Generazione di vapore: tecnologie che fanno risparmiare energia e CO2

L’installazione di economizzatore, condensatore e accessori al bruciatore permette di aumentare il rendimento della caldaia del 20%, generando risparmio economico e abbattendo le emissioni nocive.

Esistono tecnologie in sé più efficienti e “pulite” di altre nello svolgere le stesse funzioni (è il caso, per esempio, del motore elettrico rispetto a quello a combustione interna) ed esistono soluzioni evolute che, se applicate a tecnologie consolidate, le rendono più efficienti, abbattendo il consumo di energia primaria e riducendo le emissioni nocive in atmosfera.

Anche nell’ambito dei generatori di vapore industriali, la dotazione di alcuni dispositivi consente di ottenere importanti risultati sui fronti del risparmio di combustibile e delle emissioni.

Vediamo di quali soluzioni si tratta.

Economizzatore

Condensatore

Un secondo stadio di recupero del calore, a valle dell’economizzatore, è rappresentato dallo scambiatore o condensatore.
Anche il condensatore recupera calore allo scarico, dalla condensazione del vapore presente nei fumi, ma non viene utilizzato per reintegrare energia nel generatore stesso: può essere applicato dove c’è la necessità di scaldare acqua fredda tecnologica che viene utilizzata da altri processi (per esempio, in una lavanderia è possibile preriscaldare l’acqua destinata alle lavatrici industriali, oppure l’acqua di lavaggio di serbatoi).

Il bilancio energetico complessivo è più che positivo, con un rendimento rispetto all’energia primaria utilizzata che aumenta del 5-7%.

Accessori applicabili al bruciatore

Vi sono due soluzioni che migliorano la combustione del bruciatore generando un ulteriore risparmio energetico:

1. applicazione di un inverter per la regolazione della velocità del ventilatore, in grado di modulare il carico del bruciatore (che non si spegnerà più al di sotto di un certo limite) e di ridurre quindi il numero di spegnimenti e riaccensioni della caldaia, una fase particolarmente energivora. Ogni ripartenza della caldaia, infatti, è preceduta da una fase di pre-ventilazione, prevista dalle normative di sicurezza, necessaria per immettere aria ed evitare che restino sacche di gas incombusto, pericolose nel momento in cui si riaccende il bruciatore. Limitare il numero di accensioni e spegnimenti riduce l’immissione di aria e aumenta il rendimento. Oltre a questo vantaggio diretto sul risparmio di combustibile, l’applicazione dell’inverter consente un risparmio di energia elettrica modulando il funzionamento del ventilatore in funzione della richiesta.
2. Regolazione del bruciatore tramite un dispositivo che controlla l’ossigeno residuo per ottimizzare la combustione. Normalmente i tecnici che provvedono all’accensione della caldaia effettuano una regolazione fissa “conservativa”, in modo tale che le emissioni inquinanti restino entro certi limiti. Tale regolazione fissa, tuttavia, ma è non ottimale non tenendo conto del cambiamento delle condizioni ambientali (temperatura, umidità) che influiscono sul buon funzionamento della combustione, causando un eccesso d’aria che riduce l’efficienza e aumentando le emissioni. Mediante una sonda, si ottiene una misurazione costante dell’aria allo scarico dei fumi correggendo automaticamente la taratura del bruciatore per mantenere le condizioni di immissione d’aria migliori possibili, durante tutto l’anno e con tutti i carichi di utilizzo. Grazie a questa tecnologia, obbligatoria dal 2018 per i nuovi bruciatori di grande potenza, il risparmio di combustibile è dell’1-2%.

I risparmi apportati da questi dispositivi risultano evidenti dallo studio condotto da Viessmann per un’azienda alimentare, caratterizzata un ciclo produttivo stagionale particolarmente concentrato (24 ore al giorno per 65 giorni l’anno) e dove sono richieste alte potenze.

L’analisi previsionale ha messo a confronto le prestazioni del generatore di vapore esistente con quelle di un generatore Vitomax HS ECO 2 evoluto.
I risultati evidenziano che il consumo di energia primaria installando il nuovo generatore dotato di economizzatore scende del 10,78%.
Con l’inserimento dello scambiatore Vitotrans il risparmio arriva al 17,79%, mentre montando anche gli accessori al bruciatore (inverter e regolazione automatica del bruciatore) si arriva al 28,45% di risparmio di energia complessivo.
Il rendimento a carico medio dell’impianto, dalla situazione di partenza a quella ottimale con tutti gli accessori, passa dall’86,42% a quasi il 103%, mentre la quantità di CO2 emessa cala di 569 tonnellate (-16,5%).

In termini economici, la spesa energetica annuale dell’azienda passa da circa 576.000 euro a poco più di 450.000.