dall’efficienza energetica alle tecnologie intelligenti Industry 4.0: dall’efficienza energetica alle tecnologie intelligenti Cavenago, 12 Novembre 2015

ANIE | chi siamo ANIE Federazione è una delle maggiori organizzazioni di categoria del sistema confindustriale per peso, dimensioni e rappresentatività. Ad ANIE aderiscono oltre 1.200 aziende del settore elettrotecnico ed elettronico. Il settore occupa 410.000 addetti con un fatturato aggregato (a fine 2014) di 55 miliardi di Euro. Le aziende associate, fornitrici di sistemi e soluzione tecnologiche all’avanguardia, sono espressione dell’eccellenza tecnologica del made in Italy, risultato di importanti investimenti annui in Ricerca e Innovazione. Dai settori ANIE proviene il 30% della spesa privata in Ricerca e Innovazione investita ogni anno

Ripartizione per settore dei consumi energetici finali in Italia Fonte: MiSE

Potenziale risparmio di energia con le soluzioni di efficienza nell’industria italiana Fonte: PoliMi-ANIE

I driver decisionali che motivano le imprese a investire in efficienza energetica Fonte: PoliMi

Barriere agli investimenti in efficienza energetica nelle imprese Fonte: PoliMi

Gli attori del «movimento»: Motori elettrici Inverter Trasformatori Organi meccanici

Motori elettrici | Classi di efficienza IE3 Premium Efficiency IE2 High IE1 Standard NEMA Premium IESA (IE3) EPAct (IE2) IE4 Super Premium Efficiency EFF 2 EFF 3 EFF 1 Grade 1 Grade 2 Grade 3 high efficiency low Plus IESA (IE4) GB 18613-2006 (China) EISA NEMA-motors (USA, CAN, MEX) IEC-motors (international) GB 18613-2012? Voluntary Agreement (Europa) Regolamento 640/2009/CE 8

Motori elettrici | risparmio ed efficienza Motori bassa tensione in tutte le applicazioni! Sostituzione motori guasti E’ quasi sempre conveniente sostituire i vecchi motori guasti con un nuovo motore ad alto rendimento risparmio energia 5 ÷ 15% payback ~ 1 ÷ 2 anni Sostituzione motori funzionanti risparmio energia 5 ÷ 15% payback ~ 1 ÷ 3 anni Osservazioni Tempi di payback interessanti soprattutto oltre 3.000 h/anno di funzionamento Maggiori opportunità sotto i 110 ÷ 160 kW e su motori riavvolti Priorità a motori standard dove la sostituzione è più semplice Verifica eventuale sovradimensionamento

Nuovo regolamento EU per i trasformatori Eco design Directive 2009/125/EC e relativi regolamenti che vietano la circolazione nello Spazio Economico Europeo di prodotti poco efficienti (es regolamento 640/2009 sui motori elettrici ad alta efficienza) Trasformatori: è stato emanato il Regolamento 548/2014 che vieterà l’immissione nel mercato dal 1 luglio 2015 di trasformatori con perdite superiori a quelle indicate nelle tabelle. Entro il 2017 la Commissione Europea raccoglierà e valuterà i dati relativi ai trasformatori messi in servizio dopo il 1 luglio 2015 per confermare i valori riportati nella fase 2 al 2021 o definire nuovi congrui valori applicabili. 10

Nuovo regolamento EU per i trasformatori I normali interventi per ridurre le perdite consistono principalmente nel ridurre: l’induzione per le perdite a vuoto; la densità di corrente per le perdite a carico. Per rientrare nei valori di perdite definite dal regolamento é inoltre possibile l’adozione di lamierini a minore perdita che permettono di contenere massa e dimensioni del trasformatore 11

Il passato è importante per avere il corretto presente William Shockley Il transistor 1947 Werner v. Siemens Principio della dinamo elettrica 1866 James Watt: La macchina a vapore 1769 Le prime 3 rivoluzioni industriali sono state generate da grandi innovazioni tecnologiche

Il passato è importante per avere il corretto presente 1 min Il passato è importante per avere il corretto presente William Shockley Il transistor 1947 Werner v. Siemens Principio della dinamo elettrica 1866 Gordon Moore – µP Integrato? Bill Gates – PC SW? Bob Kahn – TCP/IP? Tim Berners-Lee - Internet? Tutti questi? Nessuno di questi? E la quarta ? James Watt: La macchina a vapore 1769

Caratteristiche comuni nei plant produttivi, secondo il concept di «Industry 4.0»

Caratteristiche comuni nei plant produttivi, secondo il concept di «Industry 4.0» Impastare 100 quintali Servono panettoni al cioccolato ! Predisporre la polvere di cioccolato !

Caratteristiche comuni nei plant produttivi, secondo il concept di «Industry 4.0» Courtesy ZVEI Ho bisogno di 5 blister Per favore miscela: principio attivo, sostanze emolienti ed alghe marine Hey, l‘ordine del Beauty Shop „K“ deve essere il primo ! Io ne ho bisogno solo di 2 Ooops, ci sono un paio di tubetti non conformi! Bisogna eliminarli.

„Industry 4.0 ?“ Un progetto per costruire una fabbrica INTELLIGENTE che possa essere: Adattativa e predittiva Efficiente (come materiali e persone) Ergonomica e sicura Interconnessa orizzontalmente (lungo la catena del prodotto) Interconnessa verticalmente attraverso tutti i processi produttivi mediante Sistemi Cyber-Fisici (o Sistemi Tecnici intelligenti) Courtesy ZVEI IL PROCESSO VIENE RIBALTATO: la macchina non produce qualcosa di definito, ma il prodotto dice alla macchina come vuole che sia fatto.

1. Conosco l’ambiente in cui opero La progettazione usa strumenti di modellazione, algoritmi per la simulazione dei processi in tempo reale Il costruttore di azionamenti deve poter offrire le caratteristiche dei consumi energetici dei drive e dei trasportatori che ha dimensionato, I profili di moto negli Smart Drive dovranno essere automaticamente ottimizzati con l’obiettivo di assicurare l’efficienza energetica attesa in fase di progetto

2. Coniugo la Meccatronica in modo trasversale L’elettronica permette di utilizzare motori più piccoli, motorizzazioni con meno varianti, una maggior facilità d’uso;  lo sviluppo di sistemi intelligenti protegge oggi le risorse del domani. L‘uso di “Smart-Device” e di semplici “App” consentono non solo facilità di gestione, ma una sensibile riduzione dei costi dei costi di produzione per un mercato sempre più aggressivo ed in forte evoluzione.

Fattori di influenza del Life-Cycle Cost LCC Costi di acquisizione Prezzo di acquisto Ingegneria Installazione Training Trasporto ….. Costi operativi Manodopera Acqua/energia/ combustibili Materiali di consumo Mancata produzione Gestione rifiuti Manutenzione preventiva e/o predittiva Materiali Riparazioni Manutezione a guasto Costi di conversione Smantellamenti Riciclaggio e ristoccaggio dei materiali Pulizia ……. Il costo complessivo di un investimento o, più costruttivamente, il suo Valore Presente Netto dipende da molte voci, oltre che dal costo di acquisto.

progettazione integrata Il profilo di Motion Dimensionamento Descrizione macchina progettazione integrata Start up + Service Energy Invest Life cycle > 50.000h Ottimizzazione Analisi energetica Documentazione

Cosa occorre garantire, quindi: Approccio a sistemi „aperti“ Calcolo „cloud“ sicuro Reti con nodi idealmente wireless a basso costo Sensori da campo economici Standardizzazione di prodotto Livelli di Sicurezza aumentata Architettura modulare e ripetibile con facilità Riduzione dei quadri elettrici Configurazione innovativa, con Smart-phone

+ = Conclusioni Prodotti Servizi Risparmio energia : Motori Drive Engineering Tools Field bus Interconnessione : Rilevazione consumi Ottimizzazione design Analisi meccatronica Benefici: < dimensioni < peso installazione Tecnologia Safety integrata < costi installazione e service Recupero e bilancio energia < consumo energetico