Zinc Galvanizing: Un Giocatore Chiave nella Flessibilità Energetica

Le industrie che consumano tanta energia, come quelle che si occupano della galvanizzazione dello zinco, possono aiutare a stabilizzare la rete elettrica. Questo documento parla di come queste industrie possano fare piccoli investimenti per adattare i loro processi e offrire Servizi Energetici. Usando uno studio di caso dalla Danimarca, mette in evidenza i benefici di questi aggiustamenti nell'industria della galvanizzazione dello zinco.

#Contesto

Negli ultimi anni, i prezzi dell'energia in Europa sono aumentati in modo significativo. Allo stesso tempo, l'aumento delle fonti di energia rinnovabile ha portato a una produzione di energia imprevedibile. Nel 2022, l'operatore del sistema di trasmissione danese, Energinet, ha stanziato un grande budget per vari servizi mirati a bilanciare la rete elettrica. Questi servizi sono essenziali per garantire una fornitura stabile di elettricità e gestire le fluttuazioni nella domanda di energia a causa della natura variabile della produzione di energia da fonti rinnovabili.

Le industrie che usano tanta energia possono diventare più flessibili nel loro consumo energetico. Questo significa che possono adattare il loro uso di energia in base alle necessità della rete. La flessibilità può essere gestita da un facilitatore, conosciuto come Aggregatore di flessibilità, che rende più semplice per le industrie partecipare al mercato energetico. IBM ha sviluppato una piattaforma, chiamata Flex Platform, che consente alle aziende di offrire la loro flessibilità a diversi mercati di servizi energetici.

#Il Processo di Galvanizzazione dello Zinco

La galvanizzazione dello zinco è un processo in cui i pezzi in acciaio vengono rivestiti di zinco fuso per prevenire la ruggine. Questo processo è energivoro, richiedendo importanti quantità di elettricità per mantenere lo zinco fuso alla temperatura giusta. La temperatura dello zinco deve essere controllata con attenzione per garantire la qualità del rivestimento, poiché farlo raffreddare troppo può causare problemi, come la solidificazione.

Le operazioni di galvanizzazione dello zinco seguono tipicamente un processo sequenziale semplice. Ogni fase del processo deve essere completata prima che la successiva possa iniziare. A causa della sua natura semplice, questo processo è ben adatto per effettuare aggiustamenti nel consumo energetico.

#La Necessità di Flessibilità

Con l'aumento dei prezzi dell'energia e l'aumento della quota di energia rinnovabile imprevedibile, c'è una crescente necessità per le industrie di adeguare il loro uso di energia. Diventando più flessibili, le operazioni di galvanizzazione dello zinco possono beneficiare di servizi accessori, che sono servizi aggiuntivi forniti per aiutare a stabilizzare la rete. Due tipi comuni di questi servizi sono la Riserva di Contenimento della Frequenza (FCR) e la Riserva Manuale di Ripristino della Frequenza (mFRR).

La FCR è un servizio di risposta rapida, che regola automaticamente il consumo energetico in base alle fluttuazioni di frequenza. La mFRR viene utilizzata quando c'è un calo maggiore di frequenza e richiede attivazione manuale. Entrambi i servizi possono offrire benefici finanziari significativi per le industrie disposte ad adattare il loro uso di energia.

#Domande di Ricerca

Questo studio esplora diverse domande relative alla fornitura di flessibilità energetica da parte delle industrie energivore:

1. Quali incentivi esistono per le industrie che offrono flessibilità energetica?
2. Come possono le industrie adattare i loro processi per fornire questa flessibilità?
3. Sono FCR e mFRR servizi appropriati per questi tipi di operazioni?
4. Quali impatti finanziari derivano dal mantenere limiti di temperatura durante la fornitura di flessibilità?

#Investimenti in Nuove Attrezzature

Gli aggiustamenti a un'operazione industriale possono spesso essere fatti con investimenti relativamente piccoli. Ad esempio, si possono fare miglioramenti sostituendo i tradizionali interruttori meccanici con dispositivi di controllo dell'energia moderni come trasformatori di frequenza o tiristori. Implementare questi cambiamenti può portare a significativi risparmi sui costi energetici e consentire all'industria di partecipare in modo più competitivo ai mercati dei servizi accessori.

Il ritorno per tali investimenti è generalmente atteso entro pochi anni. Controllando la temperatura dello zinco fuso entro determinati limiti, l'operazione può mantenere la qualità dei suoi prodotti mentre partecipa ai servizi energetici.

#Caratterizzare il Forno per Zinco come un Carico Flessibile

Per fornire servizi accessori in modo efficace, è essenziale comprendere come funziona il processo di galvanizzazione dello zinco. Questo implica caratterizzare il forno per zinco come un carico controllato termostaticamente (TCL).

La temperatura dello zinco fuso nel forno è un fattore critico che deve essere monitorato e controllato. Il forno viene riscaldato usando elementi resistivi, e i sensori di temperatura sono posti in diverse zone del forno per tenere traccia delle temperature operative. Il forno può operare in diversi regimi a seconda che il coperchio sia sopra o meno, influenzando il consumo di energia e la dinamica della temperatura.

Quando il coperchio è sollevato, la temperatura nel forno diminuisce rapidamente a causa della perdita di calore verso l'ambiente. Al contrario, quando il coperchio è chiuso, la temperatura rimane relativamente stabile. Questo comportamento deve essere considerato quando si pianificano le fornitura di flessibilità.

#Passare da ON/OFF a Controllo Continuo

Tradizionalmente, il consumo di energia del forno per zinco è controllato utilizzando un meccanismo di interruttore ON/OFF. Tuttavia, questo metodo non è molto prevedibile, rendendo difficile ottimizzare l'uso dell'energia. Per partecipare ai servizi accessori in modo efficace, è necessario un passaggio a un sistema di controllo della potenza continuo.

Il controllo continuo consente aggiustamenti più precisi nel consumo energetico. Questo significa che il forno può rispondere alle fluttuazioni della domanda senza cambiamenti significativi nella temperatura, mantenendo così la qualità del prodotto.

Questo cambiamento può migliorare l'efficienza complessiva del forno e rendere più facile partecipare ai mercati FCR e mFRR. Di conseguenza, la baseline operativa diventa più prevedibile, consentendo all'azienda di capitalizzare le opportunità del mercato energetico.

#Analisi Economica

L'analisi economica della fornitura di servizi accessori attraverso il forno per zinco indica un potenziale risparmio significativo. Facendo l'investimento necessario per passare da un controllo statico a uno dinamico, il forno può partecipare ai servizi FCR e mFRR, generando benefici finanziari.

L'analisi dei dati da varie operazioni dimostra che partecipare al mercato FCR può portare a significativi risparmi, specialmente durante i periodi di picco dei prezzi dell'energia. Per l'operazione di galvanizzazione dello zinco, i risparmi derivanti dalla partecipazione a questi mercati possono rapidamente coprire i costi iniziali associati all'aggiornamento ai sistemi di controllo della potenza continua.

#L'Impatto dei Limiti di Temperatura

Una considerazione importante quando si offre flessibilità è il limite di temperatura che il forno può tollerare. Consentire leggere variazioni di temperatura può migliorare significativamente i guadagni dai servizi accessori. Ad esempio, una piccola deviazione di temperatura di circa 1°C è spesso sufficiente a fornire sostanziali risparmi sui costi, pur garantendo che la qualità del prodotto rimanga intatta.

Al contrario, fornire servizi mFRR può avere un impatto negativo maggiore sul controllo della temperatura, specialmente durante i periodi di intensa regolazione energetica. Questo perché la mFRR richiede generalmente aggiustamenti più significativi nel consumo di energia per periodi più lunghi, il che può portare a un raffreddamento eccessivo e a potenziali problemi di qualità del prodotto.

#Conclusione

Il processo di galvanizzazione dello zinco presenta un'opportunità preziosa per le industrie energivore di fornire servizi accessori alla rete. Facendo modestissimi investimenti nella tecnologia di controllo dell'energia, queste industrie possono adattare le loro operazioni per offrire flessibilità, permettendo loro di rispondere alle esigenze del mercato riducendo contemporaneamente i costi.

La partecipazione alla FCR sembra essere più attraente rispetto alla mFRR a causa del suo minore impatto sulle temperature operative e del maggiore potenziale di profitto. Inoltre, possono essere adottate varie strategie per capitalizzare su altre fonti di reddito, come lo spostamento del carico e la partecipazione ai servizi di ripristino automatico della frequenza.

In generale, questo documento illustra che le industrie energivore come la galvanizzazione dello zinco possono svolgere un ruolo fondamentale nel mantenere la stabilità della rete, beneficiando finanziariamente dalla loro partecipazione ai mercati energetici. Gli aggiustamenti necessari per sfruttare queste opportunità sono relativamente semplici e i guadagni a lungo termine possono essere sostanziali.