MONITORAGGIO ENERGIA ELETTRICA TERMICA GAS

Sezione tecnica: monitoraggio energia e gas

I costi dell'energia, è noto, sono in costante aumento dal momento in cui essa è diventata un bene di consumo, poco più sotto riportiamo l'andamento rilevato dall'AAEGSi, Autorità per l'Energia il gas ed il sistema idrico negli ultimi 9 anni, e similmente è stato l'aumento del costo del gas.
L'aumento dei costi di energia e l'impiego di macchine automatiche rendono sempre più rilevante la spesa per l'energia elettrica, ed è diventata una voce di costo sensibile per le aziende, sopratutto manifatturiere.
Riconoscere l'importanza della gestione dell'energia è diventata di vitale importanza perchè, oltre che fornire informazioni fondamentali sulla gestione aziendale, può far risparmiare notevoli somme di denaro.
In questo contesto si inserisce un sistema di monitoraggio dell'energia, non solo elettrica, ma anche termica.

A cosa serve un sistema di monitoraggio?
Sapere come, dove e quanta energia si consuma è il principio base per poter fare una Diagnosi Energetica, e dove andare ad ottimizzare i consumi.
Sapere "come e quanta" è importante per poter contrattare con il fornitore di energia il prezzo perchè esso può sapere come e quanta energia acquistare per il giorno dopo (esiste un mercato di riferimento, lo spieghiamo qui) ottimizzando il costo e proponendo offerte più competitive.
Sapere "dove" serve a capire dove viene utilizzata la maggior parte dell'energia per cui poter fare efficienza energetica specifica sulla maggior parte della voce di costo.
Sono molte le cose che si possono fare all'interno delle aziende per ottimizzare i consumi, fra le quali, ad esempio, di:
- gestire la contabilità industriale per centri di costo come le altre materie prime;
- fare analisi particolareggiate delle curve di carico;
- valutare la redditività dei prodotti e delle macchine;
- individuare con precisione gli sprechi;
- tenere sotto controllo la qualità dell'energia e identificare le possibili cause di malfunzionamenti (interruzioni, distorsione armonica, ecc.);
- ottimizzare la gestione della manutenzione al verificarsi di anomalie elettriche;
- fornire informazioni operative di gestione come turni di lavoro e spostamenti di lavorazioni.

Come è fatto un sistema di monitoraggio per l'Energia Elettrica?
Tutti i sistemi di monitoraggio dell'energia sono composti da strumentazione simile: gateway come accesso alla rete, smart meter sul campo, Trasformatori Amperometrici (TA) installati sui cavi di potenza, sistemi di comunicazione per poter avere un unica interfaccia, gas-meter per la misura dell'energia primaria, flow-meter per la misura dell'energia associata al vapore o all'acqua calda per usi sanitari, di riscaldamento o di processo, sistemi accessori di conversione e contabilizzazione di energia termica.
Il Gateway è il corpo principale del sistema ed è il sistema di comunicazione con il mondo esterno dei dati rilevati, e a volte anche storicizzati. Raccoglie, sempre più spesso storicizza e rende disponibili i dati grezzi anche in forma aggregata. L'accesso a questi dispositivi, se di qualità elevata, avviene tramite interfaccia web interna, ed il sistema è quindi accessibile da qualunque dispositivo che monti un browser web (PC, Cellulare, Tablet, etc).
Ha spesso una forma che ricorda apparecchiature elettriche da montare nei quadri elettrici, come quelli in figura sotto, sono dotati spesso di tecnologia wireless per la comunicazione con la rete, ed il linguaggio di comunicazione con gli apparati può essere cablati con cavi RS485 oppure modulare sui cavi della rete elettrica presente con tecnologia ad onde convogliate.

Gli Smart Meter sono i traduttori fra le apparecchiature di lettura vere e proprie, i Trasformatori Amperometrici (TA) in figura sotto, ed il sistema di comunicazione con il Gateway.
Gli Smart Meter si inseriscono nei quadri elettrici, vanno alimentati per conoscere anche la tensione di utilizzo, e riportano il segnale generato al Gateway attraverso il cablaggio oppure attraverso un sistema di comunicazione che sfrutta la rete elettrica, le onde convogliate.
I TA, Trasformatori Amperometrici, che possono essere di tipo apribile il cui scopo è quello di non modificare il quadro elettrico oppure chiusi, che necessitano di un fuori tensione all'installazione, si applicano ai cavi di potenza delle apparecchiature che devono monitorare, trasformano la corrente di misura e la riportano ad un range accettabile per gli Smart Meter.

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Se il sistema di monitoraggio dell'energia elettrica è relativamente semplice, il monitoraggio dell'energia termica è più complesso in funzione del fatto che le apparecchiature di misura si basano su principi fisici diversi e soggetti a più regole fisiche. Inoltre avendo spesso organi in movimento sono soggetti a manutenzione continua.
Le apparecchiature di comunicazione con la rete, il Gateway, sono sempre gli stessi, ma cambiano i trasduttori che leggono le variabili in campo che possono essere: gas-meter che rilevano la portata del gas metano, i flow-meter che leggono la portata di acqua calda o vapore (in quest'ultimo sono anche chiamati Vortex).
Il gas-meter è il trasduttore che rileva il flusso di gas metano e può misurare la potenza termica in ingresso ad una caldaia, per esempio, ed è costituita da una microturbina oppure, in alternativa, costituito da rilevatori a rotoidi, per portate più basse. Il misuratore, come la microturbina nell'immagine sotto, misura in realtà la velocità del gas, da cui ne deriva la portata espressa in metri cubi all'ora, mc/h. Per poterli standardizzare ha la necessità di un correttore di volume che normalizza la portata esprimendola in Standard metri cubi all'ora, Smc/h.
Da questo dato può essere estrapolata la potenza termica in ingresso al generatore di calore o vapore.

Utilizzando i sistemi di monitoraggio in modo appropriato, misurando per esempio il gas in entrata ad un generatore di vapore e l'uscita del vapore, oppure l'ingresso di energia elettrica di una pompa di distribuzione con la portata di acqua in uscita, si può determinare il rendimento di un apparecchiatura e sapere con precisione dove andare a fare efficienza energetica mirata.

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