Utilities grande opportunità persa: Demand Response nella produzione

Utilities grande opportunità persa: Demand Response nella produzione

La risposta alla domanda (DR) aiuta i servizi pubblici a gestire il picco della domanda di elettricità spostando temporaneamente la domanda dal lato dei consumatori invece di costruire nuove centrali elettriche per soddisfare la domanda di picco di breve durata. D'altra parte, i clienti usano la risposta alla domanda per ridurre i loro costi elettrici usando i segnali di prezzo al momento dell'uso. Oggi si sta lavorando per automatizzare il processo usando la risposta automatica alla domanda (AutoDR).

In questo post non entrerò nei dettagli della DR o dell'AutoDR e discuterò piuttosto il potenziale della DR nel settore manifatturiero. Credo che una delle principali barriere al DR nel settore manifatturiero sia che il potenziale di DR in questo settore non è ben compreso da utility, aziende e altre parti coinvolte.

Sulla base della mia esperienza in materia di efficienza energetica e di gestione della domanda nell'industria negli ultimi 10 anni, affinché un settore o un processo manifatturiero abbia un grande potenziale di Demand Response (DR), dovrebbe avere una o più delle quattro caratteristiche mostrate nella figura seguente.

Nota: Un collo di bottiglia è una fase di un processo che causa il rallentamento dell'intero processo e del tasso di produzione del prodotto finale.

Permettetemi di aprire questo argomento dando alcuni esempi di seguito da un'industria ad alta intensità energetica (industria del cemento) e un'industria non ad alta intensità energetica (industria tessile).

Esempio 1- Potenziale di DR nell'industria del cemento:

In forma semplice, il processo di produzione del cemento consiste nella macinazione delle materie prime (soprattutto calcare), nel forno ad alta temperatura per la produzione di clinker e nella macinazione finale del clinker e di alcuni additivi nel cemento.

L'uso dell'elettricità in una fabbrica di cemento varia da 90 a 150 kWh/tonnellata di cemento, a seconda della tecnologia di macinazione, delle proprietà delle materie prime, ecc. Un cementificio può avere una capacità di produzione da meno di 1000 tonnellate al giorno a più di 10.000 tonnellate al giorno. Pertanto, la quantità di energia elettrica utilizzata da un cementificio può essere piuttosto sostanziale. Oltre il 70% dell'uso di elettricità in un cementificio è usato nei processi di macinazione delle materie prime e di finitura.

Il processo di macinazione delle materie prime ha le seguenti tre caratteristiche DR-friendly:

1. È un processo a lotti
2. Ha una grande capacità di stoccaggio per il suo output (materia prima macinata) che dura per ore e spesso per giorni
3. Il processo seguente (che è il forno) può essere considerato un collo di bottiglia della produzione. Questo combinato con una grande capacità di stoccaggio prima del processo collo di bottiglia (#2) fornisce una condizione perfetta per il DR.

Il processo di macinazione finale ha le seguenti tre caratteristiche DR-friendly:

1. È un processo a lotti
2. C'è una grande capacità di stoccaggio dopo il forno per il clinker macinato (e prima della macinazione finale), che dura per ore se non per giorni.
3. Se la programmazione della produzione è flessibile, l'operazione di macinazione finale per produrre il prodotto finale di cemento può essere ritardata di qualche ora mentre il processo precedente può continuare a funzionare.

Se assumiamo che una cementeria esemplare usi 120 kWh/tonnellata di cemento di cui il 70% (84 kWh/tonnellata di cemento) usato nella macinazione delle materie prime e nella macinazione finale, e produca 3000 tonnellate di cemento al giorno (125 tonnellate/ora), ogni ora di spostamento nel funzionamento della macinazione delle materie prime e della macinazione finale in risposta a un segnale DR risulterà in 125*84=10.500 kWh di riduzione della domanda di elettricità.

Questo è approssimativamente uguale al consumo medio giornaliero di elettricità di 350 clienti residenziali statunitensi. Se viene spostata solo la produzione della macinazione delle materie prime o della macinazione finale, questa riduzione sarà ridotta di quasi la metà. Si tratta di un potenziale DR così grande che spero che tutte le utility e i cementifici ne approfittino.

Esempio 2 - Potenziale DR nell'industria tessile:

Ci sono molti potenziali DR nell'industria tessile. Ho fatto un lavoro sostanziale su questo settore e potrei parlare per ore sul potenziale di EE e DR in diversi sottosettori e processi tessili. Tuttavia, dato che questo post sta diventando un po' più lungo di quanto avevo pianificato, menzionerò solo brevemente due potenziali DR per questo settore. Se volete saperne di più, non esitate a contattarmi.

Il primo esempio per l'industria tessile è nel processo di produzione del filato. Uno dei processi principali è chiamato "processo di filatura" che utilizza diverse macchine come il telaio ad anello, le macchine open-end, ecc. Il processo di filatura ha le due seguenti caratteristiche DR-friendly:

1. È un processo a lotti
2. È un processo a collo di bottiglia. Spesso, i prodotti intermedi che vengono alimentati nelle macchine di filatura si mettono in fila per ore nell'impianto in attesa di essere lavorati dalle macchine di filatura. Avere una capacità di stoccaggio adeguata permetterà di immagazzinare abbastanza prodotti di alimentazione per i filatoi e di spegnere il processo precedente, che rappresenta circa il 30%-40% della domanda di elettricità di tutti gli impianti di produzione di filato, per alcune ore durante il periodo di DR.

Un altro potenziale significativo per la RD nell'industria tessile è negli impianti di lavorazione a umido. Gli impianti di lavorazione a umido eseguono la preparazione, la tintura, la stampa e/o il finissaggio di filati e tessuti e altri prodotti tessili. Negli impianti di lavorazione a umido esistono molti processi a lotti. Inoltre, diversi processi come l'asciugatrice, la rameuse o le macchine per la tintura in lotti possono essere processi a collo di bottiglia che forniscono opportunità di DR. Spesso gli impianti di lavorazione a umido lavorano su diversi ordini e prodotti; quindi, una corretta programmazione della produzione può fornire grandi opportunità di DR. Per trarre vantaggio da questo, ci deve essere un alto livello di coordinamento tra i diversi dipartimenti all'interno di un impianto che sono responsabili della pianificazione della produzione, della gestione dell'energia, del pagamento delle bollette, ecc. La figura seguente illustra il concetto di potenziale di DR nei processi di produzione con lavorazione a lotti, capacità di stoccaggio e un processo a collo di bottiglia .

Per riassumere, il settore manifatturiero è un settore complesso ed eterogeneo. Anche all'interno di un sottosettore industriale (per esempio, l'industria tessile o alimentare), ci sono sottosettori completamente diversi. Tuttavia, ci sono grandi potenzialità di risparmio energetico e di Demand Response nel settore manifatturiero. Una comprensione più approfondita dei processi e delle tecnologie di produzione e dei sistemi energetici in ogni sottosettore manifatturiero ci permetterà di sfruttare questi potenziali. Non esitate a contattarmi se avete qualche domanda.

Ali Hasanbeigi, Ph.D. Fondatore, CEO e Direttore della ricerca Email: hasanbeigi(at)globalefficiencyintel.com

(originariamente pubblicato su Global Efficiency Intelligence)