Risparmiare gas naturale con i moderni generatori di vapore

I prezzi del gas oggi restano ancora alti: investendo in un generatore di vapore evoluto puoi ridurre i consumi del 20% e abbattere le spese operative.

INDICE:

1. Cosa si intende con risparmio energetico
2. Il gas oggi è ancora caro
3. Le imprese che utilizzano il vapore
4. Perché conviene utilizzare il vapore
5. Come funziona un generatore di vapore
6. Cosa aumenta l'efficienza e il risparmio
7. Cosa sono i dispositivi per il recupero del calore
8. Risparmio energetico con un generatore di vapore moderno: l’ipotesi attuale

Cosa si intende con risparmio energetico

Risparmio energetico è una definizione può riferirsi sia al minore consumo di fonti di energia sia al risparmio economico ad esso associato. Ma i due aspetti non procedono sempre in parallelo. Una tecnologia più efficiente, infatti, permette di risparmiare energia in modo fisso e costante rispetto a un’analoga tecnologia meno efficiente.

Il risparmio economico conseguente, invece, varia a seconda del prezzo a cui si acquista l’energia primaria utilizzata per farla funzionare. Se raddoppiano i costi energetici, raddoppia anche il risparmio economico che si può ottenere con lo stesso intervento di efficientamento dei sistemi.

Semplificando in modo estremo, se nel 2021 risparmiare il 20% sui consumi energetici poteva significare spendere 80 euro al posto di 100, oggi significa spenderne 160 al posto di 200: 40 euro di risparmio invece di 20.

Questa considerazione serve per capire quanto l’efficienza energetica sia fondamentale per ottenere una riduzione dei costi operativi quando i prezzi dell’energia sono alti. Un’impresa industriale che investe oggi in interventi di efficientamento (per esempio in cogenerazione o in una moderna caldaia industriale a vapore), può contare su un ritorno dell’investimento veloce, assicurandosi una dotazione impiantistica all’avanguardia che continuerà nel tempo a produrre a costi inferiori rispetto alla concorrenza.

Il gas oggi è ancora caro

A distanza di due anni e mezzo dalla peggior crisi energetica degli ultimi decenni, in Italia le imprese stanno ancora pagando gli effetti del caro energia che le vedono penalizzate rispetto ai competitor europei.

Negli ultimi mesi il prezzo del gas sul PSV, il Punto di Scambio Virtuale (riferimento italiano per le contrattazioni all’ingrosso del gas metano), è oscillato tra i 40 e i 50 centesimi di euro al metro cubo.

Siamo per fortuna molto lontani dai picchi del terzo trimestre del 2022, quando sulla piattaforma il gas era arrivato a superare i 2 euro/Smc, ma siamo anche altrettanto lontani dalle quotazioni minime del 2020 (anno della pandemia) e da quelle degli anni precedenti, dove per molto tempo costo del gas è oscillato attorno ai 20 centesimi di euro/Smc: di fatto costava la metà.

Al momento non è previsto un ribasso strutturale delle quotazioni, a causa del perdurare della crisi russo-ucraina che tra l’altro prevede lo stop totale delle forniture dalla Russia all’Unione Europea entro il 2027.

Il protrarsi per lungo tempo di prezzi mediamente alti si ripercuote sulle redditività delle imprese, in particolar modo su quelle produttive che utilizzano gas per alimentare caldaie industriali e cogeneratori.

Le imprese che utilizzano il vapore

In Italia sono moltissime le imprese manifatturiere che utilizzano generatori di vapore per generare calore di processo. Di seguito un elenco non esaustivo dei principali settori.

Il settore alimentare, delle bevande e caseario, le cantine e i birrifici lo usano soprattutto per la sanificazione di contenitori, bottiglie e macchinari oppure per la cottura. Anche nei mangimifici il vapore serve per essiccare e cuocere i cereali e per il processo di pellettatura.

Nel chimico farmaceutico, il vapore sterile e demineralizzato è impiegato per i processi di sterilizzazione termica di materiali (apparecchiature, contenitori, ambienti e prodotti).

Nel tessile serve per il lavaggio, la colorazione, il finissaggio e lo stiro, mentre la produzione di carta e cartone utilizza vapore per riscaldare i macchinari utilizzati nell’essiccazione del prodotto.

Vi sono poi l’industria della gomma, quella metalmeccanica e quella dei semilavorati in cemento, dove il vapore serve nella preparazione del materiale e nella finitura del materiale. Infine, i generatori di vapore possono essere impiegati anche negli ospedali, case di cura:

Perché conviene utilizzare il vapore

Il vapore è utilizzato da almeno tre secoli come vettore energetico. I suoi vantaggi, infatti, sono tanti: viene prodotto dall’acqua con diversi combustibili (gas, biometano, idrogeno), è possibile controllarne direttamente la pressione e quindi la temperatura, non necessita di dispositivi meccanici come pompe o compressori per essere movimentato, perché la pressione stessa fornisce la spinta necessaria alla sua distribuzione verso l’utenza.

Infine, il vapore è sterile, caratteristica fondamentale per alcuni settori produttivi, come l’industria alimentare e quella farmaceutica.

I moderni generatori di vapore sono compatti, sicuri e e caratterizzati da una gestione semplificata (gli impianti industriali dotati dei necessari sistemi di controllo sono esonerati dalla conduzione continua); grazie alla dotazione di sistemi di recupero del calore (che spieghiamo più avanti), inoltre, assicurano un’alta efficienza dell’impianto.

Come funziona un generatore di vapore

Un generatore di vapore è una caldaia ad acqua che produce vapore saturo, in equilibrio tra lo stato liquido e gassoso, che può essere surriscaldato oltre la temperatura di ebollizione.

Le caldaie attuali sono basate su due tecnologie:

• a tubi di fumo (i fumi di combustione defluiscono in tubazioni poste dentro il grande serbatoio serbatoio attraverso le quali cedono il calore all’acqua);

• a tubi d’acqua (l’acqua scorre in tubi e viene riscaldata direttamente dal calore prodotto dal bruciatore).

Cosa aumenta l'efficienza e il risparmio

L’installazione di un generatore di vapore moderno e correttamente dimensionato rispetto alle esigenze, dotato di componenti di ultima generazione, consente di ottenere prestazioni nettamente superiori: si può passare da un rendimento dell’80% che caratterizza macchine inefficienti e mal dimensionate, a un valore superiore al 100%, con una conseguente riduzione delle emissioni.

Ecco da cosa dipende il livello di efficienza e affidabilità delle caldaie a vapore. Vi sono alcuni fattori importanti che non bisogna mai tralasciare: la qualità costruttiva della camera di combustione che deve resistere alle alte pressioni del vapore, l’isolamento termico integrale di pareti, circuito fumi e allacciamenti per evitare dispersioni di calore, la tipologia, il dimensionamento e la regolazione del bruciatore, la presenza di sistemi per il recupero del calore per evitare sprechi energetici.

Sul fronte affidabilità, non bisogna dimenticare i sistemi di trattamento chimico-fisici dell’acqua per ridurre il rischio di formazione di fango o depositi e corrosione, come prescritto dalle norme di riferimento (UNI EN 12953-10 per generatori a tubi da fumo e UNI EN 12952-12 per generatori a tubi d’acqua).

Anche una corretta e costante manutenzione è fondamentale per mantenere le prestazioni iniziali del sistema e prevenire i problemi (per approfondire si veda questo articolo).

I generatori di vapore a tre giri di fumo Viessmann a media e alta pressione possiedono tutte queste caratteristiche e, in più, sono pronti per funzionare con idrogeno al 100% come fonte energetica grazie ad un apposito bruciatore. Scopri di più

Viessmann offre inoltre servizi completi di consulenza pre vendita per un progetto su misura, installazione, soluzioni finanziarie personalizzate e un efficace servizio di assistenza post vendita di manutenzione programmata.

Cosa sono i dispositivi per il recupero del calore

Il risparmio energetico che può apportare una caldaia a vapore evoluta è legato soprattutto ad alcuni dispositivi (non obbligatori, ma altamente consigliabili) che possono esser aggiunti al sistema e permettono di aumentare il rendimento. In due casi di tratta effettivamente di sistemi di recupero energetico, mentre nel terzo caso viene migliorata la combustione del gas al bruciatore.

• Economizzatore: è un dispositivo che recupera il calore dei fumi di combustione per preriscaldare l’acqua di alimentazione della caldaia, incrementando il rendimento dell’impianto del 5%. Ha dimensioni ridotte ed è posizionato nel corpo caldaia.

• Condensatore: recupera calore a bassa temperatura dalla condensazione dei fumi; si può montare a valle dell’economizzatore e aumenta il rendimento di un ulteriore 7%. Il calore può essere utilizzato per altri processi industriali.

• Accessori del bruciatore: si tratta di dispositivi che migliorano la combustione, regolando la velocità del ventilatore e controllando il livello di ossigeno residuo.

Con l’installazione di tutti i dispositivi per il risparmio energetico, il rendimento può aumentare fino al 20%

Risparmio energetico con un generatore di vapore moderno: l’ipotesi attuale

Vediamo ora concretamente quale risparmio energetico ed economico si può ottenere utilizzando un moderno generatore di vapore gli attuali costi all’ingrosso del gas.

Consideriamo di utilizzare un generatore di vapore a media pressione da 4 tonnellate/ora di producibilità, non dotato di tecnologie per il risparmio energetico, e di pagare il gas 40 centesimi di euro al metro cubo. Ipotizzando 2.400 ore di funzionamento all’anno e un rendimento a carico medio del sistema dell’84%, i consumi di gas annuali corrispondono a circa 608.000 Nm3 (Normal metro cubo), con una spesa di circa 243.000 euro.

Sostituendo il vecchio sistema con uno moderno ed efficiente come il Vitomax HS di Viessmann, dotato di tutti i sistemi accessori per il recupero del calore (economizzatore, condensatore e accessori al bruciatore), si arriva a un rendimento superiore al 103%, i consumi di gas scendono a circa 468.000 Nm3 e la spesa annuale diventa di 187.000 euro, con un risparmio di circa 56.000 euro in un anno. Parallelamente, anche le emissioni di CO2 calano da oltre 1.200 tonnellate a 987.

Anche considerando un nuovo generatore di vapore dotato del solo economizzatore, quindi non completo di tutti gli accessori per il risparmio energetico, il rendimento passerebbe dall’84% del vecchio sistema al 95,7%, e la spesa per acquistare il combustibile si ridurrebbe a 216.000 euro circa (27.000 euro in meno in un anno).

Una produzione del vapore all'insegna del risparmio energetico, delle ridotte emissioni inquinanti e dell’elevata sicurezza di esercizio è fondamentale per tutte le aziende dove il vapore è essenziale alla continuità dei processi produttivi.

Se vuoi sapere di più sulla produzione del vapore efficiente leggi la nostra Guida ai generatori di vapore.