Innovazione sostenibile nei trattamenti galvanici: Soluzioni Energetiche di Bimatek

Unire tecnologia ed ambiente

Gli impianti galvanici svolgono un ruolo fondamentale nell'industria, essendo essenziali nella produzione di componenti metallurgici trattati e finiti. Il loro utilizzo è diffuso in diversi settori, tra cui quello automotive ed elettronico, dove contribuiscono a migliorare l'estetica dei prodotti e a incrementare la resistenza alla corrosione e all'usura. Tuttavia, una delle principali sfide legate a questi impianti è il loro elevato consumo energetico.

Il processo di galvanizzazione necessita di un considerevole input energetico, in particolare,  per mantenere i bagni galvanici a temperature costantemente elevate, tra 40 e 70°C, al fine di garantire l'efficacia del trattamento, generalmente vengono impiegate caldaie a gas metano.

Il costo energetico rappresenta quindi una delle maggiori spese operative per queste attività, influenzando direttamente la sostenibilità finanziaria e ambientale delle aziende nel settore.

In questo scenario, Bimatek si propone come leader innovativo, affrontando la doppia sfida di ridurre i costi operativi e migliorare l'impronta ecologica degli impianti galvanici.

Attraverso l'implementazione di soluzioni basate sulle energie rinnovabili, come l'utilizzo di caldaie a biomassa e micro-cogeneratori ORC, Bimatek ottimizza il consumo energetico e trasforma anche i processi galvanici in esempi di efficienza e sostenibilità.

Principi base degli impianti galvanici: tecnologie e metodi

Il processo galvanico si avvale di metodi elettrochimici per depositare un sottile strato di metallo su un substrato metallico, una pratica fondamentale per proteggere i metalli dalla corrosione e per migliorarne l'aspetto estetico. Il processo più comune utilizzato negli impianti galvanici è la galvanizzazione elettrolitica, che include diverse fasi chiave: la preparazione del pezzo, il bagno galvanico e il risciacquo finale.

Oltre alla zincatura, il termine "galvanizzazione" può riferirsi a vari altri processi di rivestimento metallici come la nichelatura, la cromatura, e l'argentatura. Questi trattamenti conferiscono non solo resistenza alla corrosione ma anche proprietà estetiche migliorate, come lucentezza e uniformità superficiale, rendendo i materiali trattati più attraenti e durevoli.

Preparazione del pezzo

Prima di procedere alla galvanizzazione, i pezzi metallici devono essere accuratamente puliti e preparati per garantire l'adesione ottimale del rivestimento metallico. Questo pre-trattamento può includere la sgrassatura che si effettua piu' agevolmente con fluidi caldi , il decapaggio acido e la lucidatura elettrolitica. Ogni impurità rimasta sulla superficie del pezzo può pregiudicare la qualità del rivestimento finale.

Il bagno galvanico

La fase centrale del processo galvanico è il bagno galvanico, dove i pezzi preparati vengono immersi in una soluzione contenente i sali del metallo da depositare. Tramite l'applicazione di una corrente elettrica, gli ioni metallici sono indotti a depositarsi sulla superficie del pezzo, formando così un rivestimento uniforme e aderente. La qualità, lo spessore e l'uniformità del rivestimento dipendono strettamente dai parametri del processo, come la densità di corrente, la composizione della soluzione e la temperatura del bagno.

Fase di asciugatura

Dopo il processo di rivestimento nel bagno galvanico e il successivo risciacquo, il pezzo trattato deve essere adeguatamente asciugato. La fase di asciugatura generalmente avviene mediante l'uso di aria calda soffiata su tutta la superficie del pezzo. Questo metodo è efficace per rimuovere l'umidità residua senza compromettere l'integrità del rivestimento metallico appena depositato. L'aria calda accelera il processo di evaporazione dell'acqua, assicurando che il pezzo sia completamente asciutto e libero da qualsiasi traccia di umidità che potrebbe influenzare negativamente la finitura superficiale o la resistenza alla corrosione. Questa fase è cruciale per garantire la qualità del rivestimento e per preparare il pezzo per le fasi successive di lavorazione o per l'imballaggio finale.

Varie applicazioni di prodotti galvanizzati nei diversi settori

Industria Automobilistica: nel settore automobilistico, la galvanizzazione è essenziale per migliorare l'estetica e la resistenza alla corrosione di componenti come maniglie, griglie e cerchi attraverso processi di cromatura. Questi trattamenti conferiscono brillantezza e una finitura attrattiva, oltre a garantire la durabilità.

Edilizia e Costruzioni: in questo settore, la galvanizzazione elettrolitica protegge componenti metallici come reti metalliche e piccoli fissaggi, che sono essenziali per il mantenimento della sicurezza e dell'integrità strutturale delle costruzioni.

Elettronica e Telecomunicazioni: i componenti elettronici come connettori, interruttori e circuiti integrati beneficiano della galvanizzazione per la loro protezione contro la corrosione e per migliorare la conduttività. La nichelatura è particolarmente valorizzata per le sue proprietà di miglioramento della conduttività e resistenza all'usura.

Articoli Domestici e Apparecchiature: la galvanizzazione viene utilizzata per migliorare l'estetica e la resistenza di maniglie, rubinetteria e componenti metallici di mobili, attraverso processi come la cromatura, rendendo questi oggetti sia funzionali che decorativi.

Industria Aerospaziale: componenti come connettori e piccole parti metalliche sono frequentemente galvanizzati per resistere a condizioni estreme e prevenire la corrosione, migliorando la sicurezza e la durabilità delle apparecchiature aerospaziali.

Industria Navale: la galvanizzazione è utilizzata per proteggere componenti come fissaggi e piccoli hardware marini da corrosione, particolarmente importante in un ambiente così esigente come quello navale.

Energia e Infrastrutture: nell'energia, inclusi settori come il solare e l'eolico, la galvanizzazione protegge componenti come connettori e fissaggi, garantendo la loro operatività e resistenza in condizioni ambientali difficili.

Attrezzature per il Giardinaggio e l'Agricoltura: attrezzi e componenti piccoli di macchinari agricoli beneficiano della galvanizzazione per proteggerli dagli elementi e ridurre la necessità di manutenzione frequente.

La soluzione Bimatek: caldaia a cippato e micro-cogeneratore ORC

Caldaie a cippato/pellet HDG Bavaria da 170 a 400 kW

Caldaie a Biomassa HDG Bavaria per temperature del fluido entro i 95°C

Le caldaie a biomassa HDG Bavaria rappresentano una soluzione ecologica e sostenibile per la produzione di calore. Utilizzano combustibili rinnovabili come cippato o pellet, risorse abbondanti e a basso costo, per generare il calore necessario per i vari processi industriali, inclusi quelli galvanici. Queste caldaie sono note per la loro efficienza elevata e capacità di produrre grandi quantità di calore, essenziali per mantenere la temperatura ottimale nei bagni galvanici per tutte le ore di funzionamento della linea produttiva ( 8.000 ore di funzionamento totale, rispettando i termini di manutenzione)

Vantaggi nell'uso di caldaie a cippato :

• Riduzione delle emissioni di CO2: Il combustibile biomassa è carbon-neutral, il che significa che l'anidride carbonica rilasciata durante la combustione è approssimativamente uguale a quella assorbita dalla biomassa durante la sua crescita. Questo ciclo chiuso contribuisce significativamente alla riduzione dell'impronta di carbonio dell'impianto.
• Costi energetici più bassi: Il cippato è meno costoso rispetto ai combustibili fossili, riduce sensibilmente i costi operativi complessivi degli impianti.
• Indipendenza energetica: L'utilizzo di una fonte di energia rinnovabile locale riduce la dipendenza dalle fluttuazioni dei prezzi dei combustibili fossili e migliora la sicurezza energetica dell'azienda.
• Anticipazione del fase-out del metano : L'anticipo del fase-out del metano e il passaggio a caldaie a biomassa pongono le aziende in una posizione di vantaggio, consentendo di disaccoppiarsi dai combustibili fossili ben prima del 2035. Questo non solo facilita la formazione di partenariati strategici con produttori di biomassa, ma apre la porta a benefici economici significativi derivanti dalla conversione di Tonnellate Equivalenti di Petrolio (TEP) in Titoli di Efficienza Energetica (TEE), che possono essere commercializzati per generare ulteriori entrate.

Microcogeneratori ORC ed integrazione con caldaie a biomassa

I microcogeneratori ORC (Organic Rankine Cycle) rappresentano una tecnologia avanzata e versatile, particolarmente adatta per essere integrata con caldaie a biomassa in impianti industriali come quelli galvanici. Questi sistemi utilizzano un ciclo termico chiuso per convertire il calore in energia elettrica e termica, sfruttando fluidi organici con basse temperature di ebollizione per ottimizzare il trasferimento energetico.

Integrazione ideale con caldaie a cippato

L'accoppiamento dei microcogeneratori ORC con le caldaie a biomassa è considerato ideale per diverse ragioni:

Utilizzo Ottimale del Calore: Le caldaie a cippato fino a 500 kW producono una grande quantità di calore a temperature che non sono sufficientemente alte per i cicli termici convenzionali, come quelli a vapore. I micro-cogeneratori ORC, operando efficacemente con fonti di calore a bassa temperatura, possono sfruttare quasi tutto il calore residuo generato dalla biomassa.

Produzione Combinata di Energia Termica ed Elettrica: Mentre la caldaia fornisce il calore necessario per i processi termici come il riscaldamento dei bagni galvanici, il micro-cogeneratore ORC trasforma il calore residuo in energia elettrica. Questa dualità nella produzione energetica permette di massimizzare l'efficienza dell'uso dell'energia primaria (la biomassa), riducendo la dipendenza da fonti esterne di energia.

Efficienza energetica anche con basse rese: Pur non avendo rese energetiche comparabili ai sistemi che utilizzano temperature più elevate, come i cogeneratori a gas, i micro-cogeneratori ORC sono estremamente efficaci nel loro contesto specifico. La loro capacità di convertire il calore a temperature più basse in energia elettrica è fondamentale per contesti dove le alternative ad alta temperatura non sono praticabili o sostenibili.

I micro-cogeneratori ORC, accoppiati con caldaie a biomassa, offrono una soluzione energetica efficiente e sostenibile per gli impianti industriali, permettendo alle aziende di ridurre i costi operativi e di migliorare la loro sostenibilità ambientale. Questa tecnologia rappresenta un esempio eccellente di come l'innovazione possa essere applicata per affrontare le sfide energetiche e ambientali contemporanee.

Impatto economico: riduzione dei costi energetici

L'adozione di tecnologie rinnovabili, come la caldaia a biomassa abbinata a un cogeneratore ORC, presenta non solo vantaggi ambientali ma anche significativi risparmi economici, in particolare nella riduzione dei costi energetici.

Analizziamo i risparmi ottenibili con un esempio concreto, considerando una linea di produzione galvanica di 60 metri che opera con vari bagni di trattamento.

A) Scenario tradizionale: uso di caldaia a Gas Metano

Se una linea di produzione utilizzasse una caldaia a gas da 700 kW con un rendimento dell'85% e fosse in funzione per 5.000 ore all'anno, si avrebbe un consumo annuo di energia primaria pari a 3.500.000 kWh. Calcolando l'acquisto di circa 365.000 Nm³ di gas metano a un costo ipotetico di 0,60 €/Nm³, la spesa annuale per l'energia termica sarebbe di circa 219.000 €.

B) Scenario innovativo: uso di caldaia a cippato + micro-cogeneratore ORC

Passando a una caldaia a cippato con un rendimento del 93%, che utilizza cippato A2 con un potere calorifico di 3,2 kWh/kg e un costo reale attuale di 111 €/tonnellata, calcoliamo il risparmio in termini di costi energetici.

La caldaia a biomassa, per la stessa quantità di energia utile, consumerà una quantità di cippato di circa 1.000 tonnellate che generano una energia pari a 3.199.000 kWh ( con un risparmio dovuto alla migliore resa della caldaia a biomassa di 301 MW termici) i costi totali di acquisto del cippato sono di circa € 110.000 con un risparmio rispetto al metano di € 109.000 , passando da un costo per il metando di 73,8 €/MWh ad un costo di 38,4 €/MWh quando utilizzo cippato ed a un costo di 27,5 €/MWh se detraggo i risultati della produzione di elettricità pari a 120 MWh che viene autoconsumata.

Dal punto di vista ambientale invece, con una caldaia a biomassa + un micro-cogeneratore ORC, si assiste ad una drastica riduzione delle emissioni di CO2 passando da 1.000 tonnellate/annue prodotte con il metano a 95 tonnellate prodotte con il cippato, l'equivalente dell'assorbimento di CO2 di 18.099 alberi di alto fusto.

Benefici economici aggiuntivi: Titoli di Efficienza Energetica (TEE)

Oltre ai risparmi diretti sui costi del carburante, la sostituzione di una caldaia a gas con una a biomassa offre vantaggi aggiuntivi nel contesto dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE). Questi titoli rappresentano un meccanismo incentivante nell'ambito delle politiche di efficienza energetica e sono commercializzabili sul mercato specifico, offrendo un ulteriore ritorno economico per le aziende che investono in tecnologie sostenibili.

Calcolo dei Titoli di Efficienza Energetica

I TEE vengono quantificati sulla base delle Tonnellate Equivalenti di Petrolio (TEP) che si risparmiano adottando tecnologie più efficienti. Considerando l'utilizzo di una caldaia a biomassa, con un consumo annuale di energia primaria di 3.500.000 kWh, è essenziale convertire tale energia in TEP per calcolare il numero di titoli ottenibili.

Un TEP equivale all'energia fornita da una tonnellata di petrolio, ovvero 11.630 kWh. Attraverso questa equivalenza, abbiamo stabilito che il risparmio è di 300 TEP.

Valore Economico dei TEE

Determinati i TEP risparmiati, possiamo calcolare il loro valore economico. Questo si fa moltiplicando il numero di TEP per il prezzo di mercato di ogni singolo titolo, che attualmente è di circa € 250/TEE. Il valore ottenuto di € 75.236 va poi moltiplicato per la durata del periodo di commercializzazione dei titoli, che nel nostro esempio è di 7 anni.

I calcoli mostrano che i TEE generati dal cambio verso una caldaia a biomassa ammontano in 7 anni ad € 526.650, valore ben superiore al costo dell'impianto. Questi titoli rappresentano un incentivo economico importante per le aziende che investono in efficienza energetica, fornendo un ulteriore ritorno sull'investimento e migliorando la sostenibilità finanziaria dell'operazione.

I Titoli di Efficienza Energetica (TEE), noti anche come certificati bianchi, sono strumenti utilizzati per incentivare e certificare il risparmio energetico nelle imprese e nelle utenze domestiche. Essi hanno lo scopo di promuovere l'efficienza energetica e la riduzione dei consumi di energia. Ogni TEE rappresenta una quantità di energia risparmiata grazie a interventi che migliorano l'efficienza energetica di edifici, impianti o processi produttivi.

I TEE sono dei bonus?

I TEE sono diversi da un bonus in quanto non sono un credito d'imposta o una detrazione fiscale diretta, ma sono piuttosto dei certificati che possono essere venduti o scambiati sul mercato. Le aziende che producono questi certificati possono venderli ad altre aziende che hanno l'obbligo di raggiungere determinati target di efficienza energetica. In questo modo, i TEE creano un sistema di mercato che premia le iniziative di risparmio energetico.

In sintesi, i TEE servono a:

1. Incentivare il risparmio energetico: Promuovendo interventi che riducono i consumi energetici, i TEE aiutano a ridurre l'impatto ambientale e a migliorare l'efficienza energetica.
2. Creare un mercato per l'efficienza energetica: I TEE possono essere acquistati e venduti, offrendo un incentivo economico alle aziende per investire in tecnologie e soluzioni più efficienti.
3. Soddisfare gli obblighi normativi: Alcune aziende, in base alla legislazione nazionale, sono obbligate a dimostrare miglioramenti nell'efficienza energetica o ad acquistare TEE se non raggiungono i target stabiliti.

Quindi, mentre i bonus sono incentivi fiscali che riducono direttamente il costo degli investimenti in efficienza energetica, i TEE sono strumenti di mercato che valorizzano il risparmio energetico conseguito.

Benefici ambientali: un passo verso la sostenibilità

L'adozione di tecnologie energetiche sostenibili, come la caldaia a biomassa ed i micro-cogeneratori ORC, non solo apporta benefici economici significativi ma ha anche un impatto ambientale profondamente positivo. Questo impatto si riflette principalmente nella riduzione delle emissioni di CO2 e di altri inquinanti, migliorando così la sostenibilità complessiva delle operazioni industriali.

Riduzione delle Emissioni di CO2

Le caldaie a biomassa utilizzano combustibili rinnovabili che, contrariamente ai combustibili fossili, sono considerati neutri in termini di emissioni di carbonio. La CO2 rilasciata durante la combustione della biomassa è approssimativamente pari a quella assorbita dalle piante durante il loro ciclo di vita. Pertanto, il passaggio da una caldaia a gas (che brucia combustibili fossili) a una caldaia a biomassa può ridurre drasticamente le emissioni di anidride carbonica attribuibili ai processi industriali.

Riduzione di Altri Inquinanti

Oltre alla CO2, la combustione di combustibili fossili libera una serie di altri inquinanti nocivi, tra cui ossidi di zolfo (SOx) e ossidi di azoto (NOx), entrambi contribuenti significativi al fenomeno delle piogge acide e alla formazione di smog a livello di suolo. La biomassa, in genere, produce livelli molto inferiori di questi inquinanti, soprattutto quando bruciata in caldaie moderne ad alta efficienza con sistemi di controllo delle emissioni.

L'uso della biomassa come combustibile è sostenibile quando è accompagnato da pratiche di gestione forestale responsabile. Questo assicura che la sua raccolta non pregiudichi la biodiversità né esaurisca le risorse naturali. Inoltre, contribuisce positivamente all'economia locale, promuovendo pratiche agricole e forestali sostenibili.

Concludendo, l'adozione di caldaie a biomassa e cogeneratori ORC non solo rappresenta una scelta economica vantaggiosa ma è anche un passo significativo verso una produzione più pulita e responsabile. Queste tecnologie offrono una strada concreta per ridurre l'impatto ambientale delle attività industriali e per promuovere un futuro energetico sostenibile.

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