ENERGIA ELETTRICA

EKOGREENPOWER.IT
ENERGIA ELETTRICA
I PASSI VERSO IL RISPARMIO ENERGETICO
APPROFONDIMENTI TECNICI
Società del Gruppo ONE -EKO.com
CALCOLO DEL RISPARMIO ENERGETICO OTTENUTO ATTRAVERSO TECNOLOGIE BASATE SUL
PRINCIPIO DELLA DEPRESSIONE DI VOLTAGGIO SECONDO STANDARD VDE-AR-E 2055-1
1.
La potenza elettrica e le sue componenti
La potenza assorbita da un carico elettrico può essere suddivisa
in tre componenti pesate
dove
Nello specifico si ha:

Calcoliamo ora
Potenza assorbita con comportamento lineare:
dove la potenza assorbita dipende dal
valore di tensione e da sue variazioni.
(1)
Potenza assorbita con comportamento non
lineare:
dove la potenza
assorbita è costante ed indipendente dal valore di
tensione
(4)
a=0,6
u
dove solo la componente
dipende dalla variazione
percentuale introdotta per come definito nelle (1),(2),(3)
Calcoliamo ora
=
Figura 1 - Andamento del risparmio di
potenza al variare della riduzione di
tensione e del coefficiente α
10,0%
=
Eko Green Power Italy s.r.l.
a=0,7
1,0%
Definendo ora come la percentuale di riduzione della tensione
possiamo calcolare la
a=0,8
9,0%
=
a=0,9
8,0%
=
al variare di
a=1,0
7,0%
La potenza istantanea può essere calcola coma la somma
algebrica delle tre componente sopra descritte
20,0%
18,0%
16,0%
14,0%
12,0%
𝜉
10,0%
8,0%
6,0%
4,0%
2,0%
0,0%
6,0%
(3)
Raffigurando su di un grafico l’andamento di
otteniamo :
5,0%
Potenza assorbita costante:
dove la potenza assorbita è costante e dipendente
da un fattore esterno di regolazione.
4,0%

L’equazione (4) è di notevole importanza in quanto esprime
l’andamento del coefficiente di risparmio di potenza
derivante dalla percentuale di riduzione della tensione .
3,0%
(2)
2,0%

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SUL PRINCIPIO DELLA DEPRESSIONE DI VOLTAGGIO SECONDO STANDARD VDE-AR-E 2055-1
Di seguito si riporta una tabella con valori tipici dei coefficienti
:
DESCRIZIONE
Line in cavo
Controllori in frequenza
Sistemi informatici
Sistemi telecomunicazione
Lampade reatt.elettronico
Lampade
1,00
0,00
0,02
0,02
0,02
1,00
0,00
1,00
0,98
0,98
0,98
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Il coefficiente è espresso dalla seguente relazione generale,
tipica per le costruzioni ed impianti a partire dall’anno solare
2000 in poi, in funzione del coefficiente di riduzione di
tensione :
(7)
Il coefficiente
la relazione
può essere facilmente determinato attraverso
. Per cui:
(8)
Tabella 1 - Valori tipici dei coefficienti
2. Come determinare i coefficienti
metodo di misura semi-strumentale.
attraverso un
Conoscere il valore dei coefficienti
è di fondamentale
importanza per determinare il risparmio energetico ottenibile. Nei
casi pratici ci troviamo di fronte a carichi elettrici o ad un insieme di
carichi difficilmente identificabili singolarmente; occorre quindi
ricorrere ad una misura strumentale che permette di determinare il
valore dei coefficienti.
Il coefficiente , come precedentemente descritto, descrive il peso
della componente di potenza non lineare. La non linearità di un
carico elettrico è possibile quantificarla attraverso il parametro
Distorsione di Armonica THD della corrente introdotto in rete.
Possiamo quindi definire il coefficiente
(per ogni fase elettrica)
con la seguente relazione:
(5)
Il coefficiente complessivo è dato dalla media aritmetica dei
coefficienti su ogni singola fase
Attraverso le relazioni (6), (7), (8) è possibile quindi
determinare tali valori per ogni tipologia di carico elettrico o di
un insieme di carichi elettrici.
3. Esempio applicativo per il calcolo del risparmio
energetico per singola fase elettrica
Supponiamo di voler determinare il risparmio energetico
conseguibile per un sistema elettrico trifase R-S-T-N generico
dove sono applicati vari carichi elettrici.
E’ necessario avere come strumento di misura l’Analizzatore
di Rete trifase con misura della Distorsione di Armonica THD.
Attraverso
l’inserzione
dello
strumento di misura nella rete
elettrica trifase occorre rilevare e
registrare le grandezze elettriche
Tensione, Corrente, Potenza, THD
per un determinato periodo di tempo.
Una volta registrati di dati occorre graficare la Curva di Stress
della Tensione: ovvero riportare su di un grafico, con in
ascissa il tempo e in ordinata i Volt. La Curva di Stress si
ottiene ordinando in ordine decrescente i valori misurati.
240
Volt
230
(6)
220
V
210
200
Figura 2 - Curva di stress della Tensione per singola fase
Eko Green Power Italy s.r.l.
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Dalla curva di stress in Tensione per singola fase si determinano
quattro valori
Riportiamo tutti i valori nella seguente tabella:
240
Volt
(
230
220
210
218
219
218
(0,037)
(0,041)
(0,037)
235
234
231
(0,106)
(0,103)
(0,091)
230
230
229
(0,087)
(0,087)
(0,083)
228
227
226
(0,079)
(0,041)
(0,071)
200
0
10 20 30
40 50 60 70 80 100
Possiamo quindi ora formulare le relazioni dei risparmi
energetici calcolati come da formula (4) che ne derivano riferiti
alle
percentuali
di
riduzione
della
tensione
=
Definiamo anche
come tensione di riferimento (tensione
rispetto alla quale calcoleremo il risparmio energetico; di fatto sarà il
nuovo livello di tensione fornito da dispositivo di risparmio
energetico. Assegniamo per ora
= 210 ;
Calcoliamo ora :
Percentuale di riduzione della
tensione del valore minimo
rispetto a
=
(9)
=
=
Per completare le relazioni sopra descritte rimane da
determinare il valore dei coefficienti
che determineremo
attraverso le relazioni (5) (6) (7) (8).
Determiniamo
(8.1)
Percentuale di riduzione della
tensione del 50% dei campioni
misurati rispetto a
Percentuale di riduzione della
tensione del valore massimo
rispetto a
in pratica
ci indicano le tensioni di soglia sopra le
quali si trovano rispettivamente il 50% e 70% di tutti i campioni
misurati;
Eko Green Power Italy s.r.l.
tramite (5)
Percentuale di riduzione della
tensione del 70% dei campioni
misurati rispetto a
Per semplicità di calcolo
supponiamo ora che la
media ponderata delle
potenze THD diano il
seguente valore indicato.
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Determiniamo
3. Considerazioni sull’applicazione del metodo VDE-AR-E
2055-1 al sistema di risparmio energetico Inteligens®
tramite (7)
(
Determiniamo
0.192
0.203
0.192
0.326
0.320
0.302
0.295
0.295
0.288
0.281
0.274
0.266
tramite (8)
Volendo applicare tale metodologia di calcolo per stimare il
risparmio energetico derivante dall’applicazione del sistema
Inteligens® occorre considerare che sistema implementa
internamente ulteriori ottimizzazioni per il risparmio
energetico, oltre la depressione di voltaggio, quali: mitigazione
delle componenti armoniche, mitigazioni dei fenomeni di spike
e ottimizzazione del cosphi. Tali ottimizzazioni consentono un
risparmio aggiuntivo stimabile nell’ordine del 3-4%.
Per cui il risparmio energetico
Inteligens® :
(
Determiniamo
0.688
0.677
0.688
0.554
0.560
0.578
0.585
0.585
0.592
0.599
0.606
0.614
(10)
16,00%
14,00%
R
12,00%
tramite (9) (trasformati in %)
S
10,00%
% risparmio
(
derivante dal sistema
8,00%
T
6,00%
R
i
S
i
4,96
5.45
4.96
11.16
10.89
10.04
2,00%
9.73
9.73
9.42
0,00%
9.08
8.74
8.39
4,00%
Vmin
Vmax
V50
V70
Figura 4 – Risparmio sistema Inteligens (linee tratteggiate)
Vs risparmio VDE-AR-E 2055-1
Graficando il tutto:
12,00%
10,00%
8,00%
Fabio PETRINI
Engineering Department
6,00%
R
4,00%
S
2,00%
T
0,00%
Vmin
Vmax
Figura 3 - Risparmio
Eko Green Power Italy s.r.l.
V50
ottenibile
V70
Electrical Engineer. He gained his experience in the field of electronic systems
engineering as well as thermo and hydraulic engineering. After a long tenure as an
Engineering Advisor at Oerlikon Contraves S.p.A (today Rheinmetall Italia S.p.A.),
he joined other partners as founder of Thelyn – Engineering Group where he
managed the development of a number of projects in the photovoltaic, thermal,
biogass, biodiesel and wind sectors. Most of this project were design/build for
customers such as Enel , Brithis Petrolium, E-On, Solarig etc. In the International
field, in 2011 Fabio joins as partner the AMV Est Group based out of Romania.
AMV is an industrial park developer and currently manages about 30 acres of
industrial developments
In 2012 he acquires a shareholder package of Eko Green Power, The company is
active in the Green Mobility sector and building energy optimization.