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Segrate 24 giugno 2014
Sytronix – Energy-efficient Hydraulics with
Variable-speed Pump Drives
Relatori:
Angelo Masiero, Product Management Bosch Rexroth
Diego Epis, Product Management Bosch Rexroth
Contesto globale e contesto locale
Segrate 24 giugno 2014
Regolamento Unione Europea 640/2009
+ 175 %
A partire dal 2015:
+ 18 %
Motori elettrici con potenza compresa fra
7,5 – 375 kW, deve essere in classe
energetica IE3
3.339
1.
Pompa a velocità fissa
+ 19 %
3.938
China
1.613
830
3.106
+ 109 %
771
9.594
+ 274 %
3.495
5.169
4.343
USA
Europe
India
2.
Motore in classe energetica IE2 con
azionamento per la variazione di velocità
Pompa a velocità variabile
Middle east
Consumo / TWh
2008
2035
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Segrate 24 giugno 2014
Consumo energetico
Soluzione Classica:
Velocità di rotazione costante
Cilindrata pompa fissa
Controllo tramite valvola proporzionale
Elevate perdita di efficienza alla
strozzatura della valvola
Surriscaldamento motore a causa della
continua rotazione
Rendimento complessivo del 30%
Esigenza di introdurre soluzione
a riparmio energetico
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Consumo energetico
Soluzione SYTRONIX:
Velocità di rotazione variabile
Cilindrata pompa variabile
Rimozione valvola proporzionale
Riduzione della velocità di rotazione del
motore in condizioni di carico parziale
Riduzione della velocità media di rotazione
Risparmio di energia fino all’80%
rispetto a soluzione standard
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Consumo energetico
4
8
3,5
7
Input Power P (kW)
Input Power P (kW)
Segrate 24 giugno 2014
3
2,5
2
1,5
1
6
4
3
2
1
0
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Motor speed n (rpm)
Assorbimento di potenza del motore elettrico
con sistema a pressione costante
Fixed displacement pump + VFD
5
0,5
0
Variable displacement pump, n=1500
RPM
Variable displacement pump + VFD
0
50
100
150
Pressure p (bar)
200
Assorbimento di potenza per
funzionamento a pressione costante
cilindrata pompa100cc
motore asincrono 40 HP
Fonte: Prof. S. Helduser ‘Elektrisch-hydraulische Systemtechnik’,
O&P 1/2006
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250
Vantaggi sul costo operativo
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Focus su costo totale: costo iniziale + costo operativo
Riducendo al massimo i costi operativi (energia, manutenzione dell’impianto etc.) si
ottengono tempi di payback molto ridotti (1 – 3 anni)
OEM e cliente finale tendono a condividere gli stessi interessi:
Macchinari innovativi, efficienti e solidi
Costi operativi ridotti
Recupero investimento
Cost Euro / kWh
Cost
Consumo energetico vs tempo
BE
Standard-Hydraulik
Sytronix
0 Year
1 Year
2 Year
3 Year
4 Year
5 Year
6 Year
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Vantaggi sulla rumorosità
Ridurre la velocità di rotazione significa ridurre la rumorosità del sistema
Riduzione di rumorosità registrate fino a 20 dB(A)
Pompa a cilindrata
variabile
Operazione a
pieno carico
-5dB(A)
Pompa a
pistone assiale
71cc a 50bar
100 l/min
0 l/min
120 l/min
1450 rpm @ 50Hz
Operazione a
carico parziale
-20dB(A)
Pompa a cilindrata
fissa
Pompa ad
ingranaggi
interni 40cc
50bar
0 l/min (rumore ambientale)
Velocità di rotazione [rpm]
75 – 3000 rpm
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Sinergia delle soluzioni
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Drive
Trasmissione
Pompa oleodinamica
Motore elettrico a
velocità costante
_ Densità di potenza e robustezza
_ Soluzioni multi-attuatore
Oleodinamica classica
con/senza valvole
Motore /
Cilindro
_ Densità di potenza e robustezza
_ Soluzioni multi-attuatore
_ Efficienza energetica
_ Silenziosità
Sistema Sytronix
Trasmissione
Azionamento a
velocità variabile
Motore /
Cilindro
_ Rumorosità
_ Inefficienza energetica
Pompa oleodinamica
Azionamento a
velocità variabile
Valvola
Proprietà
Elettro-meccanica
Sistema meccanico
Gestibilità
Silenziosità
Efficienza energetica
No soluzioni multi-attuatore
Densità di potenza
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Vantaggi
Risparmio energetico
Costi operativi ridotti
Riduzione della rumorosità
Assenza protezioni ausiliari
Minori esigenze di raffreddamento
Riduzione sistema di raffreddamento
Componenti elettrici e oleodinamici
standard
Alto livello di affidabilità e reperibilità
Tecnologia innovativa
Rispetto normative
Automazione integrata, intelligente e
flessibile
Monitoraggio macchina,
ingegnerizzazione più semplice
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Portfolio soluzioni
Sytronix
Variable Speed Pump Drives
Set preconfigurati
Sytronix FcP
Sytronix SvP
Pacchetto per pressione costante
Pacchetto per controllo di assi
• Controllo di pressione e portata
• Controllo di pressione e portata
• Controllo di forza e velocità
• Controllo in posizione
Basic dynamic
High dynamic
Sytronix DFE
Pacchetto per il controllo di assi
con pompe a cilindrata variabile
• Controllo di pressione e portata
• Controllo di potenza
High dynamic, high power
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FCP 5010 - Basic performance
FcP 5010
Performance
Basic dynamics
Applicazioni
Macchina utensile
energy
efficient
Basic accuracy
Funzionalità
Controllo pressione
Sistema a pressione costante
Dinamica di base controllo
pressione
Controllo flusso
Controllo forza
Sistema
Pressa
Controllo velocità
P
U
Controllo posizione
Quadranti
pressione
3~
3~
1
flusso
Convertitore
di frequenza
M
ASM
Pompa
fissa
Centralina idraulica
Dinamica di base
Controllo pressione e
controllo flusso
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SVP 7010 - High performance
SvP 7010
Performance
high dynamics
Piano pressa
energy
efficient
high accuracy
Controllo di assi idraulici
performance elevate
controllo forza
controllo velocità
controllo posizione
controllo sincronismo
Funzionalità
controllo pressione
controllo flusso
controllo forza
Sistema
controllo velocità
P
s
n
Quadranti
SG
pressione
3~
1
flusso
3
Macchina iniezione plastica
U
controllo posizione
2
4
Applicazioni
M
3~
Servomotore
Servodrive
Pompa
fissa
Controllo asse idraulico
performance elevate
controllo pressione
controllo flusso
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DFE - Advanced performance
DFE
Performance
Advanced dynamics
Advanced accuracy
Applicazioni
2 circuiti
oleodinamici
possibili
energy
efficient
Macchina iniezione plastica
Funzionalità
controllo pressione
Controllo asse idraulico
performance avanzate
controllo pressione
controllo flusso
controllo flusso
controllo forza
Sistema
controllo velocità
P
nCMD
U
Cartiera
controllo posizione
Quadranti
3~
pressione
2
3~
1
flusso
M
ASM
Convertitore
di frequenza
Pompa
cilindrata
variabile
Sistema a pressione costante
performance avanzate
controllo pressione
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Success story: Pressa settore plastica
Precedente soluzione
Idraulica: pompa fissa, valvola per controllo pressione e 2 blocchi di controllo
Processo principale
Processo secondario (cooling)
Consumo energetico
67.000 kWh/a
45.000 kWh/a
112.000 kWh/a
Rexroth Sytronix Solution
Pompa a giri variabili
Recupero energetico tramite azionamento elettrico
Servo motore ad elevata efficienza
Sytronix SvP 7010
Processo principale
Processo secondario (cooling)
Consumo energetico
Risparmio
•Energymix, secondo GEMIS versione 4.2 anno 2004:
0,613 kg CO2/kWh
** Costo energia 0,14 €/KWh inkl. 3,592 ct/KWh EEG,
Mix: 80% attivo, 20% Stand-by
Riduzione CO2*
53,3 t/a
Efficient
Components
Energy
Recovery
17.700 kWh/a
7.300 kWh/a
25.000 kWh/a
87.000 kWh/a
12.180 €/a **
Energy
System Design
Energy
on Demand
– 78 %
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Success story: Pressa idraulica
Soluzione precedente
Centrale unica con pompa a giri fissi
Due blocchi di controllo con valvole
Consumo energetico
57.300 kWh/a
Soluzione Rexroth Sytronix
Due Sytronix SvP 7000
Pompe a cilindrata fissa
Controllo senza valvole (tutto gestito da
Sytronix)
Servo motore ad alta efficienza energetica
Consumo energetico
32.700 kWh/a
Risparmio
24.600 kWh/a
3.444 €/a **
Riduzione CO2*
15,1 t
Energy
System Design
Efficient
Components
Energy
Recovery
Energy
on Demand
Sytronix SvP 7010
– 43 %
Rumore (Picco / Ø)
•Energymix, secondo GEMIS versione 4.2 anno 2004:
0,613 kg CO2/kWh
** Costo energia 0,14 €/KWh inkl. 3,592 ct/KWh EEG,
Mix: 80% attivo, 20% Stand-by
soluzione precedente 87,6 / 74,6 dB(A)
soluzione Sytronix
76,3 / 67,6 dB(A)
– 11 db
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Segrate 24 giugno 2014
Success story: Macchina iniezione plastica
Soluzione precedente
Idraulica: DFEc pompa cilindrata variabile, motore asincrono, velocità costante
Potenza installata:
Tempo operativo:
Consumo energetico:
da 11 kW a 75 kW
24h/240days
28.000 kWh/a
Energy
System Design
Rexroth Sytronix solution
Sytronix
DFEn 5000
Combinazione con doppia pompa
DFEn – pompa a cilindrata variabile e velocità variabile
Minore sistema di raffreddamento
Rumorosità ridotta
Consumo energetico
18.000 kWh/a
Risparmio
10.000 kWh/a
1.000 €/a **
Riduzione CO2*
3,9 t/a*
Efficient
Components
Energy
Recovery
Energy
on Demand
– 34 %
* CO2 Emission: 0,24 kg CO2/kWh
** Base: 0,10 €/KWh
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Segrate 24 giugno 2014
Grazie per l’attenzione