Risultati chiave sulle tecnologie di digitalizzazione per aumentare l'efficienza energetica nei sistemi azionati da motori elettrici

A livello mondiale, i sistemi a motore elettrico consumano circa 10.700 TWh all'anno e sono stati responsabili del 53% del consumo globale di energia elettrica nel 2016. Ciò corrisponde all'incirca al consumo combinato di elettricità della Cina.

Le tecnologie di digitalizzazione per i sistemi a motore elettrico avranno un impatto significativo sul settore dei sistemi a motore, offrendo un ampio potenziale di miglioramento delle prestazioni, dell'efficienza e dei costi. Tuttavia, per determinare quale tecnologia digitale sia significativa per chi, cominciamo dal sistema dei motori elettrici stesso.

Nel rapporto dell'AIE"Classificazione delle tecnologie di digitalizzazione per i sistemi a motore elettrico", viene presentata la seguente definizione:

Un sistema motore ottimale comprende componenti di sistema allineati (controllo del motore, motore, apparecchiature meccaniche e applicazione) progettati e gestiti per le giuste esigenze di processo in un determinato periodo di tempo. L'applicazione di tecnologie digitali ai sistemi azionati da motori elettrici può ampliare la portata e l'accessibilità dell'ottimizzazione, portando a efficienze nel funzionamento (costi operativi, flessibilità, approvvigionamento, impronta), nell'energia, nei materiali (circolarità) e nelle emissioni.

Come scegliere una tecnologia digitale da migliorare?

La scelta di una determinata soluzione tecnologica digitale richiede la conoscenza dei benefici attesi per uno specifico ambiente aziendale in base allo status-quo. Ma questo significa che è necessario sapere prima come separare - o classificare - le diverse tecnologie di digitalizzazione.

Una classificazione ampia

Una classificazione di massima potrebbe essere la seguente, utilizzando 5 categorie:

Tecnologie di controllo: Comprendono tecnologie come i controllori logici programmabili (PLC), gli azionamenti a frequenza variabile (VFD) e i sistemi di controllo avanzati utilizzati per controllare il funzionamento dei sistemi azionati da motori elettrici. Queste tecnologie consentono il monitoraggio e il controllo in tempo reale delle prestazioni dei motori, migliorando l'efficienza e riducendo gli sprechi energetici.

Tecnologie di manutenzione predittiva: Comprendono tecnologie come gli algoritmi di apprendimento automatico e gli strumenti di analisi dei dati utilizzati per prevedere i potenziali guasti nei sistemi a motore elettrico. Le tecnologie di manutenzione predittiva possono aiutare le aziende a ridurre i tempi di inattività e a migliorare l'efficienza prevenendo i guasti.

Tecnologie IoT: Comprendono tecnologie come sensori, telecamere e piattaforme basate su cloud che consentono il monitoraggio e il controllo a distanza dei sistemi a motore elettrico. Le tecnologie IoT possono migliorare l'affidabilità e le prestazioni dei sistemi a motore, riducendo al contempo gli sprechi energetici.

Tecnologie Big Data e Analytics: Includono tecnologie come il data warehousing, il data mining e gli strumenti di business intelligence che consentono alle organizzazioni di elaborare e analizzare grandi quantità di dati generati dai sistemi a motore elettrico. Le tecnologie di big data e di analisi possono aiutare le organizzazioni a prendere decisioni informate sulle prestazioni e sulla manutenzione dei loro sistemi.

Tecnologie di simulazione e modellazione: Comprendono tecnologie come la progettazione assistita da computer (CAD) e l'analisi a elementi finiti (FEA) che consentono alle organizzazioni di simulare e modellare le prestazioni dei sistemi a motore elettrico. Le tecnologie di simulazione e modellazione possono aiutare le aziende a ottimizzare le prestazioni e a ridurre gli sprechi energetici.

Classificazione più dettagliata

Personalmente mi piace di più la classificazione preparata nell'ambito del programma di collaborazione tecnologica dell'AIE sulle apparecchiature finali efficienti dal punto di vista energetico (4E) - Electric Motor Systems Annex (EMSA). Essa raggruppa 13 tecnologie di digitalizzazione in 4 caselle:

Comunicazione tra componenti

1. Sensori
2. Internet delle cose
3. Controllo intelligente

Analisi dei dati e ottimizzazione delle operazioni

1. Analisi dei dati (livello dell'apparecchiatura)
2. Analisi dei dati (linea di produzione / azienda)
3. Monitoraggio in tempo reale

Tecnologie che aggiungono ulteriori vantaggi

1. Intelligenza artificiale
2. Gemelli digitali
3. Servizi basati sul cloud
4. Realtà aumentata

Altre tecnologie rilevanti

1. Produzione additiva
2. Robotica avanzata
3. Droni

Il prossimo passo

Per supportare il processo decisionale nell'industria, le diverse applicazioni devono essere ulteriormente studiate. In particolare, l'identificazione dei casi d'uso industriali sarà un fattore importante, in grado di fornire risposte alle seguenti domande:

1. Qual è il potenziale di efficienza energetica di ogni soluzione?
2. Quali sono gli aspetti economici, valutando il modello di business e le vie di finanziamento?
3. Quanto è facile o complessa l'implementazione? Ad esempio, tecnologie come i gemelli digitali possono offrire benefici più ampi, in modo che l'aumento dell'efficienza energetica del sistema motore diventi un caso d'uso tra i tanti.

Invito all'azione per voi

Se siete a conoscenza di casi d'uso industriali che utilizzano le tecnologie digitali come descritto sopra, saremmo lieti di pubblicarli qui per i 150.000 esperti di EEIP. Non esitate a inviarmeli tramite juergen.ritzek@ee-ip.org.