Energy efficiency in the industrial compressed air systems : an explorative investigation of interventions, barriers and drivers

Policy makers worldwide have recognised energy efficiency to be an effective means to satisfy the growing energy demand and reduce greenhouse gases emissions, in order to secure a sustainable economic development. This dissertation focuses on the energy efficiency of the compressed air, such an essential aid to the manufacturing and process industries to be often called the “Fourth Utility”. The production of compressed air can be one of the most energy consuming processes taking place in an industrial facility, and it is well acknowledged the existence of an unexploited energy efficiency potential. To address such problem, the present thesis discusses the Energy Efficiency Measures (EEMs) recommended by the U.S. Industrial Assessment Centres (IAC) and the results obtained from several descriptive analyses of the IAC Database. It also presents the main findings from an explorative investigation among different types of manufacturing companies in Lombardy. The preliminary results suggest that some energy efficiency interventions are scarcely adopted, such as waste heat recovery from the compressor. Also, firms’ attitude towards the energy efficiency of their compressed air installations is quite uneven throughout the industry. Small enterprises (SEs) implement EEMs to a much lower extent than larger companies, with the gap becoming critical for the more expansive interventions, such as the purchase of a new compressor and related control system. Organisational barriers, such as lack of time, are considered the most critical issue, especially by SEs. The results also highlight lack of competences to be a strong factor limiting the energy efficiency in the small companies. Policy makers are called to design effective policies to overcome these issues. The regulatory framework should then include both technical support schemes and economic subsidies for investments in energy efficiency.

Le autorità politiche di tutto il mondo hanno riconosciuto che l’efficienza energetica è un mezzo efficace per soddisfare l’aumento della domanda di energia e ridurre le emissioni di gas serra, in modo tale da assicurare uno sviluppo economico sostenibile. Questa tesi si concentra sull’efficienza energetica dell’aria compressa, un supporto fondamentale alle industrie manifatturiere e di processo. La produzione di aria compressa può essere una dei processi più energivori che hanno luogo in un impianto manifatturiero ed è ampiamente documentata l’esistenza di un potenziale di efficienza energetica non sfruttato. Per affrontare tale tema, questa tesi discute le misure di efficienza energetica (EEMs) raccomandate dall’ ente americano Industrial Assessment Centers (IAC) e i risultati ottenuti da diverse analisi descrittive del database IAC. Essa presenta inoltre i principali risultati ottenuti da un’investigazione esplorativa tra diverse tipologie di aziende manifatturiere in Lombardia. I risultati preliminari di tale investigazione suggeriscono che alcuni interventi di efficienza energetica sono scarsamente adottati, tra i quali il recupero del calore dal compressore. Inoltre, il comportamento delle aziende nei confronti dell’efficienza energetica delle loro installazioni di aria compresa è piuttosto variabile nell’industria. Le piccole imprese (PI) implementano misure di efficienza energetica in misura minore rispetto alle aziende più grandi, ed il gap diventa critico per gli interventi più costosi, come l’acquisto di un compressore nuovo e del sistema di controllo. Barriere di natura organizzativa, come la mancanza di tempo, sono considerate i fattori più critici, specialmente dalle piccole imprese. I risultati evidenziano anche che la mancanza di competenze è un fattore che limita l’efficienza energetica nelle piccole aziende. Le autorità regolatrici sono chiamate a creare politiche efficaci per superare tali problemi. Il contesto regolativo dovrebbe quindi includere sia schemi di supporto tecnico che sussidi economici per gli investimenti nell’efficienza energetica.