La digitalizzazione libera la potenza del vapore

Nel caso dei sistemi a vapore, i rapidi progressi nel campo della digitalizzazione e lo sviluppo dell’Internet of Things (Internet delle Cose) rendono attualmente accessibili questo tipo di innovazione ed efficienza. Insieme  allatecnologia del vapore, è la chiave per la rivoluzione della sostenibilità in ambito industriale.

Il vapore: una tecnologia naturale

È già possibile ottimizzare l’efficienza dei sistemi a vapore. Tuttavia, i nuovi approcci contribuiranno a rendere il vapore una tecnologia davvero a zero emissioni. Le caldaie possono essere alimentate, ad esempio, da elettricità fornita da fonti di energia rinnovabile come quella eolica o solare. I generatori elettrici di vapore sono in grado di convertire l’energia rinnovabile in vapore con un’efficienza di conversione energetica pari al 97%.

L’idrogeno verde, creato senza emissioni di carbonio, costituisce un’altra opzione di alimentazione per le caldaie a vapore.

Tutte queste alternative possono aiutare le aziende a decarbonizzare la propria produzione di vapore. Inoltre sono realizzabili con livelli di investimento sorprendentemente realistici, riutilizzando le apparecchiature esistenti e senza bisogno di introdurre nuove infrastrutture.

Tuttavia, per quantificare il ritorno di questi investimenti, dimostrare i miglioramenti agli stakeholder e assicurarsi che i sistemi siano al massimo delle loro potenzialità, c’è un altro tassello del puzzle.

I dati dimostrano e generano risultati

I progressi della tecnologia digitale consentono di monitorare gli impianti industriali con più attenzione rispetto al passato e forniscono una maggiore visibilità delle prestazioni delle risorse. I sensori sono convenienti, compatti e a basso consumo, inoltre includono spesso la connettività wireless necessaria per rinviare i dati al server centrale. Una volta ottenuti, i dati possono essere elaborati localmente o inviati al cloud da analizzare.

I dati raccolti da sistemi a vapore quali i misuratori di flusso, le valvole di regolazione, gli scaricatori di condensa e gli scambiatori di calore implicano la possibilità di fissare i relativi indicatori chiave di prestazione (key performance indicators, KPI). In questo modo, i sistemi potranno raggiungere un’efficienza ancora maggiore nel lungo termine.

Questi dati sono preziosi anche per il monitoraggio delle apparecchiature in caso di problemi. L’individuazione precoce dei problemi, infatti, consente di effettuare una manutenzione preventiva prima che la situazione si aggravi. In tal modo si riducono al minimo i tempi di fermo impianto, che hanno spesso costi proibitivi nei grandi impianti di produzione. La manutenzione preventiva può anche contribuire alla risoluzione di eventuali perdite, diminuendo così la richiesta di vapore.

Le soluzioni digitali indicano che è più facile integrare i sistemi a vapore nelle piattaforme più grandi. I dati ricavabili dai sistemi a vapore garantiscono una piena visibilità ai responsabili delle decisioni e consentono l’uso di diverse soluzioni in base alla contingenza: ad esempio, scegliere quando generare e utilizzare vapore in risposta all’eccesso di energia fotovoltaica disponibile.

I dati permettono anche di gestire meglio l’acqua di condensa presente nel sistema e gli scaricatori di condensa usati per eliminarla, in modo che ritorni alla caldaia. In genere la condensa contiene circa il 25% dell’energia utilizzabile del vapore da cui deriva. Il suo ritorno nel serbatoio di alimentazione della caldaia può portare ad un consistente risparmio economico in un anno solo di energia. Inoltre, limita la necessità di acqua di ricambio e fa risparmiare denaro, riducendo l’esigenza di costosi trattamenti chimici per l’acqua grezza.

Ad esempio, Spirax Sarco ha realizzato un progetto per una raffineria di petrolio che ha portato un risparmio di 100.000 GBP in 12 mesi semplicemente identificando e sostituendo gli scaricatori di condensa che si erano guastati.

Nell’insieme, la digitalizzazione e le informazioni sui dati che fornisce possono essere utilizzate per potenziare ulteriormente l’efficienza e la sostenibilità dei sistemi a vapore. Con le aziende che spingono per ridurre le emissioni di carbonio al minimo indispensabile, tutti questi miglioramenti segnano un tratto importante del percorso.

Guardare avanti

Attualmente, una delle maggiori tendenze della tecnologia è lo sviluppo dell’intelligenza artificiale (IA). Nell’industria, i sistemi IA possono creare nuove opportunità per l’automazione, fornendo il processo decisionale, cosa che  in passato sarebbe stato impossibile con i sistemi IT tradizionali.

Infine, l’IA può consentire l’implementazione di sistemi a vapore completamente autonomi, in grado di autocalibrarsi in tempo reale per migliorare la produttività e aumentare l’efficienza. Esiste una crescente tendenza ad eseguire algoritmi IA su processori edge all’interno della fabbrica o vicino ad essa, anziché inviare i dati al cloud. Ciò velocizza la risposta agli input e potrebbe contribuire a far diventare questi sistemi autonomi una realtà pratica.

Al momento, il vapore si trova a un punto di incredibile innovazione. Può giocare un ruolo di spicco nel più ampio contesto dell’emergenza climatica e può fornire opportunità entusiasmanti per i talenti tecnici di questa e della prossima generazione che mirano a contribuire ad un cambiamento ambientale.