Aumentare la produttività è un obiettivo condiviso da tutte le aziende. E con l'aumento dei costi dell'energia, cresce di pari passo l'interesse verso una maggiore efficienza energetica. Questo termine vagamente ostico indica il rapporto fra consumo energetico e produzione. La Direttiva Ue 'Prodotti a Consumo di Energia' (EuP, Energy-using Products) è soltanto un segno di quanto avverrà in futuro nell'ambito dei regolamenti sull'efficienza energetica; quanto agli standard sui gas di scarico per i motori a combustione, i limiti che entreranno in vigore nei prossimi anni faranno sì che i nuovi componenti e le nuove macchine funzionino con maggiore efficienza nei vari sistemi energetici utilizzati.
Ottimizzare i processi ausiliari
Le aziende stanno già lavorando da molto tempo all'ottimizzazione dei loro processi produttivi e lo studio condotto dall'Isi mostra come siano già stati fatti grandi progressi in questo ambito; al contempo esso rivela quali componenti siano i principali responsabili degli elevati consumi energetici che caratterizzano i processi ausiliari. Si tratta di pompe (30%), ventilatori (14%) e compressori (10%).
Ormai da diversi anni, i sistemi di processo ausiliari sono molto diffusi e svolgono i loro compiti funzionando a ciclo continuo, anche laddove non occorre piena potenza: in questo ambito vi è quindi ancora un sensibile margine di miglioramento dell'efficienza energetica. Questo obiettivo, tuttavia, non è così semplice da realizzare; la sostituzione di singoli componenti non è infatti agevole come cambiare, ad esempio, una lampadina ad incandescenza con una a basso consumo.
Un know-how combinato
Rexroth, che offre ai propri clienti tutte le tecnologie di azionamento e controllo da una sola fonte e dispone del know-how necessario nei singoli settori, si trova senz'altro in posizione favorevole nella fornitura di sistemi ad alta efficienza energetica richiesti dal mercato. Un esempio è rappresentato dagli azionamenti per pompe a velocità variabile (DvP) introdotti nel 2007. Questa famiglia di prodotti combina infatti potenti pompe idrauliche con azionamenti elettrici a velocità variabile. La regolazione della velocità consente un minore consumo di energia, specialmente durante le pause di funzionamento, riducendo al contempo il livello di rumorosità.
Appositi servomotori ad elevata dinamica e il consolidato know-how Rexroth in ambito idraulico assicurano una risposta immediata nonostante i minori consumi; inoltre, generare coppie elevate e prolungate nel tempo e accelerazioni elevate non rappresenta un problema; il controllo unilaterale del solo motore elettrico non può ottenere un simile risultato. Il controllo di pressione realizzato mediante pompa e servomotore rappresentava per Rexroth una sfida, che il costruttore ha vinto applicando le sue competenze multi-tecnologiche.
Più efficienza
Aumentare l'efficienza degli equipaggiamenti e dei sistemi elettrici è la sfida più importante per il futuro e a cui Rexroth si dedica ormai da anni. La sfida ha consistito nell'aumentare il rendimento di tutti i componenti, per far sì che l'efficienza dell'intero sistema contribuisca ad ulteriori risparmi. Grazie ad IndraDrive, la famiglia di azionamenti Rexroth, e ai convertitori di frequenza della serie IndraDrive Fc, vengono offerti moduli che consentono di utilizzare motori per soluzioni di azionamento controllate ad alta efficienza energetica.
Nei sistemi IndraDrive sono due gli aspetti che contribuiscono ad una maggiore efficienza: in primo luogo, le loro unità di alimentazione a recupero sono in grado di reimmettere nella rete di alimentazione la potenza dei motori collegati in modalità di frenatura; secondariamente, la filosofia modulare consente uno scambio di energia in funzione del carico di lavoro fra gli azionamenti, tramite un circuito intermedio comune. In questo modo, l'energia in eccesso è trasmessa ad un altro punto in cui potrà essere utilizzata, anziché essere semplicemente convertita in calore e inutilmente dispersa. Il software IndraSize, infine, supporta una progettazione ottimale dell'intero sistema, sin dalla fase di pianificazione.
Un comando compatto
IndraDrive Mi combina un azionamento modulare IndraDrive con un servomotore IndraDyn, formando un servocomando decentralizzato compatto. I motori sincroni IndraDyn-S raggiungono un grado di efficienza superiore al 95% dell'energia applicata. Questo minimo livello di perdite di potenza del motore è ottenuto anche grazie allo speciale avvolgimento statorico con bobina eccitatrice, che consente avvolgimenti terminali più compatti e di minore lunghezza rispetto al più diffuso metodo ad inserimento.
È possibile collegare sino a 20 unità mediante un singolo cavo passante. Grazie a tale caratteristica, IndraDrive Mi offre non soltanto l'efficienza energetica delle famiglie IndraDrive e IndraDyn, ma anche notevoli risparmi rispetto alle soluzioni di azionamento convenzionali: sino all'85% dei cablaggi, al 50% dello spazio d'installazione e al 70% di quello necessario per l'armadio di comando. Tutto ciò si traduce in una notevole riduzione delle risorse necessarie, grazie anche al minore consumo richiesto per la produzione dell'azionamento e dei componenti aggiuntivi.
La drastica diminuzione della lunghezza dei cablaggi ha inoltre il positivo effetto di ridurre le perdite di potenza durante il funzionamento. Per il prossimo futuro, Rexroth prevede di espandere la gamma di potenze della famiglia IndraDrive, sia verso la fascia inferiore della gamma, sino ai 100 W, sia verso quella superiore, che arriverà a diverse centinaia di kW.
Più precisione nei rilevamenti di pressione
Le moderne soluzioni pneumatiche contribuiscono anche ad un migliore utilizzo dell'energia, grazie alla combinazione di sofisticati componenti singoli e di sistemi integrati intelligenti. Le perdite di energia possono avvenire in molti punti di un sistema durante la generazione e l'utilizzo di aria compressa, in base alla tipologia di sistema: i motori azionano i compressori, dopodiché l'aria compressa deve percorrere una distanza considerevole attraverso i condotti per raggiungere l'utenza finale. Rexroth opera simultaneamente in più punti all'interno di un'installazione: ad esempio, i moderni componenti per pneumatica funzionano in maniera esente da perdite, consentendo di mantenere ad un livello costante la pressione nella linea. Il sistema portavalvole LS04 si può posizionare nelle immediate vicinanze degli attuatori, grazie alle dimensioni compatte e ad ingombri minimi. Inoltre, grazie al peso ridotto e alle dimensioni compatte, le singole valvole della serie LS04 si possono montare direttamente su parti mobili. La concentrazione di funzioni pneumatiche in uno spazio ridotto previene le perdite di pressione causate da linee di notevole lunghezza fra l'armadio di comando e l'azionamento pneumatico, riducendo inoltre i tempi di ciclo.
L'utilizzo di controlli elettronici ad anello aperto consente di ottimizzare non soltanto la velocità, ma anche il consumo di aria. Durante il funzionamento a vuoto, le corse dei cilindri possono ad esempio avvenire a pressione ridotta, senza avvertibili rallentamenti del sistema, grazie al controllo sensibile alla pressione. Quando al sistema occorre piena potenza, essa è fornita immediatamente dal sistema dinamico di controllo pressione elettropneumatico. Assicurare il giusto livello di pressione all'applicazione in ogni condizione d'esercizio consente una riduzione di consumo energetico sino al 25%. Questo sistema di controllo sensibile alla pressione viene realizzato mediante valvole Rexroth di controllo della pressione della serie ED, che combinano un'elettronica di controllo digitale ad anello chiuso con la tecnologia a valvole proporzionali. Ogni unità è composta da un azionamento diretto con solenoide proporzionale, da un sensore di pressione e dall'elettronica di controllo integrale a ciclo chiuso.
Gli esempi che abbiamo citato dimostrano che non esiste tecnologia in grado di soddisfare da sola questi requisiti di efficienza, ma è l'insieme dei vari singoli provvedimenti a contare.
È possibile ottenere considerevoli risparmi con un'intelligente interazione di un insieme di misure. Una maggiore efficienza riduce i costi energetici, consentendo un ammortamento degli investimenti in tempi ridotti. Vi è tuttavia una considerazione, nell'intera vita di servizio di un sistema, che può favorire o non favorire la decisione, considerando i costi d'acquisto: i prodotti economici consentono risparmi occasionali, mentre quelli efficienti ripagano il cliente giorno dopo giorno.
