Nell’essiccazione industriale a pompa di calore, i risparmi energetici sono spesso realistici in un intervallo compreso tra il 40 e l’80% rispetto all’essiccazione convenzionale ad aria calda, ad aria esausta o ad aria compressa. In applicazioni idonee, con l’essiccazione a condensazione basata su pompa di calore si possono raggiungere anche valori di risparmio energetico intorno al 79%, a seconda del prodotto, del carico d’acqua, del tempo di ciclo, della temperatura e del flusso d’aria. I costi operativi diminuiscono non solo grazie al minor consumo energetico, ma anche per le minori perdite di aria esausta, la riduzione degli scarti, processi più stabili e meno rilavorazioni. Tuttavia, una valutazione attendibile è possibile solo dopo un’analisi dell’attuale processo di essiccazione o tramite test nel centro tecnico.
Perché l’essiccazione industriale a pompa di calore risparmia energia
L’essiccazione industriale è spesso una delle fasi a più alta intensità energetica nella produzione, nel trattamento delle superfici, nella pulizia, nel rivestimento, nella lavorazione alimentare, nel settore farmaceutico, nella tecnologia medica o nell’essiccazione dei fanghi. I sistemi classici lavorano spesso con temperature elevate, molta aria fresca, aria esausta o aria compressa. In questo modo, una parte considerevole dell’energia impiegata va persa con l’aria esausta calda e umida.
Un sistema di essiccazione industriale a pompa di calore, invece, utilizza l’energia presente nel processo in modo molto più coerente. Nell’essiccazione a condensazione, l’aria umida viene convogliata fuori dalla camera di essiccazione, raffreddata, deumidificata e poi riscaldata nuovamente. L’aria di processo essiccata viene reimmessa nell’essiccatore. Si crea così un circuito sostanzialmente chiuso.
Presso HARTER questa tecnologia si basa sul modulo a pompa di calore Airgenex®. Airgenex® indica un processo di deumidificazione dell’aria basato su pompa di calore, in cui viene generata aria estremamente secca a temperature relativamente basse e convogliata in modo mirato sul prodotto. Fondamentale non è solo la deumidificazione, ma anche la gestione dell’aria: l’aria secca deve arrivare esattamente dove deve essere assorbita l’umidità.
Quali risparmi sono realistici?
Come orientamento realistico vale quanto segue: se si sostituisce un’essiccazione convenzionale ad aria calda, un processo ad aria esausta aperta o un’essiccazione basata pesantemente sull’aria compressa, sono spesso possibili risparmi energetici tra il 40 e l’80%. In applicazioni particolarmente adatte, si possono raggiungere valori di risparmio energetico intorno al 79%. Tali valori dovrebbero tuttavia essere sempre considerati in relazione al processo e non come una promessa generica.
Anche i costi operativi possono diminuire significativamente. Spesso i risparmi non derivano solo dal consumo di elettricità o gas, ma anche dallo smaltimento, dagli scarti, dai reclami, dalla manutenzione, dal clima del capannone, dal trattamento dell’aria esausta e dai costi del personale. Soprattutto nelle aziende di produzione tedesche con lavoro a turni, non conta solo il prezzo dell’energia per chilowattora, ma anche quanto il processo sia stabile durante i turni mattutini, pomeridiani e notturni.
Nella pratica, vale la pena fare un confronto basato su diversi indicatori. Sono rilevanti il consumo energetico per lotto, il consumo energetico per componente, i costi per ora di funzionamento, il tempo di essiccazione, il tasso di scarti, le rilavorazioni e la disponibilità. Per gli impianti di essiccazione destinati alla produzione industriale, questa visione olistica è solitamente più significativa di un semplice confronto della potenza allacciata.
Quali fattori influenzano il risparmio?
L’entità del risparmio dipende dalla situazione di partenza. Più il processo precedente è inefficiente, maggiore è spesso il potenziale. Risparmi particolarmente elevati si ottengono spesso dove finora molta aria calda esausta veniva convogliata all’esterno, dove l’aria compressa veniva usata come mezzo di essiccazione o dove si lavorava con temperature troppo elevate.
Fattori d’influenza importanti sono il carico d’acqua, ovvero la quantità di umidità che deve essere rimossa per lotto o per ora. Altrettanto importanti sono il materiale, la geometria, la densità apparente, la struttura superficiale, la resistenza alla temperatura e l’umidità residua desiderata. Componenti che trattengono liquidi, fori ciechi, sottosquadri o materiale sfuso densamente impaccato pongono sfide diverse rispetto a superfici piane e facilmente accessibili.
Anche la modalità operativa conta. Un impianto che lavora su tre turni risparmia in termini assoluti più energia e costi rispetto a un impianto che funziona solo poche ore a settimana. Per la direzione, l’ufficio acquisti e le operazioni, il tempo di funzionamento annuale è quindi un parametro centrale nel calcolo dell’ammortamento.
In che modo la tecnologia influisce sui costi operativi?
I costi operativi comprendono più della semplice energia. Un impianto di essiccazione genera costi per elettricità, gas, aria compressa, manutenzione, pezzi di ricambio, costi di gestione, spazio produttivo, scarti, rilavorazioni e tempi di fermo. L’essiccazione industriale a pompa di calore può influenzare contemporaneamente diversi di questi blocchi di costo.
Un processo chiuso riduce le perdite di aria esausta. Di conseguenza, è necessario sostituire meno aria riscaldata del capannone. In molte aziende migliora inoltre il clima interno, perché viene rilasciata meno aria umida o calda nell’ambiente. Questo è particolarmente interessante se le aree di produzione devono essere climatizzate, ventilate o monitorate per motivi di sicurezza sul lavoro.
Un altro punto è la sicurezza del processo. Se l’essiccazione funziona indipendentemente dalla stagione, dall’umidità dell’aria e dalla temperatura del capannone, il rischio di risultati fluttuanti diminuisce. Ciò riduce rilavorazioni e scarti. Nei settori con obblighi di documentazione, processi di approvazione e audit di qualità, questa stabilità è spesso altrettanto importante del puro risparmio energetico.
Esempio di calcolo per le medie imprese
Un’azienda di medie dimensioni che si occupa di trattamenti superficiali essicca componenti puliti o galvanizzati finora con aria calda e aria compressa supplementare. L’essiccazione funziona per 4.000 ore all’anno. Il processo precedente richiede in media 35 kW di potenza termica ed elettrica. Con costi energetici ipotizzati di 0,20 euro per kWh, si generano costi energetici annuali di circa 28.000 euro.
Se il processo viene sostituito da un’essiccazione industriale a pompa di calore e il fabbisogno energetico medio scende del 60%, la quota energetica si riduce a circa 11.200 euro all’anno. Il risparmio diretto sui costi energetici sarebbe quindi di circa 16.800 euro all’anno. Con un risparmio del 75%, si arriverebbe a circa 21.000 euro all’anno.
Questo calcolo è volutamente semplificato. Nella pratica, occorre considerare i valori di allacciamento, i profili di carico, i prezzi di elettricità e gas, i costi dell’aria compressa, la manutenzione, i possibili incentivi, la saturazione della produzione e i costi della qualità. Tuttavia, dimostra perché le aziende con tempi di funzionamento elevati ed essiccazione ad alta intensità energetica dovrebbero interessarsi tempestivamente agli essiccatori industriali a pompa di calore.
Quali termini dovrebbero conoscere i decisori?
La galvanica indica un processo in cui strati metallici vengono applicati elettrochimicamente sui componenti. Dopo i processi di risciacquo, pulizia o rivestimento, è necessaria un’essiccazione affidabile per evitare macchie, corrosione o problemi di qualità.
Un centro tecnico è un’area sperimentale in cui i prodotti reali vengono testati in condizioni controllate. Presso HARTER vengono verificati parametri come temperatura, tempo, umidità, velocità dell’aria, portata volumetrica e gestione dell’aria.
Un impianto di essiccazione è il sistema complessivo composto da camera di essiccazione, gestione dell’aria, deumidificazione, riscaldamento, ventilazione, controllo e interfacce con la produzione. Il preraffreddatore raffredda l’aria di processo umida. Il raffreddatore d’aria sottrae umidità all’aria, che viene scaricata come condensa. Il riscaldatore d’aria riporta l’aria deumidificata alla temperatura di processo desiderata. Il ventilatore dell’aria di processo muove l’aria tra il modulo a pompa di calore e la camera di essiccazione. L’interfaccia dell’essiccatore descrive il passaggio in cui l’aria umida viene rimossa dalla camera di essiccazione e l’aria secca viene reintrodotta.
Caso d’uso: risparmio energetico in una linea di produzione tedesca
Un’azienda con 450 dipendenti gestisce una linea di pulizia automatizzata per componenti di precisione. Gli stakeholder sono la direzione, la gestione della produzione, la manutenzione, l’assicurazione qualità, l’ufficio acquisti e il consiglio di fabbrica. L’obiettivo è ridurre i costi energetici, rispettare stabilmente i tempi di ciclo ed evitare la formazione di macchie dopo la pulizia.
Nel processo esistente, i risultati fluttuano tra estate e inverno. Con un’elevata umidità dell’aria, aumentano le rilavorazioni e occasionalmente si verificano ritardi nelle consegne. La direzione di produzione vuole aumentare la produttività, l’assicurazione qualità richiede risultati di essiccazione riproducibili e l’ufficio acquisti presta attenzione ai costi di investimento e al tempo di ammortamento.
Nel progetto viene innanzitutto documentato lo stato attuale: consumo energetico, tempi di ciclo, portafoglio pezzi, umidità residua, tasso di scarti e costi di gestione. Successivamente, nel centro tecnico vengono eseguiti test con componenti rappresentativi. Geometrie particolarmente critiche vengono incluse deliberatamente affinché l’impianto futuro non essicchi solo pezzi standard, ma anche varianti impegnative in modo sicuro.
Tipici ostacoli sono dati di consumo incompleti, costi dell’aria compressa sottovalutati, spazio insufficiente nella linea, mancanza di interfacce per il controllo e processi di approvazione non coordinati. Anche il consiglio di fabbrica può essere rilevante se cambiano le procedure operative, i compiti dei turni o i requisiti di qualifica. Se il progetto viene preparato correttamente, l’essiccazione a pompa di calore può non solo risparmiare energia, ma stabilizzare l’intero processo.
Checklist per la verifica della redditività
Dove l’essiccazione industriale a pompa di calore è particolarmente sensata
La tecnologia è particolarmente interessante per i prodotti che devono essere essiccati in modo sicuro, delicato e riproducibile. Tra questi figurano componenti dopo la pulizia o la galvanica, materiali sfusi, merce su telaio, cesti, vasche, pezzi verniciati, pezzi di precisione, alimenti, prodotti farmaceutici e fanghi di depurazione.
Nella panoramica del settore appare chiaro che l’essiccazione non dovrebbe essere considerata come un processo secondario isolato. Essa influenza la qualità, la produttività, il fabbisogno energetico e talvolta anche i costi di smaltimento. Nelle applicazioni per fanghi di depurazione, ad esempio, il peso e il volume possono diminuire, influenzando i costi di smaltimento. Nel settore farmaceutico e della tecnologia medica, invece, l’attenzione è spesso rivolta alla riproducibilità, alle basse temperature e alla sicurezza del processo documentabile.
Anche nell’industria alimentare un’essiccazione controllata a bassa temperatura può avere senso se si considerano insieme qualità del prodotto, igiene ed efficienza energetica. Per i decisori è importante: la soluzione migliore non deriva da un valore standard, ma dal prodotto, dal processo e dall’obiettivo.
Inquadramento dell’ammortamento
Il tempo di ammortamento è spesso compreso tra due e sei anni, ma può essere più breve o più lungo a seconda del tempo di funzionamento, del prezzo dell’energia, della tecnologia precedente, dell’entità dell’investimento e del potenziale di risparmio. Gli impianti con funzionamento su più turni si ammortizzano spesso più velocemente perché i risparmi annuali sono maggiori. In caso di poche ore di funzionamento, invece, il miglioramento della qualità può essere più importante del puro calcolo dei costi energetici.
Le possibilità di finanziamento possono migliorare la redditività, specialmente se si risparmiano energia e CO2. Le aziende dovrebbero tenere presente che le domande di finanziamento devono solitamente essere presentate prima dell’assegnazione dell’incarico. Acquisti, controllo di gestione e direzione tecnica dovrebbero quindi collaborare tempestivamente.
Nelle soluzioni di essiccazione a pompa di calore di HARTER, il test con materiale originale è un passo fondamentale. Aiuta a valutare in modo più realistico la fattibilità tecnica, il tempo di essiccazione, l’intervallo di temperatura e il fabbisogno energetico.
Domande successive tipiche
FAQ
Quanta energia può risparmiare un’essiccazione industriale a pompa di calore?
Spesso è realistico un risparmio energetico dal 40 all’80% rispetto ai metodi di essiccazione convenzionali. In applicazioni idonee si possono raggiungere anche valori intorno al 79%. Fondamentali sono il carico d’acqua, il tempo di essiccazione, la temperatura, la gestione dell’aria, le ore di funzionamento e il processo precedente.
I risparmi sui costi operativi sono elevati quanto i risparmi energetici?
Non sempre in rapporto uno a uno. I costi operativi comprendono anche manutenzione, personale, scarti, rilavorazioni, aria compressa, tecnologia dell’aria esausta e tempi di fermo. Pertanto, il risparmio sui costi operativi può essere inferiore o, in alcuni casi, persino superiore al puro risparmio energetico.
Perché l’aria compressa è spesso un fattore di costo nell’essiccazione?
L’aria compressa è costosa perché nella sua generazione molta energia elettrica viene convertita in calore. Se l’aria compressa viene utilizzata su larga scala per il soffiaggio o l’essiccazione, i costi operativi aumentano rapidamente. Una soluzione priva di aria compressa o a ridotto consumo di aria compressa può quindi essere economicamente molto interessante.
Per quali settori è particolarmente vantaggiosa l’essiccazione industriale a pompa di calore?
È particolarmente vantaggiosa nei processi ad alta intensità energetica, critici per la qualità e legati ai tempi di ciclo. Settori tipici sono il trattamento delle superfici, la pulizia, la galvanica, la produzione industriale, l’alimentare, il farmaceutico, la tecnologia medica e l’essiccazione dei fanghi. È sempre importante effettuare una verifica sul prodotto specifico.
Quali temperature sono comuni nell’essiccazione a condensazione?
Molte applicazioni lavorano con basse temperature nell’intervallo tra circa 40 e 75 °C. Questo è particolarmente utile per prodotti sensibili alla temperatura, plastiche, rivestimenti o pezzi di precisione. La temperatura adeguata viene stabilita in base al processo.
Come si può verificare la redditività prima di un investimento?
Innanzitutto dovrebbero essere rilevati il consumo effettivo, il tempo di ciclo, il carico d’acqua, gli scarti e i costi operativi. Successivamente, sono utili test di essiccazione con prodotti originali. Dai risultati si possono derivare in modo molto più attendibile il fabbisogno energetico, la progettazione tecnica e il tempo di ammortamento.
Un impianto di essiccazione a pompa di calore può essere integrato in processi esistenti?
Sì, spesso è possibile l’integrazione in linee esistenti. In questo caso devono essere verificati gli spazi disponibili, il flusso delle merci, il controllo, la tecnologia di sicurezza, il tempo di ciclo e le interfacce. Prima vengono chiariti questi punti, minore è il rischio di adeguamenti successivi.
Che ruolo gioca la gestione dell’aria per il risparmio?
La gestione dell’aria è fondamentale. Anche l’aria molto secca serve a poco se non raggiunge i punti umidi del prodotto. Una gestione dell’aria adeguata accorcia i tempi di essiccazione, migliora la qualità e aumenta l’efficienza energetica dell’intero impianto.
