Solvay Sodi riduce il consumo energetico di oltre il 20 %

Contesto

L'industria chimica è fortemente regolamentata su molti fronti, non solo per i prodotti che produce, ma anche per i processi di produzione che utilizza, spesso molto intensivi in termini di capitale.

Oltre alle ovvie preoccupazioni per la sicurezza, la sostenibilità è un obiettivo primario anche per molti dei principali attori del settore, soprattutto in termini di utilizzo delle materie prime e di consumo energetico. Considerando le dimensioni di alcuni impianti chimici, anche piccoli aumenti di efficienza possono portare a risparmi energetici significativi.

È per questo motivo che molte aziende chimiche si rivolgono ai fornitori di sistemi informativi e di automazione di processo per aiutarle a semplificare le attività e ottimizzare le operazioni.

Vantaggi in termini di sostenibilità

A causa delle dimensioni degli impianti e della loro distribuzione geografica, i cambiamenti infrastrutturali su larga scala sono meno comuni. Tuttavia, un'area in cui molti stanno riscontrando vantaggi in termini di sostenibilità è il controllo più connesso e integrato degli asset esistenti. In questi casi, le apparecchiature più vecchie, che altrimenti sarebbero antieconomiche da sostituire, possono essere gestite e monitorate in modo più efficiente utilizzando soluzioni di controllo moderne.

Collegando gli asset "non intelligenti" alle moderne tecnologie di automazione, le aziende chimiche possono sfruttare i numerosi vantaggi delle infrastrutture di comunicazione avanzate, che consentono di utilizzare i nuovi dati operativi in modo molto più efficace; portando a una maggiore efficienza, a una maggiore conoscenza, a una maggiore flessibilità e a un tempo di fermo macchina significativamente ridotto.

Realizzare il potenziale

Una delle aziende che ha compreso il potenziale delle soluzioni di controllo contemporanee è Solvay Sodi in Bulgaria. L'azienda è una delle più grandi imprese industriali in Bulgaria e il più grande impianto in Europa per la produzione di carbonato di sodio sintetico, con una capacità di 1.5 milioni di tonnellate di soda all'anno. L'azienda è stata privatizzata nel 1997 con azionisti principali - il gruppo chimico internazionale Solvay (75%) e il gruppo chimico turco Sisecam (25%).

Il carbonato di sodio è una materia prima essenziale per l'industria del vetro, utilizzata anche nella produzione di detergenti, nell'industria chimica e metallurgica, nei silicati e nelle fibre di vetro, mentre il bicarbonato di sodio serve i mercati dei prodotti alimentari, dei mangimi per animali, della pulizia dei gas di scarico e della sanità.

L'impianto dell'azienda a Devnya genera la propria elettricità utilizzando turbine a vapore alimentate da caldaie. Il problema era che il flusso d'aria delle caldaie era controllato solo in modo basilare, utilizzando tre vecchi motori sincroni, nessuno dei quali era collegato a drive, quindi funzionavano a pieno carico in modo continuo. Ciò non solo creava difficoltà nel controllo del processo di generazione del vapore, ma l'impianto di caldaie presentava anche instabilità e frequenti tempi di fermo, oltre a un significativo consumo di energia e alle emissioni di CO₂.

"Il risparmio energetico è la ragione principale di questo aggiornamento dell'infrastruttura", spiega Ognian Ivanov, responsabile del dipartimento elettrico presso l'impianto Solvay Sodi Devnya. "È al centro di un'iniziativa di sostenibilità a livello aziendale in tutti gli impianti di Solvay".

Solvay Sodi si è rivolta a Rotec Ltd., distributore ufficiale dei prodotti Rockwell Automation in Bulgaria dal 2000. Oltre alle attività di distribuzione, Rotec supporta anche i servizi di progettazione, costruzione e manutenzione per i sistemi automatizzati, fornendo un impressionante track record di supporto alle applicazioni che utilizzano le soluzioni Rockwell Automation in tutta la Bulgaria.

Efficienza e controllabilità

"Abbiamo mostrato al team di Solvay Sodi le efficienze e la controllabilità che l'azienda avrebbe ottenuto attraverso l'incorporazione dei drive Allen-Bradley PowerFlex® 7000 a frequenza variabile", spiega Milen Milev, Sales Manager di Rotec, "qualcosa che siamo stati in grado di dimostrare in azione, grazie alle visite ad altri progetti che abbiamo supportato con successo negli ultimi 16 anni. I drive PowerFlex 7000 hanno offerto a Solvay Sodi un mezzo per controllare accuratamente le velocità dei motori in base alle variabili di processo e alla domanda delle turbine".

I tre drive (6 kV – 900, 1800 e 2400 kW) sono collegati al sistema di controllo distribuito (DCS) esistente dell'impianto tramite Profibus. Sono estremamente robusti in funzione, essendo molto meno suscettibili alle fluttuazioni di potenza rispetto ad altre apparecchiature a media tensione sul mercato. Possono essere utilizzati per l'avviamento graduale di grandi motori per limitare la corrente di spunto o per il controllo della velocità di più motori.

Grazie alla funzionalità di bypass, la tecnologia dei drive PowerFlex promuove anche il massimo tempo di disponibilità, offrendo un controllo sincrono completo in caso di problemi. Il trasferimento sincrono aiuta anche a limitare l'usura meccanica dei componenti, prolungando in definitiva la vita del motore e riducendo le esigenze di manutenzione.

"Per questo progetto avevamo tre obiettivi principali", spiega Milev. "In primo luogo, dovevamo garantire una consegna rapida, avendo a disposizione solo tre settimane per installare e mettere in servizio i drive. In secondo luogo, dovevamo fornire una soluzione con capacità di bypass e, in terzo luogo, dovevamo migliorare la stabilità dell'intero sistema in caso di fluttuazioni di tensione".

Durata prolungata delle apparecchiature

I risultati sono impressionanti, con un risparmio energetico che raggiunge il 20%, pari a circa 1 MW/h! "Solvay Sodi è molto soddisfatta di ciò che abbiamo ottenuto nell'impianto di Devnya", commenta Milev. "In un anno e mezzo abbiamo registrato un solo potenziale tempo di fermo, dovuto a un problema nel sistema di alimentazione. Ma il drive ha funzionato come previsto, passando alla modalità bypass; i motori non si sono mai fermati. Il controllo più preciso ha anche creato condizioni di lavoro migliori per i ventilatori, grazie alle capacità di avviamento graduale e al controllo della velocità. Queste condizioni operative meno gravose stanno anche prolungando la vita delle apparecchiature ausiliarie".

"Se confrontiamo le letture del consumo di elettricità del 2018 con quelle del 2017, i risultati sono davvero impressionanti", spiega Ivanov. "Su un sistema di ventilatori abbiamo risparmiato 3158 MWh, sul secondo 681 MWh e sul terzo 4333 MWh. Questo si traduce in un risparmio totale di 8173 MWh su tutti e tre, ovvero 22 MWh al giorno! Ciò si traduce anche in una riduzione delle emissioni di CO₂ ed è perfettamente in linea con la nostra campagna di sostenibilità aziendale".