Ottimizzazione del consumo energetico con l'EBM totalmente elettrico: calcolo annuale della riduzione della bolletta elettrica

L'elettricità è la singola fonte di consumo principale in una linea di estrusione e formaggio a getto che ha già ottimizzato l'approvvigionamento del polimero, e a differenza del polimero, è in gran parte sotto il controllo dell'ingegneria. Una linea di formaggio a getto che transforma un chilogrammo di HDPE in bottiglie finite utilizzando 0,85 kWh e una linea che svolge lo stesso lavoro usando 0,42 kWh producono pezzi identici a partire da una materia prima identica: la differenza si risolve quasi interamente nell'architettura del motore, nell'envelope termico, nel circuito dell'aria compressa e nel modo in cui la macchina si comporta nei secondi in cui non sta effettivamente spostando nulla. Questo articolo descrive la fisica alle fondamenta di queste differenze, poi presenta un metodo aritmetico ripetibile che consente a un ingegnere dell'impianto di calcolare la riduzione annua in kilowattore di energia ottenibile passando da un processo di estrusione e formaggio idraulico a uno completamente elettrico, senza altro bisogno che del throughput annuale in chilogrammi e di un valore misurato della consumazione specifica di energia.

In tutto questo manuale, ogni risparmio è espresso in kilowatt-ora, percentuali, punti di indice o bandi relativi. Le strutture tariffarie diversificano enormemente tra le regioni, i tipi di contratto, i orari di utilizzo e i sistemi di tariffa in base alla domanda, quindi qualsiasi tentativo di specificare un risparmio monetario universale sarebbe disinformativo. Convertite i dati in kilowatt-ora in denaro utilizzando la struttura tariffaria del vostro contratto di approvvigionamento – il lavoro di ingegneria consiste nel ottenere i giusti valori in kilowatt-ora, e ciò è ciò che segue. Apollo, una fabbrica Wanplas situata a Zhangjiagang con più di venti anni di esperienza nella produzione di macchine di estrudazione a fusione calda e più di 4.000 macchine in servizio in oltre 90 paesi, ha costruito la sua serie Completamente elettrica specificamente in relazione ai meccanismi di perdita descritti di seguito, e i numeri utilizzati qui riflettono ciò che l'architettura servo-elettrica può realmente fornire nel 2026, piuttosto che il migliore dei casi pubblicitari.

Perché l'architettura della macchina è la variante di consumo energetico più importante in EBM.

Nel laminaggio ad estrusione attraverso un moggio, la macchina passa la maggior parte del ciclo senza svolgere attività meccanicamente impegnative. Il preestrusso gira ininterrottamente e produce il corpo, ma il movimento di compressione, la carrella che trasporta la matrice, l'attivazione del vitiatore e il movimento di rimozione di combustione sono tutti eventi di breve durata, ma di forte intensità, separati da intervalli di inerzia relativamente lunghi. Un ciclo tipico di cappa PET da 2 litri in una macchina a doppia stazione potrebbe durare da 14 a 22 secondi, dei quali gli atti di compressione e transferttramita della matrice occupano forse 2-4 secondi in totale. Tutto il resto consiste in estrusione, raffreddamento e rimozione della parte.

Questo profilo di carico è la ragione per la quale l'architettura della motrice domina il quadro energetico. Una pompa idraulica a variazione di volume deve continuare a girare a piena potenza per tutto il ciclo, indipendentemente dal fatto che un attuatore richieda flusso o no. Quando il flusso non è richiesto, il olio viene semplicemente disperduto attraverso una vana di sballo e l'energia viene convertita in calore che deve poi essere eliminata da un raffreddatore di olio - una seconda penalizzazione energetica appoggiata su quella precedente. Un sistema servo-idraulico riduce questo effetto variando la velocità della pompa in base alla richiesta, ma mantiene comunque un flusso minimo da standby e continua comunque a patire perdite di tassello e perdite di ventilazione attraverso valvole e guarnizioni. Una macchina completamente elettrica non accende praticamente nulla dai motori di fissaggio e di slittamento quando sono fermi, perché un motore servo ad un momento comandato e una velocità pari a zero consuma solo la propria elettronica di controllo e la corrente di tenuta.

Il secondo motivo per il quale l'architettura è importante è legato al calore. L'olio idraulico compresso attraverso una valvola di scarico si trasforma in calore, che viene scaricato nel circuito di raffreddamento dell'acqua. Il raffreddatore o la torretta di raffreddamento che lo elimina consuma elettricità in proprio. Un motore della pompa da 30 kW che spende il 60% del ciclo in bypass inietta circa 18 kW di carico termico nell'olio, che a un coefficiente di rendimento tipico del raffreddatore di 2,8 a 3,5 richiede ulteriori 5 a 6,5 kW di potenza del compressore per eliminarlo. Questa penalità in cascata è solitamente esclusa dalle misurazioni realizzate su un'unica macchina e è una delle principali ragioni per cui i risparmi misurati a livello di impianto derivanti dall'elettrificazione superano i risparmi predetti utilizzando solo i dati del modun davanti alla macchina.

Il terzo motivo sta nella qualità del controllo, che influisce indirettamente ma in modo tangibile sull'efficienza energetica. I motori elettrici e i raggi servo-elettromedicali mantengono profili di posizione e velocità molto più ripetitivi rispetto alle valvole idrodinamiche proporzionali, in particolare durante le fluttuazioni di temperatura derivanti da una lunga produzione. Una maggiore ripetibilità permette di regolare la spessore delle pareti dei pezzi con maggiore precisione, il che significa meno materiale per pezzo e quindi meno kg di materiale estruso ed arricchito per mille contenitori. L'energia per kg e i kg per pezzo sono due elementi distinti, e l'architettura completamente elettrica migliora entrambi simultaneamente.

Come le tre architetture di driver dell'EBM consumano effettivamente energia

Tre architetture di alimentazione dominano le macchine di estrusione con formaggio a bassa pressione installate nel 2026: pompe idrauliche di volume fisso, variabile o servoidrauliche e l'elettrico completo. Comprendere i meccanismi di dispersione individuali di ciascuna architettura è il presupposto per qualsiasi calcolo energetico affidabile, poiché ogni architettura fallisce in un posto diverso.

Idraulica di volume fisso: flusso costante, perdita costante

Il circuito idraulico classico dell'EBM utilizza una o più pompe a vano o a sincro scorrevoli di volume fisso alimentate da un motore a trazione continua a velocità costante, tipicamente una macchina a quattro poli che gira a circa

Il comportamento energetico segue direttamente dalla descrizione stabilita. Durante il fissaggio - i pochi secondi in cui il matriciario si chiude e si sviluppa la pressione di compressione - la pompa svolge un vero lavoro utile e il motore si avvicina alla sua potenza nominale. Durante i restanti 70-85% del ciclo, la pompa continua a girare, consumando potenza dell’asse per far spingere l’olio attraverso la valvola di scarico e trasformando quella potenza dell’asse in aumento della temperatura dell’olio. La potenza di stand-by misurata su un circuito del genere si aggira solitamente al 25-40% della potenza nominale del motore della pompa, e le macchine più vecchie con le pompe adatto sforate, i sigilli deteriorati e le impostazioni della valvola di scarico infastidite possono superare il 45%.

Le perdite di standby sono peggiori di quelle di campione. Moltissime aziende lasciano i motori idraulici in funzione durante i cambi di fase, i cambi di colore, i fermi programmati a breve termine e gli scambi di turno perché il riavviamento e il nuovo riscaldamento dell'olio richiedono tempo. Una macchina che effettua una vera produzione per 6200 ore all'anno potrebbe far funzionare l'unità di energia idraulica per 7000 ore. Queste 800 ore non produttive consumano effettive chilowatt-ore e producono zero kg, il che provoca un aumento del consumo energetico specifico senza apparire in nessun registro del processo.

Dislocazione variabile e idraulica a servo: migliore, ma ancora fluida

Un sistema servo-idraulico combina un motore servo a magneti permanenti con una pompa di cilindrata fissa o variabile e controlla il flusso modulando la velocità del motore anziché regolando l'accesso all'aria. Quando nessun attuatore richiede il flusso, il motore rallenta ad una velocità di standby bassa o si ferma completamente. La potenza in attesa scende solitamente al 5-12% della potenza del motore alla pompa nominale, un miglioramento sostanziale rispetto alla basi di cilindrata fissa.

Le perdite residue persistono in quattro punti. La perdita volumetrica attraverso le parti interne della bomba e le bobine delle valvole continua ogni volta che il circuito è sottoposto a pressione. La riduzione di pressione attraverso le valvole direzionali e proporzionali converte una parte di ogni azionamento in calore, anche quando il movimento è utile. La viscosità dell'olio cambia con la temperatura, quindi il circuito è solo al suo optimum di efficienza in una bandiera piuttosto stretta, di solito tra 40 e 55°C per un olio idraulico minerale di tipo ISO VG 46. Inoltre, le tarme, dove presenti, introducono la loro inefficienza di carica-dischargo.

Le perdite degli accumulatori meritano una particolare attenzione perché spesso vengono ignorate. Le macchine EBM assistite da accumulatori — comuni sui grandi apparecchi di classe ABLD che trattano contenitori da 20 L a 1500 L, dove deve essere fornito un volume elevato di materiali con tempi rapidi —, accumulano energia idraulica in un serbatoio pneumatico o un serbatoio a pistone e la rilasciano durante la fase di alta richiesta. L'efficienza del giro di previsione di questo serbatoio è solitamente del 85-92% in condizioni favorevoli, ma scende quando la pressione di pre-carico fluttua, quando il gas percola attraverso il serbatoio nel corso di mesi di utilizzo, o quando la scarica viene limitata per controllare la velocità. Una perdita del 10% nel giro di previsione su un accumulatore che gestisce una parte sostanziale della domanda energetica massima della macchina non è trascurabile, e la perdita è invisibile senza strumentazione dedicata.

Tutto in elettricità: coppia solo quando è necessaria

Una macchina di estrusione con formaggio girante completamente elettrica sostituisce completamente il circuito idraulico. L'unità di pignolo viene motiva da un motore servo che agisce attraverso un meccanismo di bilancia o un dispositivo a getto-ingreato e a testa rasata. L'ago dell'estrusore è a comando servo o motore ac ad alta efficienza tramite un cambio diretto o a bassa scala invece che tramite un motore idraulico. La trave di trasporto, l'inserimento del pin di estrusione, l'usura del filetto e il trasferimento della produzione vengono gestiti da assi servo aggiuntivi o attuatori elettrici compatti.

La caratteristica energetica principale consiste nel fatto che un asse servo in movimento richieda solo corrente di mantenimento e perdite elettriche della elettronica di azionamento. In una macchina in cui l’unità di fissaggio è meccanicamente bloccata nella posizione chiusa grazie alla geometria di un oscillatore, anche la corrente di mantenimento è praticamente zero perché l’oscillatore porta al gruppo di fissaggio la forza di compressione meccanicamente piuttosto che tramite il motore. In una macchina completamente elettrica EBM, la corrente di standby misurata sulla parte di movimento è comunemente inferiore al 2% della potenza di movimento collegata, a fronte del 25-40% del equivalente ausiliario a velocità fissa.

450 giri/min. La pompa fornisce una quantità definita di olio per giro indipendentemente dalla domanda. La pressione del sistema viene regolata da una valvola di scarico, e il flusso in eccesso ritorna al serbatoio attraverso quella valvola.

Quello che in una configurazione completamente elettrica non cambia è la richiesta di riscaldamento. I riscaldatori del cilindro, dei capi di foratura e del giunto o della pinza di fuoco consumano potenza resistiva indipendentemente dal tipo di trazione. In nessun caso cambia la domanda di aria compressa, di acqua di raffreddamento o di equipaggiamento accessorio. Comprendere i confini essenziali è essenziale per impostare aspettative realistiche, e questo è il motivo per il quale il dislivello percentuale nel paragrafo successivo è più importante di qualsiasi dichiarazione a fumo per le uno.

Un altro beneficio, meno discusso, è il frenamento regen-erativo. Quando un'unità di fissaggio controllata da servo muove una massa in movimento alla fine di un movimento, il motore funge da generatore. Sugli impianti con un bus alternativo comune, quell'energia recuperata è disponibile per altri assi sullo stesso bus invece che essere dispersa in un resistore di frenata. Su una macchina dotata di più assi coordinati e un bus correttamente progettato, da 3 a 8 percenti dell'energia di movimento possono essere recirculati internamente. Questo è un numero modesto isolatamente ma si accumula su milioni di cicli all'anno.

Caratteristica	Hidraulica di volume fisso	Pompa a servo idraulica	Completamente elettrica
Potenza di riposo come percentuale della potenza di movimento nominale	25–40% (unità affaticate fino al 45%).	5–12%	Under 2%
Perdite di risparmio durante i fermi e le modifiche del mastro	Alto — unità di potenza solitamente in funzione	Medio — motore a rotazione dinamica o in standby.	Tabella 1: Caratteristiche energetiche delle diverse architetture di alimentazione
Perdite del percorso a ciclo completo dell'accumulatore (quando è presente)	Molto basso — i motori sono spenti, solo i riscaldatori	8-15%, con una variazione delle condizioni di carico precedente	Non applicabile – nessuna deposito idraulico
Limitazione della valvola e perdite di fuoriuscita	Alto	Medium	Nessuno
Calore spento ceduto al circuito di raffreddamento	alto – necessaria la presenza di una pompa a olio dedicata	Medio – raffreddatore per oli di piccole dimensioni	Basso — solo ventilazione del gabinetto di alimentazione
Ricupero energetico durante la decelerazione.	Nessuno	Limited	3–8% dell'energia cinetica grazie al condividere dell'alimentazione CC (onde di corrente continua)
8-15% dell'energia accumulata	0,65-0,90	0,50-0,70	0,35-0,55
Ripetibilità del movimento di sblocco e dei carrelli.	Medium, fluttua con la temperatura dell'olio	Good	eccellente, indipendente dalla temperatura
Livello di rumore nella sezione della macchina	Alto	Medium	Basso
Adattabilità ad ambienti puliti e per la produzione farmaceutica	Basso — rischio di nuvole di olio e perdite.	Medium	Alta – nessun fluido idraulico presente
Burro di manutenzione (fluido, filtri, guarnizioni)	Alto	Medium	Basso
Bando di spese relative sostenibili	Basso	Medium	Alte a Premium

Dove finiscono i Kilowatt-ora: suddivisione dell'energia per percentuale

Prima di poter calcolare le risparmi, la baseline deve essere disgregata. Una cella di estrusione e formaggio a tornacqua non è una singola carga; è un conglomerato di carichi con comportamenti ben diversi, e l'elettrificazione attacca direttamente soltanto uno di essi. I percentuali riportati di seguito rappresentano la distribuzione tipica misurata nelle celle di EBF di media dimensione che producono contenitori in plastica PE, e devono essere considerati come un modello di partenza che deve essere sostituito dai propri dati sottometratizzati quando tali dati esisteranno.

Riscaldamento dell'estrusione e plastificazione: dal 35 al 45%

Questo è il blocco singolo più grande e è in gran parte indipendente dalla configurazione. Comprende le bande riscaldanti del barattolo, i riscaldatori della testa di stamping, i riscaldatori dell'adattatore e dello schiacciatore, nonché il lavoro meccanico svolto dalla vite dell'estrusore per tagliare e trasportare la fusione. In un estrusore a singola vite ben impostato, con un rapporto L/D di 25 a 30:1, che tratta l'HDPE, una parte significativa dell'entalpia necessaria per portare la resina da temperatura ambiente a una temperatura di fusione compresa tra 175 e 210°C proviene nella realtà dal dilamento viscoso piuttosto che dalle bande riscaldanti. Una volta raggiunto l'equilibrio nella cavità, i cycle di riscaldamento delle zone centrali e anteriori spesso scendono al di sotto del 20%, e sulle vite ad alto dilamento le zone anteriori possono richiedere il raffreddamento anziché il riscaldamento.

L'entalpia teorica necessaria per riscaldare e sciogliere il HDPE da 25 °C a 200 °C è di circa 0,19 a 0,22 kWh/kg, considerando la capacità di calore specifica di circa 2,3 kJ/kg·K in stato solido, il calore di fusione di circa 200 a 230 kJ/kg e la capacità di calore specifica dello stato in misura. Qualsiasi energia di estrusione misurata superiore a circa 0,25 kWh/kg rappresenta quindi inefficienza: la radiazione dalle superfici dei tamburi nudi, la conduzione al telaio, le bande riscaldanti eccessivamente grandi che girano contro il raffreddamento attivo o una geometria del getto che genera molto più calore di discontinuità di quello necessario al processo e che richiede quindi il raffreddamento del tamburo per eliminarlo.

movimento di compressione e trasporto della matrice: dal 15 al 25%

Questo è il blocco che l'elettrificazione attacca direttamente. Comprende l'apertura e la chiusura delle matite, l'adeguamento della forza di ancoraggio durante il frangiflussi e il raffreddamento, il transito del carrello sulle macchine a ingranaggi e l'azione del timone di frangiflussi o del timone di calibrazione. In un motore idraulico di volume fisso questo blocco è aumentato dalle perdite di scorrimento descritte anteriormente; in una macchina completamente elettrica diminuisce notevolmente perché l'energia viene consumata solo durante il movimento effettivo. In pratica, passare da un motore idraulico di volume fisso a una macchina completamente elettrica riduce di solito questo blocco del 55 al 75%.

Modalità di attesa dell’unità di potenza idraulica: 10-20 per cento

In una macchina completamente elettrica questo blocco è sostanzialmente zero. In una macchina idrodinamica a volume fisso è uno dei maggiori sprechi evitabili nell'intera impianta e non è visibile ai funzionari perché la pompa emette lo stesso rumore sia che stia lavorando che no. In una macchina servohidraulica normalmente costituisce tra il 3 e il 7 %. Poiché il presente blocco svanisce completamente con l'elettrificazione, e non semplicemente si riduce, è il principale fattore che determina la riduzione percentuale riportata.

Lunga banda SEC, contenitori in polietilene (kWh/kg)

Aria d'impilatura, aria prematura d'impilatura, spazzatura e azione pneumatica formano insieme un blocco che non viene toccato da un motore completamente elettrico. L'energia viene consumata nella casa del compressore e non nella macchina, motivo per cui le misure svolte all'accesso alla macchina sottovalutano realmente l'occupazione spaziale della cella. Nel paragrafo otto viene trattato il blocco in dettaglio.

Aire compresso per il gonfiaggio: 10 a 20 percenti

L'evaporazione del fusione, l'evaporazione dell'olio nelle macchine idrauliche, l'evaporazione della parte di accensione dell'espeditore e l'evaporazione della zona del cilindro si avvalgono dei circuiti di acqua raffreddata e di acqua della torre. La potenza del compressore del riscaldatore, la potenza della pompa e la potenza del ventilatore della torre per la refrigerazione fanno parte di questo blocco. L'elaborazione elettrica riduce indirettamente questo blocco eliminando la richiesta di raffreddamento dell'olio, solitamente del 15% al 30%.

Utensili accessori: da 5 a 10%

Trasportatori di materiale e carrelli aspirazioneti, secchiuri desumidificatori quando vengono lavorati materiali idroglessi come PA, PC o PETG, alimentazione centrale, granulatori di riciclo con flash, trasportatori di estrazione, tester di perdite e postazioni di trimmino. Questo blocco è architettura-indipendente ma spesso sovra-dimensionato. In particolare i granulatori di flash sono spesso lasciati in funzione ininterrottamente anche quando sono necessari solo in modo intermitente.

Tabella 2: distribuzione dell'energia in una cella EBM a configurazione del motore

Blocco energetico	Intervallo tipico di contributo	Hidraulico fisso (indice, referenza 100)	Servo a bomba idraulica (indice)	Tutta elettricità (indice)
Cottura per fusione and plasticising	35–45%	40	40	38
Motion del bloccare e del stampo	15–25%	20	13	7
riserva e bypass del recipiente di alimentazione idraulica	10–20%	15	15	38
Aria compressa per la ventilazione e l'inizializzazione	10–20%	14	14	14
Sistema di raffreddamento dell'acqua (moldi, olio, barili)	8–15%	11	9	8
Utensili accessori (asciugatura, trasporto, granulazione)	5–10%	7	7	7
Indice totale delle celle	100%	107 (lieto di basi impostato a 100 dopo la normalizzazione)	88	74

Normalizzando la colonna di dislocazione fissa a un indice di 100, si ottiene un indice servohidraulico di circa 82 e un indice completamente elettrico di circa 69, che corrisponde a riduzioni rispettivamente del 18 percento ed del 31 percento al confine della cella completa. Osserva che questi numeri relativi alla cella completa sono più conservativi rispetto a quelli relativi al solo macchinario che spesso sono riportati, proprio perchè comprendo l'aria compressa e gli ausiliari che l'eletricizzazione non migliora. Quando si confrontano le offerte da parte dei fornitori, assegurarsi sempre in che limite si riferisce una ritenuta risparmio.

Consumo specifico di energia: il parametro che attraversa le fabbriche

Il consumo specifico di energia, abbreviato SEC e espresso in kilowatt-ore per chilogramma di prodotto completo, è la sola metrica energetica che sopravvive a un cambio di scala della macchina, dell'assortimento di prodotti, del programma di turni o del Paese. La potenza in kilowatt non dice nulla senza la durata. Le kilowatt-ore annuali non dicono nulla senza la produzione. Il SEC normalizza entrambi e permette di confrontare una linea di bottiglie di shampoo da 200 ml con una linea di bidoni da 20 litri su una base attendibile.

Definire precisamente la misura

L'ESI viene calcolata come energia elettrica totale consumata in un periodo definito, divisa dalla massa del prodotto vendibile prodotto durante lo stesso periodo. Tre decisioni definitorie devono essere espresse e mantenute costanti:

• Confine di misurazioneNiente più che la scatola terminale della macchina, la macchina con assistenziali dedicate o l'intera cella, inclusa un allocazione proporzionale dell'aria compressa e dell'acqua fredda. Tutti questi approcci sono validi; non è permesso mescolarli.
• Basato sulla massaKg di resina estrudenti o kg di prodotto finito vendibile dopo il rimozione del calore e l'eliminazione di prodotti non conformi. Il secondo è un criterio onesto, perché il calore riciclato e refedellato ha già consumato energia di fusione una volta. In una confezione tipica con un taglio del fiore e un moler, il calore può rappresentare dal 15 al 40% della massa estrudente, quindi i due criteri possono differire per un fattore superiore a uno.
• Finestra di tempoUna sola ora di produzione stabile, un'intera turnazione o un mese costante. Le finestre mensili catturano i partenze in esecuzione, le variazioni dei modelli e i periodi di inattività e, di conseguenza, danno il numero che effettivamente spiega la lettura del contatore.

La convenzione utilizzata in tutto questo articolo è la seguente: confine della cella completa esclusa la produzione di aria compressa, base di numeri in massa del prodotto finito vendibile, finestra mensile. È la convenzione più utile per la programmazione annuale del budget, in quanto si moltiplica direttamente contro il tonnellaggio delle vendite.

Bande di riferimento per i contenitori in PE

Nel vasto bacino delle macchine per tecnologia di stiro a scaglio, il consumo di energia relativa alle bottiglie in HDPE e LDPE da 200 ml a 20 L si colloca in bande di valori più o meno coerenti. Una macchina idraulica di una generazione più vecchia, di capacità fissa, che funziona a fattore di carico moderato con un flacone non isolato, misura in genere 0,65-0,90 kWh/kg. Una macchina idraulica ben mantenuta con una pompa di capacità variabile e un flacone isolato misura 0,50-0,70 kWh/kg. Una macchina elettrica moderna, correttamente dimensionata per il prodotto e operante con un fattore di carico adeguato, misura 0,35-0,55 kWh/kg.

Il materiale è importante quanto la macchina. Il PP richiede una temperatura di fusione leggermente superiore rispetto al HDPE e ha un'infusione di calore più alta, aumentando il SEC di circa il 5-10%. Il PVC rigido si tratta a una temperatura di fusione inferiore, tipicamente 165-185°C, ma richiede una gestione del taglio molto accurata e spesso velocità di alimentazione più basse, che possono aumentare il SEC in entrambe le direzioni. Le resine di ingegneria come il PC e il PA aggiungono una quota di asciugatura che può contribuire con 0,05-0,12 kWh/kg da sola e il PC richiede temperature di fusione ben superiori a 250°C. Quindi qualsiasi riferimento al SEC deve dichiarare il materiale.

L'aritmetica fondamentale

Il calcolo annuale dell'elettrosmog è ridotto ad una singola espressione:

Consumo di energia elettrica annuale (kWh) = Consumo energetico specifico (kWh/kg) × Prodotto vendibile annuo (kg)

La risparmio derivante dalla modifica dell'architettura è:

kWh annui risparmiati = (base di SC1 – SC completamente elettrica) × produttività annua (kg)

L'eleganza di questa formulazione sta nel fatto che non è necessario assumere alcun dato su tempo di ciclo, numero di macchine, schema di turno o utilizzo. Tutti questi dati sono già incorporati nell'SEC misurata e nella tonnellata annuale conseguita. Il lavoro dell'ingegneria consiste nel misurare in modo onesto l'SEC di partenza e nel stabilire un obiettivo di SEC difendibile per la macchina da sostituire, non nella stessa aritmetica.

Ore di funzionamento annuale e fattore di carico: costruzione del modello di servizio

Nonostante il metodo SEC non richieda un modello per le ore per calcolare il risparmio, un modello per le ore è essenziale per due altri scopi: la dimensionazione dell'infrastruttura elettrica e la comprensione del motivo per cui due impianti con macchine identiche registrano valori di SEC diversi.

Tre modelli standard di cambio

Una linea a due turni che funziona cinque giorni a settimana con le festività legali raggiunge generalmente dall'1.800 all'1.900 ore previste all'anno, di cui forse dall'1.500 all'1.600 ore produttive dopo i cambi di stampi, i cambi di colore e la manutenzione. Una linea a tre turni che funziona cinque o sei giorni alla settimana raggiunge dalle 6.000 alle 7.000 ore previste, con 5.300 a 6.300 ore produttive. Una linea di produzione genuine e continua che opera sette giorni con i blocchi di manutenzione programmati raggiunge circa 8.000 ore previste, con 7.200 a 7.600 ore produttive.

Il rapporto tra le ore produttive e le ore programmate è quello in cui le architetture idraulica e elettrica divergono in modo deciso. Durante le 400-600 ore non produttive in un anno a tre turni, un unità di potenza idraulica di portata fissa che rimane attivata continua a extraire il 25-40% della sua potenza nominale mentre non produce nulla. Una macchina completamente elettrica nello stesso stato aspira solo la potenza di riscaldamento del barile, che può essere ridotta del 30-50% utilizzando un setback di temperatura di standby di 40-60°C sotto la temperatura di processo. Questo è il meccanismo mediante il quale l'elettrificazione migliora il SEC di più di quanto suggerirebbe l'aritmetica di blocco del movimento puro.

Fattore di carico e conseguenze

Il fattore di carico è il rapporto della potenza effettiva media di aspirazione rispetto alla carico della macchina. Le celle ideali di EBM operano a fattori di carico di 0,55-0,85. Una macchina dimensionata generosamente per un prodotto a contenitori di grandi dimensioni, ma che attualmente opera contenerrini di piccole dimensioni, si trova nell'estrema parte inferiore; una macchina che funziona alla sua uscita nominale di estrusione con una serie completa di stampi si trova nell'estrema parte superiore.

Il fattore di carico influisce asimmetricamente sulle macchine idrauliche e elettriche. Una pompa idraulica a basso fattore di carico gire ancora a piena velocità, pertanto la perdita di scarto rimane costante in termini assoluti mentre l'uscita utile diminuisce – il SEC peggiora rapidamente nel momento in cui il fattore di carico scende. Un sistema servo-elettro in basso fattore di carico semplicemente consuma meno corrente, quindi il suo SEC decresce solo gradualmente. In pratica, a un fattore di carico di 0,55 il vantaggio SEC dell'architettura completamente elettrica rispetto allo scambio idraulico di dislocamento fisso si amplia a 45-55%, mentre a un fattore di carico di 0,85 si ristringe a 25-32%. Gli impianti con ordini volatili e frequenti cambiamenti di prodotto quindi beneficiano in modo disproporzionato dell'elettrificazione.

Tabella 3: ore di operatività e fattore di carico

Scheda di cambio	Ore programmate all'anno	Ore di produzione	Ore di allestamento non produttive	Fattore di carico tipico	Sanzione SEC relativa alla Hydraulic
Due turni, cinque giorni	3,800–4,200	3.300–3.700	400–600	0,55-0,70	Alto (riavviamenti frequenti, periodo di inattività lungo)
Tre turni, cinque o sei giorni	6.000–7.000	5.300–6.300	500–800	0,65–0,80	Medium
Continuo, sette giorni	7.800-8.200	7,200–7,600	300–600	0.75–0.85	Basso (ma assolutamente più grande in kWh)

Calcolo esemplificativo: riduzione di kWh a 500, 1500 e 3000 tonnellate all'anno

Il seguente calcolo applica il metodo SEC a tre dimensioni della fabbrica che coprono la maggior parte delle operazioni di trafiatura indipendenti. Tutti i valori sono in kWh e percentuali. Non ci sono valori monetari, poiché le strutture tariffarie variano a livello regionale, contrattuale, per il caricamento della domanda e per il periodo di utilizzo - applicare la propria struttura tariffaria a questi valori in kWh per ottenere un risultato finanziario pertinente all'accordo di fornitura.

Definizioni del caso

Tre coppie basale/obiettivo sono valutate in ciascuno dei livelli di output, rappresentando la spinta reale degli effetti:

• Caso conservativo:livello di partenza: 0,60 kWh/kg (in un sistema servo-idraulico gestito in modo adeguato) migliorando a 0,50 kWh/kg. Miglioramento: 0,10 kWh/kg, o 16,7 percento
• Caso tipico:valore di partenza 0,70 kWh/kg (in un parco mezzi composto da macchine hidrauliche di età variabile) che si migliora a 0,45 kWh/kg. Miglioramento pari a 0,25 kWh/kg, vale a dire un 35,7 percento
• I migliori scenari: basline 0,9 kWh/kg (un parco di vecchia tecnologia a scarso fattore di carico con barili non innescati) migliorando a 0,35 kWh/kg. Miglioramento 0,55 kWh/kg, ovvero 61,1%.

Tabella 4: Riduzione annuale di kWh in tre livelli di uscita

Annual Output	Caso	SEC a base (kWh/kg)	SEC elettrica (kWh/kg)	kWh annui di base	kWh elettrici annui	kWh risparmiati annualmente	Reduzione	Indice (base = 100)
500 t/a (500.000 kg)	Conservativo	0,60	0.50	300.000	250.000	50.000	16,7%	83,3
500 t/a	Tipico	0,70	0,45	350,000	225.000	125,000	35,7%	64,3
500 t/a	Caso migliore	0,90	0,35	450.000	175.000	275.000	61,1%	38.9
1.500 t/a (1.500.000 kg)	Conservativo	0,60	0.50	900,000	750.000	150.000	16,7%	83,3
1.500 t/a	Tipico	0,70	0,45	1.050.000	675.000	375.000	35,7%	64,3
1.500 t/a	Caso migliore	0,90	0,35	1.350.000	525.000	825.000	61,1%	38.9
3,000 t/a (3,000,000 kg)	Conservativo	0,60	0.50	1.800.000	1,500,000	300.000	16,7%	83,3
3.000 t/a	Tipico	0,70	0,45	2.100.000	1.350.000	750.000	35,7%	64,3
3.000 t/a	Caso migliore	0,90	0,35	2.700.000	1.050.000	1.650.000	61,1%	38.9

Leggere correttamente la tabella

Dall’analisi emerge tre osservazioni: in primo luogo, la percentuale di riduzione è indipendente dalla scala − dipende solo dall’abbinamento SEC, non dal tonnellaggio. Un impianto da 500 tonnellate e uno da 3.000 tonnellate raggiungono la stessa percentuale; le kilowattore dell’enorme differiscono solo. In secondo luogo, il risparmio assoluto scala-lineemente con il tonnellaggio, cosa che significa che la logica di recupero del costo favorisce fortemente i impianti a elevata occupazione. In terzo luogo, lo spread tra i valori conservativi e quelli ideali è di un fattore5,5, motivo per il quale la misurazione di partenza è molto più importante della specificazione di obiettivo. Un impianto che si basa su una misurazione di partenza del 0,70 kWh/kg quando il valore reale è 0,85 kWh/kg sottostima il suo risparmio di oltre la metà.

Una verifica intermediaria utile è il numero di macchine. Una singola macchina di medio ​​dimensionamento che produce contenitori HDPE da 2 l a una velocità di 45 kg all'ora e che funziona 6.000 ore produttive all'anno produce circa 270 tonnellate di massa estrusa. Dopo la deduzione del flash che lascia il processo sotto forma di prodotto vendibile ad un rendimento forse dello 78%, l'output vendibile è di circa 210 tonnellate. Nel caso tipico, questa sola macchina risulta responsabile di circa 52.500 kWh di risparmio annuale. Una impianto composto da sette macchine di questo tipo si avvicina quindi alla fascia di 1.500 t/a indicata nella Tabella 4.

Variabili di processo che determinano il consumo energetico specifico

L'acquisto di una macchina completamente elettrica determina un nuovo livello, ma le impostazioni del processo determinano dove la linea si trova attualmente in funzione. Le seguenti variabili hanno un'influenza misurabile maggiore sulla SEC e la maggior parte può essere regolata senza spesa capitale.

Temperatura di fusione e profilo della temperatura

Per i contenitori HDPE, una finestra di temperatura di fusione di 175-210°C comprende quasi tutti i lavori commerciali. Operando a 205°C quando 185°C producesse un parison accettabile consuma energia due volte: una volta nei riscaldatori e nel lavoro di taglio necessario per raggiungere la temperatura più alta, e una seconda volta nel circuito di raffreddamento che deve eliminare l'etanzia in eccesso prima che il pezzo possa essere ejectato. Ogni incremento in temperatura di fusione di 10°C consente di consumare circa 0,005-0,008 kWh/kg sul lato del riscaldamento e incrementa il tempo di raffreddamento del 3-6%, il che riduce la produzione e quindi aumenta ulteriormente il SEC.

Un profilo di temperatura aumentata del cilindro – più fresco nella zona di alimentazione, più caldo verso la testa del dies – consuma generalmente meno energia totale rispetto a un profilo uniforme, perché permette al lavoro di taglio di fare il fusione nella zona di compressione invece che di forzare la condundanza dalla parete del cilindro. Il raffreddamento della gola di alimentazione deve essere impostato solo quanto necessario per prevenire il formarsi di un ponte, di solito tra i 20 e i 35°C per PE; il raffreddamento eccessivo della bocca di alimentazione combatte direttamente gli altri riscaldatori del cilindro.

Screw Speed, L/D Ratio and Compression Ratio

La geometria del dente determina l'equilibrio tra riscaldamento da taglio e riscaldamento da condotta. Un estrusore ad un unico dente con un rapporto L/D compreso tra 25 e 30:1 e un rapporto di compressione compreso tra 2,5 e 3,5:1 è la configurazione standard per il termoformaggio a gara di polietilene e, all'interno di questo intervallo, un dente a barriera dotato di una sezione di mescolamento consegnerà in genere un SEC inferiore del 8-15% rispetto ad un dente convenzionale a tre zone alla stessa uscita, poiché ottiene l'omogeneità della fusione a una temperatura inferiore.

La velocità dell'aletta dovrebbe essere impostata per ottenere il tempo di scorrimento richiesto alla più bassa velocità praticabile. Se l'aletta è corsa a velocità elevata e poi regolata con un pompaggio della fusione o un dente ristrettivo, il potenziale motore viene trasformato in calore, che il raffreddamento del barile svuota, creando una pura perdita. Nel caso in cui sia installata una pompa di fusione o una pompa a denti, questa dovrebbe essere utilizzata per stabilizzare la pressione finale, e non per compensare una velocità eccessiva dell'aletta.

Giacche di isolamento per acqua sotto pressione

Le superfici nere degli ortaggi a 190-210 °C irradiano e convogliano in modo continuo nella bassa macchina. Il montaggio di giacche di isolamento rimovibili sui cilindri e sulle teste dei stampi riduce l'energia degli incandescenti del 15-25%, con il numero maggiore che si applica alle macchine presenti in saloni con flussi d'aria o condizionati. I benefici secondari sono altrettanto preziosi: temperature di zona più stabile, riscaldamento più rapido da freddo, temperatura ambiente più bassa intorno alla macchina e riduzione del rischio di arrossamento per gli operatori. La difficoltà di implementazione è scarsi, e questa misura riguarda ugualmente le macchine idrauliche e completamente elettriche.

Temperatura dell'acqua di raffreddamento del molde

L’acqua di raffreddamento per la forniatura nei batterie 8-15 ºC è standard per i contenitori HDPE. Ogni grado più fresco ritarda il tempo di raffreddamento ma aumenta la potenza del compressore del raffreddatore di circa 2–3% per grado. Il valore ottimale non è la temperatura più fredda possibile, ma la temperatura più alta che soddisfa il target di tempo di ciclo senza causare problemi di contraccolor o ovalità. Molte fabbriche funzionano con l’acqua raffreddata a 7 ºC per convinzione, invece che a 12 ºC. In questo modo perdevano 10-15% dell’energia del raffreddatore senza ottenere un vantaggio.

Il flusso è almeno tanto importante quanto la temperatura. Il flusso turbolento nei canali di raffreddamento, caratterizzato da un numero di Reynolds superiore a circa 4000, trasferisce il calore molte volte più efficacemente del flusso laminare. I canali scaleati o parzialmente bloccati costringono il raffreddattore a compensare con una temperatura di alimentazione inferiore. La desalinizzazione annuale dei circuiti di raffreddamento dei modelli è una misura di bassa difficoltà e medio risparmio che le stazioni di produzione rimandano di routine.

Faseggiamento della pressione dell'aria e recupero Venturi

L'aria di spinta viene spesso fornita a una sola pressione elevata compresa tra 8 e 10 bar, quando il processo richiede tale pressione solo durante l'inflazione iniziale. Combinando la fornitura (un impulso breve a alta pressione per formare il contenitore contro la superficie del matrone, seguito da una spinta di mantenimento inferiore di 4-6 bar durante il raffreddamento) si riduce del 20-35% la massa di aria consumata per parte. Quando i controlli della macchina consentono di regolare in modo indipendente le pressioni di spinta pre- e post-inflazione, questo significa un cambio di impostazione piuttosto che un cambiamento del hardware.

La recuperazione dell'aria porta ulteriori vantaggi. Un sistema di recupero basato sui venturi o reattori recupera l'esaurimento da ciascun ciclo di soffiaggio e lo restituisce a un reattore di pressione intermedia che alimenta consumatori pneumatici di bassa pressione, come cilindri, tubi e implanti di partenza. Si possono ottenere tassi di recupero del 20-40% del volume di aria di soffiaggio su macchine con grandi volumi di contenitori. Perchè la generazione di aria compressa è una delle conversioni energetiche meno efficaci in qualsiasi impianto — in genere solo il 10-15% dell'energia di input del compressore finisce con un lavoro pneumatico utile — ogni metro cubo non generato vale più volte il suo valore apparente.

Controllo del spessore delle pareti e materiale per pezzo

Il controllo dello spessore delle pareti del parison, sia mediante un attuatore di giunzione da die idraulico sia mediante un programmatore multi-punte del servo-elettrico, determina direttamente quante grammi vanno in ciascun contenitore. Il passaggio da un programma di spessore delle pareti di 20 punti a uno di 100 punti permette di ridurre il peso della parte di circa il 3-8% mantenendo le prestazioni per carico pieno e prova di caduta. Dato che il SEC è espresso per chilogramma, le parti più leggere non riducono il SEC — ma riducono il totale di kg annui, quindi riducono anche il totale di kWh annui in proporzione. Un leggero di 5% su una pianta di 1 500 t/a elimina 75 tonnellate di throughput e, a 0,45 kWh/kg, circa 33 750 kWh all'anno, completamente indipendentemente dalla questione dell'architettura del moto.

Aria compressa: la parte più silenziosa della “scoperta energetica” dell'EBM

Qualsiasi programma energetico che si ferma alla cassetta di raccolta dell'apparecchiatura catturera soltanto una parte della riduzione disponibile. L'aria compressa viene generata in modi centralizzato, misurata in modo centralizzato e quindi raramente attribuita all'apparecchiatura che la consuma, motivo per cui rimane una grande carenza non gestita nelle fabbriche di termoformaggio.

Sanzione per conversione

La produzione di aria compressa a 7 bar di pressione richiede circa 6-7 kW di potenza di trasmissione per metro cubo di aria libera disposta nell'ora su un compressore ad anello ben mantenuto, raggiungendo circa 8 kW su apparecchi a pistone o quando i filtri dell'ingresso sono inservibili. Di questo input, solo una piccola parte viene recuperata come lavoro meccanico al punto di utilizzo; il resto si trasforma in calore all'interno del compressore e in calo di pressione nella rete di distribuzione. Per questo motivo un metro cubo di aria compressa risparmiato alla macchina vale molto di più dell'energia risparmiata da un motore elettrico.

Falitta

Le perdite di aria compressa in un'impianto di plastica non gestito sono generalmente superiori al 20-35% del totale volume generato. Gli impianti di aiuffaggio soffiato sono all'estremo del percorso di tale range a causa del numero di coppie di connessione rapida, delle unioni rotanti delle pinze di aiuffaggio montate sul carro e dei cilindri pneumatici sottoposti a un continuo ciclo. Un unico orifcio di 3 mm a 7 bar comporta una perdita dell'ordine di 0,5 normali cubicidi al minuto, il che a 6,5 kW per cubicidi al minuto corrisponde a circa 3,2 kW tratti continuamente - circa 25.600 kWh l'anno per 8000 ore. Le sorveglie di detezione di perdite ad ultrasuoni condotte due volte all'anno, con un programma di riparazione etichettato, sono tra le misure di ritorno più elevato e di difficoltà inferiore disponibili.

Gestione della banda di pressione.

Ogni riduzione di 1 bar di pressione nella rete riduce l’alimentazione del compressore di circa il 6-8%. Molti impianti EBM alimentano interamente la testa di aria compressa a 8 o 9 bar perché una macchina ha bisogno di aria compressa a alta pressione, mentre un booster dedicato per tale macchina consentirebbe alla stessa testa di ridurre la pressione a 6 bar. La divisione della rete in una testa di bassa pressione per l’attivazione e il trasporto e un ramo di alta pressione per l’aria espulsa è una misura di difficoltà media con rendimenti sostanziali e permanenti.

Recupero di calore dalla casa del compressore

Compresi tra il 70 e il 90%, l'energia di ingresso del compressore può essere recuperata sotto forma di calore di bassa qualità nel flusso di aria raffreddata o di acqua di raffreddamento. In climi con una stagione di riscaldamento o in impianti con una richiesta di acqua calda per lavabo o pre-siccatura della resina, la ripresa di questo calore sostituisce l'uso di altre fonti di energia. Questo non riduce i valori del contatore di elettricità per l'aria compressa, ma riduce l'energia totale del sito, che è il numero che conta per la rendicontazione delle emissioni di carbonio.

Misure di rendere ostico e di aggiornamento rilevanti per i risparmi e per la difficoltà

Non tutte le piantane possono sostituire la loro flotta. Il seguente tabellone classifica le misure pratiche disponibili per un'operazione di estrusione a stoccata esistente per la banda di risparmio tipica e la difficoltà di implementazione, consentendo la costruzione di un programma graduale. La difficoltà è classificata in basso, medio o alto in base al tempo di fermo necessario, alla complessità di ingegneria e alla necessità di contractor esterni. L'intensità della dotazione è espressa come una gamma relativa piuttosto che come un cifra.

Tabella 5: misure energetiche, bandi di risparmio e difficoltà di implementazione

Measure	Attacco al blocco energetico	Risparmio medio	Difficoltà di implementazione	Banda di intensità del capitale
Rilevamento e riparazione delle perdite di aria compressa mediante ultrasuoni	Aria compressa	10–25% di energia aerica.	Basso	Basso
Abbigliamenti isolanti per la testa di barile e matrici	Cottura per fusione	Il 15–25% dell'energia del riscaldatore.	Basso	Basso
Riduzione della temperatura di standby durante i fermi	Cottura per fusione	30-50% dell'energia del riscaldatore in standby	Basso	Basso
Ottimizzazione della impostazione della temperatura dell'acqua fredda (da 8 a 12°C quando il ciclo lo consente).	Acqua di raffreddamento	8-15% dell'energia del raffreddamento	Basso	Basso
Stagionamento della pressione dell'aria di soffiatura (spiegazione in seguito)	Aria compressa	20–35% del volume di aria compressa libero	Da basso a medio	Basso
Programma di smantellamento del canale di raffreddamento dei stampi	Acqua di raffreddamento	5–12% dell'energia del dispositivo di raffreddamento	Da basso a medio	Basso
Controllo sottostazione e strumenti di visualizzazione di livello dei turni.	Tutti i blocchi (disattivazione)	3–8% comportamentale	Medium	Da basso a medio
Installazione di una chiave ostacola con sezione di miscelazione.	Estrusione / plastificazione	8-15% dell'energia di strisciazione	Medium	Medium
Aria compressa network pressure split (low / high headers)	Aria compressa	6-8% per bar ridotti	Medium	Medium
Ricupero dell'aria di soffiatura per il reattore intermedio	Aria compressa	20–40% dell'aria compressa recuperata	Da medio ad alto	Medium
Ammodernamento della pompa servo su unità di energia idraulica esistente	Standby idraulico e movimento	15–30% di energia della macchina.	Da medio ad alto	Da medio ad alto
Driveregistri a variabili velocità per i chiller e le pompe di raffreddamento	Acqua di raffreddamento	15-30% dell'energia dell'impugnatore	Medium	Medium
Aggiornamento del controller della spessore della parete di parison in punti multipli.	Totale peso complessivo acquisito (in kg)	3-8% di materiale e di energia di adattamento	Da medio ad alto	Da medio ad alto
Sostituzione totale con una macchina completamente elettrica EBM.	Movimento, stato di gestione, raffreddamento dell'olio	25–45% dell'energia cellulare (fino al 60%, rispetto al vecchio sistema con flusso fisso)	Alto	Alte a Premium
Ripresa del calore del compressore per produrre acqua calda	Energia totale del sito	70-90% del calore del compressore recuperabile	Alto	Da medio ad alto

Una regola di sequenziamento sensata è quella di completare ogni misura di difficoltà bassa prima di impegnarsi in una di difficoltà alta, per due motivi. In primo luogo, le misure di difficoltà bassa normalmente consentono una riduzione complessiva del 10-18%, con un minimo disordine. In secondo luogo, e più importante, riescono a porre l'apparecchio alle basi. Substituire una macchina mentre il sistema di gas compresso scappa per il 30% e i contenitori non sono isolati rende impossibile riconoscere correttamente l'improvements conseguente, e minaccia la giustificazione dell'investimento successivo.

La conversione dei Kilowatt-ora in Carboni: l'aritmetica del fattore rete.

Molte sane di formaggio a soffiaggio devono oggi comunicare alle imprese che le forniscono la marca le emissioni del ramo 2 e, in alcuni paesi, anche agli enti regolatori. La conversione da kilowatt ore a equivalente di dioxido di carbonio è semplice una volta selezionato il fattore di emissione dell'intero sistema elettrico e, dal punto di vista interno, il tonnellaggio ottenibile è spesso un numero più convincente rispetto alla singola cifra energetica.

Selezionare un fattore di emissione della griglia

I fattori di emissione della rete per l'elettricità variano notevolmente a seconda del paese e dell'anno, in quanto il mix di produzione cambia. Un intervallo operativo di 0,55 a 0,85 kg di CO2e per kWh copre la maggior parte delle reti industriali con un significativo componente di produzione a combustibili termici. Le reti con una penetrazione alta di idrogeno, nucleare o rinnovabile si posizionano ben sotto questo intervallo; le reti dominate dal carbone si trovano alla soglia superiore o appena al di sopra. Usa il fattore nazionale o regionale pubblicato applicabile all'anno di presentazione delle comunicazioni, indicando nella tua divulgazione la fonte dei dati. Quando una unità ha un accordo di acquisto di energia rinnovabile, è possibile utilizzare un fattore basato sul mercato insieme al fattore basato sulla posizione, come richiesto dal Protocollo sui gas a effetto serra.

Tabelle 6 Equivalenze: riduzione di carbonio per livello di output.

Applicando il bando ai risparmi tipici riportati nella tabella 4, ci si rende conto dei seguenti riduzioni annue di carbonio. Tutte le cifre sono in tonnellate metriche di diossido di carbonio equivalente all'anno.

Annual Output	Caso	kWh risparmiati annualmente	A	0,70 kg CO2e/kWh	0,85 kg di CO2e/kWh
500 t/a	Tipico	125,000	68,8 t	87,5 t	106,3 t
500 t/a	Caso migliore	275.000	151,3 t	192,5 t	233,8 t
1.500 t/a	Tipico	375.000	206,3 t	262.5 t	318,8 t
1.500 t/a	Caso migliore	825.000	453.8 t	577,5 t	701,3 t
3.000 t/a	Tipico	750.000	412,5 t	525,0 t	637,5 t
3.000 t/a	Caso migliore	1.650.000	907,5 t	1.155,0 t	1.402,5 t

Espresso in chilowatt‑ore per kilogramma di prodotto, l'esempio tipico riduce il consumo di energia del 0,25 kWh/kg, equivalente a 0,70 kg CO2e/kWh, il che corrisponde a 0,175 kg CO2e per kilogramma di contenitore prodotto. Per un produttore di brand che effettua un'analisi del ciclo di vita su un formato di confezionamento, questo valore è direttamente utilizzabile e una cifra che i convertitori vengono sempre più frequentemente invitati a fornire. Essere in grado di indicare il consumo di energia elettrica misurato e l'intensità dello SCOPE 2 per kilogramma sta diventando una qualificazione commerciale in offerte di imballaggi per le industrie alimentari, bevande, prodotti per la cura personale e farmaceutici.

Misurazione e verifica: dimostrazione dell'ottimizzazione delle spese sul proprio piano di lavoro

L'ulteriore riduzione calcolata è una ipotesi. Per trasformarla in un risultato veramente verificato è necessaria una procedura di misurazione che supera i controlli di rilevazione, e la procedura deve essere applicata prima della sostituzione delle macchine, non dopo.

Allestimento

L'installazione minimamente credibile è uno strumento di misura della qualità di potenza trifase sulla corrente di ingresso ad ogni macchina, che registra l'energia attiva in kWh ad intervalli di un minuto o meno, combinata con un contatore di produzione che registra i pezzi buoni. La precisione di classe 1 è sufficiente per la gestione energetica; la classe 0,5S è preferibile quando i dati sostengono una garanzia di prestazioni fornitori. I trasformatori di corrente devono essere dimensionati in base alla reale carico, e non alla classificazione delle tubazioni, perché un trasformatore di corrente pesantemente sovradimensionato misura una macchina poco carico e perde precisione all'estremità inferiore del suo intervallo.

Allarmisti aggiuntivi che garantiscono il rendimento dell'installazione: un flusso di misura e un paio di termometri nel circuito di raffreddamento del molavo, per quantificare il calore disciolto; un flusso di misura per aria compressa nella ramificazione macchine, un hopper per la pesatura della resina o un alimentatore per la fatturazione della perdita in peso, per fornire i veri grammi estrusi anziché i presunti grammi.

Periodo di base

La baseline dovrebbe comprendere almeno quattro settimane consecutive di produzione rappresentativa, che coprano la mix di prodotti normale, almeno due cambi di matrice e i modelli di lavorazione di tutti i giorni della settimana e di weekend, se la fabbrica li effettua. Registrare la produttività in kg di prodotti vendibili, l'energia in kWh e le condizioni di operazione che potrebbero condizionare la comparazione: temperatura ambiente, classe di resina e flusso di fusione, mix di prodotti in peso e eventuali guasti della macchina noti.

Normalizzazione e adattamento

Il periodo di confronto successivo all'installazione deve essere normalizzato per ogni fattore che si è modificato indipendentemente dalla macchina. i più comuni fattori confondenti nella formicolatura a caldo con esosi sono la temperatura ambiente, che causa variazioni della carico di raffreddamento del 10-25% tra l'estate e l'inverno, l'evoluzione della produzione, che altera la relazione tra kg per ciclo, e le modifiche nel tipo di resina, poiché una resina con un ottimo flusso in fusione richiede meno sforzo di taglio. L'approccio standard prevede una regressione dell'energia rispetto alla produzione e ai giorni termici sul periodo di base, poi applicare tale regressione per prevedere quanto la macchina di base avrebbe concesso al periodo dell'elaborazione.

Rapporto della frequenza di monitoraggio

L'indice SEC dovrebbe essere comunicato in base alle brevi di lavoro ai responsabili, settimanalmente alla direzione della produzione e mensilmente al consiglio di amministrazione. La trasparenza a livello di brevi è il luogo in cui provengono i risparmi comportamentali che variano tra il 3% e l'8%: quando un operatore può vedere che lasciar funzionare il granulatore durante un cambio di forma provoca un incremento misurabile di kilowatt ore nella sua brevi, si verifica un cambiamento nell'atteggiamento senza che sia necessario produrre una politica di azione. Le stabili che installano un sistema di misurazione ma ne esaminano solo il contenuto ogni trimestre sono in grado di sfruttare solo una piccola parte del vantaggio comportamentale disponibile.

Apollo Completamente elettrica EBM in pratica

Apollo, una fabbrica Wanplas situata a Zhangjiagang, vicino a Shanghai, costruisce dieci serie e più di ottanta modelli di macchine automatiche per l'escludente sotto sottosquarcatura, con più di 4.000 macchine in esercizio in più di 90 paesi. La gamma abbraccia la serie ABLB per contenitori da 200 ml a 20 L, la serie ABLD per contenitori grandi da 20 L a 1500 L e la serie Completamente elettrica che copre i contenitori da 200 ml a 20 L per applicazioni in cui le prestazioni energetiche, la pulizia e la ripetibilità sono requisiti fondamentali.

Queste modifiche nella Serie completamente elettrica

The Completamente elettrica Series removes the hydraulic power unit entirely. Clamping, carriage traverse, blow pin actuation and extruder drive are all servo-electric. In energy terms this means the hydraulic standby block in Table 2 goes to zero, the clamping and motion block drops by roughly two thirds, and the oil cooling load disappears from the chilled water circuit. In operational terms it means no hydraulic fluid on the shop floor, no oil filter changes, no seal replacement schedule and no risk of oil contamination on food-contact or pharmaceutical containers — a material advantage for converters supplying medical and pharmaceutical customers, one of Apollo’s eight core application areas alongside food and beverage, daily chemical products, industria chimica, materiale da costruzione, automotive, transportation and cultural and sports goods.

Le macchine trattano la massima gamma di materiali resinosi tecnici e di consumo impiegati nella estrusione e formaggio ad iniezione: PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU e PETG. Poiché i motori servo mantengono i profili di velocità e posizione indipendentemente dalla temperatura dell'oleo, la quantità di scarti all'avvio dopo una partenza in freddo è tipicamente inferiore rispetto a quella di un equivalente idraulico, in cui i primi trenta o sessanta minuti di produzione sono influenzati dal riscaldamento dell'oleo e dal relativo mutamento delle reazioni di apertura delle valvole.

Come scegliere fra le varie architetture?

L'architettura completamente elettrica non è automaticamente la risposta corretta per ogni applicazione. Contenitori molto grandi nell'ambito della gamma ABLD, da 20 L a 1500 L, richiedono alte forze di compressione e grandi misure di assistenza da accumulatori, in cui l'architettura idraulica o ibrida spesso rimane la soluzione di progettazione più pratica e, dove il ciclo di utilizzo è sufficiente da rendere le perdite idrauliche in stato di riposo una frazione maggiore del totale. Il caso più forte per l'architettura completamente elettrica è il segmento di contenitori a ciclo elevato, di piccole e medie dimensioni – 200 ml a 5 L di bottiglie per i prodotti per la cura personale, di lubrificanti, di contenitori per i fitofarmaci e di farmaci – in cui i cicli sono brevi, gli eventi di movimento sono frequenti, i fattori di carico fluttuano con i modelli di ordine e le richieste di pulizia sono rigorose.

Apollo, Bekum e Kautex Maschinenbau offrono tutti piattaforme EBM completamente elettriche o ibride in questo segmento, e qualsiasi evaluazione seria dovrebbe comparare il consumo specifico di energia misurato secondo un protocollo di prova definito e identico piuttosto che confrontare le cariche nominali. La carica nominale indica solo ciò che l'infrastruttura elettrica deve supportare; non dice nulla su ciò che il contatore mira.

Parametri specifici che influenzano la misurazione SEC

Quando si specifica una macchina EBM completamente elettrica, le seguenti opzioni hanno un effetto diretto e quantificabile sul SEC che sarà presto misurato:

• Isolamento del cilindro e della testa dello stampo come impianto preinstallatoAl contrario di un retrofit più tardivo, che consente di recuperare il 15-25% dell'energia del riscaldatore già dal primo giorno.
• Bus DC comune su tutte le assi dei servomotori, permettendo di utilizzare l'energia regenarativa rilasciata dai motori in fase di decelerazione invece di bruccharla nelle resistenze di frenata.
• Controllo indipendente della pressione prima dell'inflazione e principale, enabling pressure staging without additional hardware.
• Controllo integrato dell'energia con uscita di dati to the plant historian, so SEC is available at shift level without a separate metering project.
• Logica di spingatura di standbyche riduce automaticamente i punti di commutazione dell'aria riscaldata durante gli stati di inattività definiti e li ripristina durante una riavviata programmata.
• Programmazione del grasso perimetrale multi-puntoCon una risoluzione sufficiente per la geometria del contenitore, si riducono i chilogrammi per pezzo.
• Dimensionamento corretto della macchinaper l'enveloppe del prodotto effettivo. Una macchina eccessivamente dimensionata che opera con contenitori di dimensioni ridotte consuma energia in ogni blocco contemporaneamente, e rappresenta l'errore di specificazione più comune.

Il servizio di personalizzazione delle macchine di Apollo comprende la configurazione dei mould e l'adattamento della tensione di alimentazione, gli ingegneri svolgono l'installazione e la messa in servizio sul luogo, e le macchine vengono ispezionate e provate in fabbrica prima dello spedizione. I compromessi a livello di gruppo di Wanplas, che includono una garanzia annuale di riserva di pezzi, la garanzia di trasporto, la garanzia di capacità produttiva e la garanzia di qualità, si applicano a tutte le fabbriche del gruppo, e la politica aperta di fabbrica del gruppo consente ai potenziali acquirenti di assistere a una macchina che funziona con loro stessa resina e mould prima di effettuare un ordine. Per i convertitori la cui calcolo dell'energia dipende dall'ottenimento di un determinato SEC, il test di accettazione in fabbrica testimoniato con il controllo dell'energia integrato nel protocollo è il modo più diretto per trasformare un'utile previsione in un impegno contrattuale.

Frequenti domande

Quali consumi energetici specifici deve raggiungere una macchina completamente elettrica EBM quando funziona con HDPE?

Per contenitori in HDPE di uso generico, compresi tra i 200 ml e i 5 L, una macchina a sgonfamento e adesione completamente elettrica, di dimensioni adeguate, dovrebbe impiegare tra 0,35 e 0,55 kWh per chilogramma di prodotto vendibile alla casella di terminazione della macchina, con isolamento del tamburo e un fattore di carico superiore a 0,65. I valori più bassi di questo intervallo richiedono un buon controllo del ​​spessore delle pareti, una temperatura di fusione nell’estremo inferiore della finestra di 175-210 °C e un minimo di ore di energia imposta non produttive. Se la vostra misura supera 0,60 kWh/kg su una macchina completamente elettrica, controllate l’isolamento del tamburo, il comportamento di standby, l’impostazione del refrigeratore e la dimensione della macchina prima di interrogare l’architettura del motore.

Come calcolo i propri consumi annui in kWh senza comprare una macchina prima?

Utilizzare esattamente questo formato: "1. "; una sola riga, senza altro.

L'upgrade di una pompa servo è una alternativa ragionevole all'acquisto di una macchina totalmente elettrica?

Il retrofit di una pompa servo su una unità di alimentazione idraulica in buone condizioni consente una riduzione dell'energia della macchina del 15 al 30%, affrontando le perdite di stanby e bypass, che sono le più grandi perdite idrauliche evitabili. Non elimina tuttavia il blocco dei vani, le perdite volumetriche, la carico di raffreddamento dell'olio o il manutenzione idraulica. In generale, il retrofit è la scelta migliore per le macchine con una vita meccanica sostanziale e una composizione di prodotti stabile; la sostituzione è invece preferibile quando la macchina è in fase finale di vita o quando la pulizia è criticamente importante o quando la composizione dei prodotti provoca una vasta fluttuazione del fattore di carico.

La tecnologia completamente elettrica riduce la consumazione di aria compressa?

No. L'aria push, l'aria pre-blow, gli scarichi e l'azione pneumatica non sono influenzati dall'architettura del motore dei sistemi di fissaggio e estrusione, ed il gas comprimato rappresenta comunque il 10-20% dell'impronta energetica della cella. L'aria comprimata deve essere affrontata con le proprie misure: verifiche di presenza di fughe, stagionamento della pressione tra la fase pre-blow e la fase di mantenimento, divisione delle pressioni della rete e recupero degli scarichi dell'aria push in un recipiente intermedio. Dato che generare aria comprimata è inefficiente, queste misure spesso restituiscono rendimenti assimilabili a quelle conseguenti all'elettrificazione del motore, a una intensità del capitale significativamente più bassa.

Quanto davvero si risparmia con l'isolamento del serbatoio su una macchina di estrudimento a formaggio ad iniezione a calore?

I grembiuli isolanti rimovibili su cromo e testa diedra riducono l'energia del riscaldamento del 15 al 25%, il valore più elevato si applica alle macchine installate in locali ventilati o aree di produzione climatizzate, dove la differenza di temperatura con l'ambiente è maggiore. Poiché il riscaldamento meccanico e la plastificazione rappresentano il 35-45% dell'energia totale della cella, questo traduce in circa 5-11%, in merito alla cifra complessiva. La difficoltà di implementazione è bassa: i grembiuli possono essere montati durante la finestra di manutenzione programmata, e i benefici secondari di temperature di zona più stabili e di un riscaldamento più rapido in condizioni fredde sono motivanti indipendentemente dai risultati energetici.

Perchè due macchine identiche in una stessa fabbrica mostrano diversi consumi specifici di energia?

Le cause più comuni, in ordine di frequenza, sono: fattori di carico diversi, perché una macchina produce un prodotto più oneroso; ore di funzionamento energizzato non produttive diverse, perché una macchina sta in attesa tra ordini rimanendo accesa; condizioni diverse del circuito dell'acqua ghiacciata, quando un invollitore ha canali di raffreddamento incrostati che obbligano a cicli più lunghi; condizioni diverse del testa del fusso o della matrice di forare, quando un fusso usurato genera un calore di taglio eccessivo che la riscaldamento del cilindro deve eliminare; e punti di partenza della temperatura del fusione diversi erediti da una vecchia ricetta che nessuno ha rivisto. La sottometraggio sia delle macchine che la comparazione della stessa finestra di quattro settimane identifica normalmente la causa all'interno di un ciclo di report.

L'alleggerimento del contenitore riduce il consumo di energia specifico?

Non direttamente, perché il SEC viene misurato per chilogramma e le parti più leggere significano semplicemente meno chilogrammi. Il risparmio di peso riduce il totale di kilowatt-ore annuali, in proporzione alla massa eliminata. Una riduzione del 5 per cento del peso delle parti su una impianto che produce 1.500 tonnellate all'anno elimina 75 tonnellate di throughput, che a 0,45 kWh/kg, corrispondono a circa 33.750 kWh all'anno insieme alla corrispondente resina. Pertanto, il risparmio di peso e l'elettrificazione sono misure complementari piuttosto che concorrenti, e la programmazione multi-punto del spessore della parete necessaria per la prima è generalmente disponibile nelle macchine specificate per la seconda.

Quale fattore di emissione del sistema dovrei utilizzare per la rendicontazione dello Scope 2?

Usare il fattore basato sulla posizione pubblicato per la vostra rete nazionale o regionale per il periodo di riferimento e indicare la fonte nella documentazione. Un intervallo di lavoro di 0,55-0,85 kg CO2e per kWh copre la maggior parte delle reti industriali con una flessibilità termica considerevole, ma le reti con una elevata penetrazione di energia idroelettrica, nucleare o rinnovabile sono notevolmente inferiori. Se l'impianto possiede un accordo per l'acquisto di energia rinnovabile, riportare il fattore basato sul mercato insieme a quello basato sulla posizione, secondo le raccomandazioni del Protocollo su i gas serra in ambito di Scopo

Quanto tempo dovrebbe passare prima di un cambio macchina per l'esecuzione della base di misura e verifica?

Quattro settimanali continui sono il minimo pratico, mentre otto settimane sono preferibili in situazioni in cui la miscela di prodotti varia mensilmente. Il punto di partenza deve includere almeno due cambiamenti di stampo, sia di una ricominciata a freddo che di un caricamento a caldo, nonché la normale dispersione delle dimensioni dei contenitori. Documentare la temperatura ambiente insieme all'energia e alla produzione è importante per normalizzare la comparazione post-installazione per la stagione della carico dei chiller, che comunemente varia del 10 al 25% tra estate e inverno, e che può in caso contrario confondere l'effetto che sta cercando di rilevare.

Conclusione

La riduzione annua di energia elettrica ottenibile passando dall'espressione idraulica a quella completamente elettrica per il blown film in polietilene non è una questione di opinione; è una aritmetica che deriva dalla creazione di due numeri misurabili. Misura il tuo attuale consumo specifico di energia in kWh per chilogrammo di prodotto vendibile in una finestra rappresentativa di quattro settimane, stabilisci un obiettivo difendibile nell'intervallo compreso tra 0,35 e 0,55 kWh/kg per il funzionamento completamente elettrico in PE, moltiplica la differenza per il tuo tonnellaggio annuo vendibile in chilogrammi, e hai la risposta. A 500 tonnellate all'anno, il caso tipico elimina 125.000 kWh annualmente; a 1.500 tonnellate elimina 375.000 kWh; a 3.000 tonnellate elimina 750.000 kWh. Espresso come indice rispetto a un punto di riferimento di 100, l'impianto completamente elettrico funziona a circa 64 punti di indice e, rispetto a un vecchia flotta con volumi fissi a carico basso, può scendere al di sotto di 40.

Il meccanismo che sta alla base di questi numeri è specifico e fisico: l’eliminazione delle perdite del bypass della pompa, che persiste nel 70-85% di ogni ciclo, l’eliminazione del consumo di standby idraulico durante le 400-800 ore non produttive ma alimentate di un anno tipico, l’eliminazione della carica di raffreddamento dell’olio dal circuito dell’acqua fredda e la recupero di una parte dell’energia della decelerazione attraverso un bus DC comune. La elettrificazione non ha l’ambizione di ridurre la spesa per il riscaldamento, l’aria compressa, il raffreddamento dei moli o le cariche accessorie, che rappresentano insieme oltre la metà della tracciabilità della cella. È esattamente per questo motivo che il programma progressivo elencato nella Tabella 5 è importante. Prendete prima le misure di difficoltà minima, pulite la base di partenza e poi prendete la decisione di architettura con dati affidabili in mano.

Apollo, un’azienda Wanplas con oltre vent’anni di esperienza in il battistamento ad iniezione a caldo e una sede di 8.000 metri quadrati a Zhangjianggan, ha elaborato la sua serie completamente elettrica esattamente per il segmento dalle 200 ml alle 20 litri, dove questi meccanismi di perdita sono più ampi e il motivo dell’elettrificazione più convincente. Portate voi stessi la resina, il vostro stampo e il vostro obiettivo SEC al test di accettazione in tempo reale della fabbrica, insistendo che la misurazione dell’energia sia parte del protocollo di prova e convertendo un risparmio previsto in uno verificato prima che la macchina parta. Questa è la differenza tra un calcolo energetico e un risultato energetico.