Acciaio a basse emissioni e bassi costi di produzione

La transizione verso la produzione sostenibile di acciaio comporta un significativo aumento del consumo elettrico, rendendo essenziale un’attenta progettazione del sistema di distribuzione elettrica ed una gestione operativa focalizzata sui KPI corretti. Schneider Electric mette a disposizione del Settore le migliori pratiche per ottimizzare questi sistemi, riducendo sia i costi di capitale (CapEx) che quelli operativi (OpEx).

L’adozione di pratiche di produzione di “green steel” ovvero di acciaio a ridotto impatto ambientale, sta accelerando il passaggio da processi basati su combustibili fossili a quelli basati sull’energia elettrica. Questo cambiamento comporta un aumento di oltre tre volte del consumo di energia elettrica, richiedendo una maggiore attenzione alla progettazione e ai costi del sistema di distribuzione elettrica. Questo rende necessario l’uso di apparecchiature elettriche di dimensioni maggiori, cavi di potenza più grandi e quadri di maggiore ingombro, rendendo la progettazione più complessa e portando a un aumento del CapEx.

In un sistema elettrico, la maggior parte dei costi deriva da interruttori di media tensione, trasformatori, sbarre e apparecchiature di compensazione della potenza. Ottimizzando la progettazione, è possibile ridurre l’ingombro, i costi di installazione, la manutenzione continua e l’inventario delle parti di ricambio critiche, portando a una significativa riduzione sia del CapEx che dell’OpEx.

Ottimizzare un sistema elettrico: considerazioni

Molti costruttori di forni specializzati progettano sistemi di alimentazione specifici per il loro prodotto, come i forni a tecnologia DRI/EAF (Direct Reduced Iron o ferro preridotto) o quelli LF (Ladle Furnace o forno a siviera). Essi si limitano alla progettazione del proprio prodotto, senza considerare i bisogni lungo l’intero processo produttivo. Il metodo DRI permette di ottenere ferro metallico riducendo il minerale di ferro con gas (solitamente metano o idrogeno) invece che attraverso il tradizionale altoforno, ottenendo un risparmio energetico. Il minerale ottenuto (ferro spugnoso) può essere utilizzato nei forni ad induzione o elettrici (EAF ovvero Electric Arc Furnace). Di conseguenza, il progetto nella sua completezza unisce queste differenti fasi, senza una reale ottimizzazione del processo.

Se l’alimentazione elettrica non è studiata in sincronia con l’intero processo l’acquisto del sistema di fusione avviene separatamente dai quadri di alimentazione elettrica e dal trasformatore.

1. Progettazione unificata del sistema. Evita l’integrazione di progetti specifici di diversi OEM che possono non considerare le esigenze dell’intera catena del valore. Una progettazione unificata consente un’ottimizzazione efficace, con approvvigionamenti effettuati in fasi secondo le esigenze specifiche.
2. Standardizzazione dei prodotti. Evita l’uso di prodotti specializzati non standard che possono comportare costi più elevati per parti di ricambio e manutenzione nel tempo. Attieniti a valutazioni di prodotto standard e considera sistemi aperti.
3. Riduzione delle ridondanze eccessive. Invece di incorporare margini eccessivi o ridondanze per precauzione, investe in formazione e partnership per fare affidamento su tecnologie avanzate come sistemi di monitoraggio della sicurezza e salute degli operatori, manutenzione preventiva e gestione dell’energia.
4. Conformità ai valori standard di corrente di corto circuito. Mantieni i valori di corrente di corto circuito entro i valori previsti dalla normativa, per evitare problemi di conformità. Ciò può essere ottenuto evitando il funzionamento in parallelo dei trasformatori di potenza e/o regolando l’impedenza del trasformatore secondo necessità.
5. Minimizzazione delle variazioni. Riduci le variazioni per diminuire la necessità di apparecchiature di ricambio costose e migliorare la gestione delle risorse e del personale.

L’ottimizzazione può essere effettuata manualmente o tramite software. Il primo passo prevede un’ottimizzazione manuale basata sull’esperienza, successivamente replicata nel software appropriato per ulteriori simulazioni. Le attività manuali hanno però limiti intrinseci; pertanto, è fondamentale utilizzare software adeguati a coprire più scenari e identificare le migliori soluzioni per il sito. Il software ETAP di Schneider Electric, adottato da numerose aziende del settore, facilita lo studio e l’ottimizzazione del sistema elettrico.

Moduli software disponibili

• Studi di flusso di carico. Analisi fondamentale durante la pianificazione, progettazione e operazione dei sistemi di potenza, per valutare le prestazioni stabili del sistema sotto diversi scenari operativi.
• Analisi dei cortocircuiti. Analisi per determinare l’entità delle correnti durante un guasto elettrico, confrontando questi valori con le valutazioni delle apparecchiature per garantire la sicurezza del sistema.
• Studi sull’arco elettrico. Analisi per calcolare il peggior scenario di pericolo da arco elettrico che il personale potrebbe affrontare, implementando misure di controllo per ridurre il rischio.
• Studi sul comportamento transitorio, analisi armonica, protezione e coordinamento dei relè, e altro ancora.

Un approccio strategico alla sostenibilità nell’acciaio verde

L’ottimizzazione dello schema unifilare (SLD) può generare risparmi significativi in termini di spesa in conto capitale (CapEx), stimabili tra il 20% e il 40%, pari anche a 10 milioni di euro o più in impianti integrati per la produzione di acciaio verde.

Questa strategia porta inoltre a una riduzione rilevante dei costi operativi (OpEx) lungo l’intero ciclo di vita dell’impianto, spesso superiore ai 10–20 anni. Affidarsi a un approccio integrato e supportato da strumenti digitali avanzati consente di migliorare efficienza, affidabilità e sostenibilità, contribuendo a ridurre il costo totale di esercizio (TotEx).

Schneider Electric è pronta a supportare produttori e progettisti nel raggiungere questi obiettivi con soluzioni su misura e competenze specialistiche. Contattaci per scoprire come possiamo aiutarti a trasformare l’efficienza elettrica in un vantaggio competitivo.

Questo post è stato pubblicato originariamente sul blog global di Schneider Electric.