo di energia per unità, che caratterizzano meglio il comportamento di macchine e sistemi. Qui, i MES hanno chiari vantaggi rispetto ai puri sistemi di gestione dell'energia: Possono visualizzare i dati che vengono registrati comunque, come quantità, lotti di materiale o valori di processo, in correlazione al consumo di energia e rendere così riconoscibile l'influenza di tutti i parametri di produzione.

Un principio noto dal monitoraggio dei processi o dalla garanzia di qualità può essere applicato anche alla gestione dell'energia. I dati registrati non sono solo visualizzati sotto forma di valori sommati, ma viene mostrata anche la loro progressione temporale. Se vengono definiti anche dei limiti di intervento o di tolleranza appropriati, i valori di potenza attuali possono essere monitorati permanentemente per il rispetto dei limiti. Visualizzando le progressioni, le tendenze diventano chiare e i responsabili possono reagire molto rapidamente - in linea di principio anche prima che si verifichi una situazione problematica. Per esempio, le macchine in standby o le utenze periferiche come gli impianti di condizionamento possono essere spente con breve preavviso in caso di picchi di carico.

Procedere vicino alla produzione

Grazie alle soluzioni MES, i dipendenti responsabili in officina possono prendere le decisioni giuste in modo tempestivo per eliminare lo spreco di energia e quindi produrre in modo più economico.

Con il modulo Energy Management (EMG) della sua soluzione HYDRA MES, MPDV Mikrolab GmbH offre uno strumento innovativo che permette alle aziende di produzione di soddisfare tutti i requisiti di un moderno sistema di gestione dell'energia. HYDRA- EMG è stato progettato con il supporto del Fraunhofer Institute for Process and Automation Technology (IPA). Supporta il ciclo di controllo secondo la norma DIN EN ISO 50001 e aiuta le aziende di produzione a rispettare i requisiti legali.