Analisi delle perdite e dei rifiuti nella produzione
La produzione è la spina dorsale dell'economia di una nazione. Su scala industriale, la produzione di massa trasforma le materie prime in prodotti finiti, ma nel processo consuma grandi quantità di energia e risorse. L'analisi delle perdite e dei rifiuti offre un quadro in cui valutare lo status quo ed effettuare le modifiche necessarie per ottimizzare le prestazioni e i profitti della produzione, riducendo al minimo gli sprechi e i danni all'ambiente naturale.
Produzione e Muda
I guadagni di produttività si basano sull'identificazione e l'eliminazione delle inefficienze ovunque si verifichino. Questo è il mantra di muda, un concetto tradizionale giapponese che descrive un processo o un'attività dispendiosa che presta un minimo valore fondamentale. La Toyota Corporation del Giappone ha costruito il suo sistema di produzione snella incentrato sui "sette rifiuti" di muda: ovvero sovrapproduzione, attesa, trasporto, elaborazione inadeguata, inventario non necessario, movimento e difetti superflui o in eccesso. Inoltre, una volta identificata la muda, una strategia per affrontare il problema è essenziale se si prevedono miglioramenti in termini di prestazioni e qualità.
Profili di perdita di energia industriale
Il settore industriale rappresenta un terzo del consumo totale di energia negli Stati Uniti. Nel 2002, questo ammontava a 32, 5 quadrilioni di BTU. Tuttavia, le perdite di energia fuori sede e in loco reclamano molto di questo. Le perdite fuori sede sono legate al trasporto e allo stoccaggio di energia elettrica e carburante per l'impianto dell'impianto, che rappresentano circa il 30% dell'energia in ingresso. Le perdite in loco si verificano all'interno dell'impianto e ne sostengono un altro 32%. Queste perdite sono inerenti ai sistemi a vapore, alle unità di cogenerazione, alle linee di distribuzione, ai motori, alle pompe e ai compressori. Nel loro rapporto del 2004 per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, le società di consulenza del Maryland Energetics, Incorporated e E3M, Incorporated, hanno classificato il settore dei prodotti forestali più alto in termini di perdite in loco a 1474 TBtu (trilione BTU) o 45% del consumo totale di energia, seguito da i settori della chimica e della raffinazione del petrolio, rispettivamente a 1363 TBtu e 978 TBtu, o al 37% e 28% di utilizzo totale.
Recupero di calore residuo
Le leggi della fisica dettano che l'energia non è né creata né distrutta, ma semplicemente convertita da una forma all'altra. Nella sua relazione del 2008 al Dipartimento dell'Energia, BCS, Incorporated, una società di consulenza del Maryland, stimava che tra il 20 e il 50 percento del budget energetico di produzione andasse perso a causa del calore sprecato sotto forma di gas di scarico e trasferimento termico per conduzione, convezione e radiazione. Il rapporto stima inoltre che 589 TBtu di potenziale di lavoro sono in sospeso nel 1735 TBtus di gas di scarico emessi ogni anno dalle industrie di alluminio, acciaio, cemento e vetro. Il recupero e la conversione del calore di scarto in un lavoro utile non solo aumenta l'efficienza dell'impianto, ma riduce anche i gas a effetto serra compensando la necessità di ulteriore energia a combustibili fossili. Le applicazioni di riutilizzo del calore di scarto recuperato includono aria di combustione e preriscaldamento dell'acqua di alimentazione della caldaia, generazione di energia, riscaldamento dell'ambiente e trasferimento termico per il trattamento di flussi che coinvolgono liquidi e gas. Recuperatori, rigeneratori, riscaldatori di calore passivi, bruciatori rigenerativi / recuperativi, scambiatori / economizzatori di calore a tubi alettati e caldaie di scarico sono alcune delle tecnologie di recupero del calore disponibili.
Efficienza energetica: opportunità e ostacoli
L'aumento dei prezzi del gas naturale costrinse i produttori statunitensi a ricorrere all'efficienza energetica e alle misure di conservazione. Il National Petroleum Council ritiene che i programmi di efficienza energetica possano risparmiare 5 miliardi di BTU all'anno, una cifra significativa che rappresenta il 15% della domanda totale di energia nei settori industriali e manifatturieri statunitensi nel 2007. L'NRC sostiene inoltre che il 40% di questo può essere realizzato in il termine immediato con la tecnologia attuale. Tuttavia, conquistare l'equilibrio richiederà un nuovo lavoro di ricerca e sviluppo. Tuttavia, ci sono diverse sfide per scoraggiare ulteriori guadagni di efficienza. La chiave tra questi è una riduzione dei finanziamenti per la ricerca e lo sviluppo, esemplificata da un marcato calo del 70% dei finanziamenti del governo federale dai massimi livelli del 1970. Altri ostacoli includono la volatilità del prezzo del carburante, che complica le approvazioni dei progetti, il cambiamento degli ambienti normativi e politici e la carenza di esperienza tecnica.