Rifasamento ed efficienza energetica

Ing. Francesco Iannello
Bolzano, 12 Dicembre 2014
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Efficienza Energetica
Industriale
Contenuti
Chi siamo
Efficienza Energetica Industriale
Motori elettrici
Trasformatori
Rifasamento
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ANIE Energia | chi siamo
Aderisce a Confindustria ANIE.
Rappresenta le aziende con sede in Italia che producono, distribuiscono ed
installano apparecchiature, componenti e sistemi per la generazione,
trasmissione, accumulo e distribuzione di energia elettrica per il suo utilizzo
nelle applicazioni industriali e civili.
Statistiche:
214 aziende associate
oltre 18.000 posti di lavoro
Fatturato 2013: 8.8 mld€
Export 2013: 4.3 mld €
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ANIE Energia | chi siamo
Generazione
Trasmissione e Distribuzione
Impianti e componenti per la produzione
di energia
Quadri e componenti in MT
Stazioni elettriche AT
Sistemi per l’energia
Accumulo, Smart grid, Stazioni di ricarica
per veicoli elettrici, efficienza energetica
Elettrodotti AT
Trasformatori elettrici
Apparecchiature e componenti per l’utilizzo dell’energia
Motori ed azionamenti elettrici
Quadri e componenti in BT
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ANIE Energia | chi siamo
Gruppo ”Motori elettrici”
25 aziende associate
400 Mln € fatturato totale
80% del mercato nazionale
Gruppo “Trasformatori elettrici”
16 aziende associate
430 Mln € fatturato totale
80% del mercato nazionale
Sottogruppo “Condensatori”
7 aziende associate
37 Mln € fatturato totale
80% del mercato nazionale
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Motori elettrici
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Motori elettrici | Classi di efficienza
high
efficiency
IE4 Super
Premium Efficiency
NEMA Premium
Plus IESA (IE4)
IE3 Premium
Efficiency
NEMA Premium
IESA (IE3)
Grade 1
Grade 2
EFF 1
IE2 High
Efficiency
EPAct (IE2)
Grade 2
Grade 3
EFF 2
IE1 Standard
Efficiency
EFF 3
low
efficiency
Voluntary
Agreement
(Europa)
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Grade 1
Grade 3
Regolamento 640/2009/CE
IEC-motors
(international)
EISA
NEMA-motors
(USA, CAN,
MEX)
GB 18613-2006
(China)
GB 186132012?
(China)
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Motori elettrici | Classi di efficienza
Motore di 4 poli a 50 Hz
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Motori elettrici | Regolamento 640/2009/CE
Adottato il 22 luglio 2009, specifica i requisiti in materia di progettazione ecocompatibile
per i motori elettrici e l’uso del controllo elettronico della velocità.
Questi requisiti si applicano anche quando questi dispositivi sono integrati in altri prodotti
(ad esempio in macchine).
Dal 16 Giugno 2011: i motori immessi sul mercato devono essere in classe di efficienza
IE2;
Dal 1 Gennaio 2015: i motori con potenza tra 7,5 e 375 kW devono essere in classe di
efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter;
Dal 1 Gennaio 2017: i motori con potenza tra 0,75 e 375 kW devono essere in classe di
efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter.
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Motori elettrici | risparmio ed efficienza
Motori bassa tensione in tutte le applicazioni!
Sostituzione motori guasti
E’ quasi sempre conveniente sostituire i vecchi motori guasti con un nuovo motore ad
alto rendimento
risparmio energia 5 ÷ 15% payback ~ 1 ÷ 2 anni
Sostituzione motori funzionanti
risparmio energia 5 ÷ 15% payback ~ 1 ÷ 3 anni
Osservazioni
Tempi di payback interessanti soprattutto oltre 3.000 h/anno di funzionamento
Maggiori opportunità sotto i 110 ÷ 160 kW e su motori riavvolti
Priorità a motori standard dove la sostituzione è più semplice
Verifica eventuale sovradimensionamento
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Esempio - Sito produttivo per la lavorazione minerali
Investimenti in corso per risparmio energetico
Installato di 15.000 motori in BT
Graduale sostituzione di vecchi motori con i nuovi IE2
Con un incremento dell’1% di efficienza dell’installato si
otterrà
Risparmio energetico: 3.700 MWh/anno
Risparmio economico: 200.000 €/anno
costo energia 0,055 €/kWh !!!
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Sorveglianza del mercato
motorielettrici.enea.it
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Trasformatori
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Nuovo regolamento EU per i trasformatori
Eco design Directive 2009/125/EC e relativi regolamenti che vietano la
circolazione nello Spazio Economico Europeo di prodotti poco efficienti (es
regolamento 640/2009 sui motori elettrici ad alta efficienza)
Trasformatori: è stato emanato il Regolamento 548/2014 che vieterà
l’immissione nel mercato dal 1 luglio 2015 di trasformatori con perdite
superiori a quelle indicate nelle tabelle.
Entro il 2017 la Commissione Europea raccoglierà e valuterà i dati relativi ai
trasformatori messi in servizio dopo il 1 luglio 2015 per confermare i valori
riportati nella fase 2 al 2021 o definire nuovi congrui valori applicabili.
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Nuovo regolamento EU per i trasformatori
I normali interventi per ridurre le perdite consistono principalmente nel ridurre:
l’induzione per le perdite a vuoto;
la densità di corrente per le perdite a carico.
Per rientrare nei valori di perdite definite dal regolamento é inoltre possibile
l’adozione di lamierini a minore perdita che permettono di contenere massa e
dimensioni del trasformatore
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Tecnologie disponibili
Trasformatori isolati in olio
I trasformatori isolati in olio, sono quelli di gran lunga più usati. Essi sono la quasi
totalità dei trasformatori impiegati da Enel.
Essi sono caratterizzati da:
basse perdite
rumore molto contenuto
assenza di manutenzione (per i tipi con cassa ermetica)
elevata resistenza agli shocks termici
installazione all’esterno
quasi totale riciclabilità dei materiali a fine vita
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Tecnologie disponibili
Trasformatori a secco
I trasformatori isolati in resina, sono stati sviluppati come una delle possibili soluzioni volte
a minimizzare i rischi d’incendio e conseguente contaminazione dell’ambiente, che
possono essere connessi con l’impiego di trasformatori isolati in olio. Rappresentano l’80%
del mercato privato italiano
Le applicazioni tipiche sono:
 Edifici ad alta densità abitativa
 Centri commerciali
 Ospedali
 Metropolitane
 Impianti di generazione eolica e
fotovoltaica
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



Piattaforme per l’estrazione di idrocarburi
Navi
Impianti petrolchimici
Centrali nucleari, ecc.
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Trasformatori di distribuzione - norme in vigore
Trasformatori a secco
CEI EN 50541-1:2011-04, Trasformatori trifase di distribuzione
Norma preparata dal CENELEC in vigore dal 01-12-2011
Trasformatori in olio
CEI EN 50464-1: 2007-08, Trasformatori trifase di distribuzione
Norma preparata dal CENELEC in vigore dal 01-10-2007
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Trasformatori di distribuzione - norme in preparazione
Norma EN 50588-1
Sostituisce sia la EN 50464-1 che la EN 50541-1.
Introduce cambiamenti tecnici (in conformità al reg. 548/2014):
1.
2.
3.
4.
Nello stesso documento sono contenuti sia i trasformatori a secco che quelli in olio
Lo scopo di applicazione è esteso da 3150 kVA a 40 MVA
Nelle tabelle di perdite sono introdotti nuovi valori ridotti
Per i trasformatori con potenza > 3150 kVA viene introdotto il concetto di Peak
Efficiency Index (PEI).
5. Le tolleranze del + 5% (come imposto dal reg. 584/2014) si riferiscono
esclusivamente alla verifica dei parametri misurati dalle autorità degli Stati membri
e non sono utilizzate dal fabbricante o dall'importatore come tolleranze ammesse
per stabilire i valori riportati nella documentazione tecnica, che non devono
superare quelli indicati sulle tabelle (tolleranza 0).
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Rifasamento
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Rifasamento ed efficienza energetica
PP
PP
P
Q
P
Q
PP
P
PP
Q
Q
P
PP
P= VIcos φ
Q= VIsen φ
PP= RI2
PP 
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1
(cosφ)2
Q
P
PP
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Rifasamento ed efficienza energetica
PP
P
Q
PP
P
PP
Q
P
PP
Q
Q
P
Passando da cosφ=0,7 a cosφ=0,9 le perdite si
riducono del 40%
PP
Passando da cosφ=0,7 a cosφ=0,95 le perdite si
riducono del 45%
Q
Q
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P
PP
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Rifasamento ed efficienza energetica
A pari potenza attiva P impegnata, un impianto elettrico con basso cosφ porta
una corrente più elevata:
maggiori perdite di energia per effetto Joule (riscaldamento di cavi, sbarre,
trasformatori, etc)
maggiore caduta di tensione lungo le linee elettriche
necessità di sovradimensionamento dei componenti (cavi, barre, organi di
manovra e protezione, trasformatori…)
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Le direttive dell’AEEGSI
La delibera 180/13 riporta gli intendimenti dell’AEEG per il periodo regolatorio
2016/2019.
La novità più importante è:
Il fattore di potenza cosφ minimo per non ricevere penali è portato a 0,95
NB: non sono ancora noti i coefficienti economici applicati all’energia reattiva
consumata in eccesso, che comunque saranno ancora suddivisi per clienti bt e
AT, e per livelli (un coefficiente applicato al quantitativo di Er compresa tra
0,33 e 0,75Ea; uno per Er>0,75Ea)
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Le direttive dell’AEEGSI
Energia
attiva
Energia
reattiva
Energia
attiva
100
75
Energia
reattiva
100
k2
k2’
75
k1
k1’
50
33
gratis
Fino al 31 dicembre 2015
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gratis
Dal 1 gennaio 2016
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Rifasamento con FV-SsP
In un impianto industriale, l’aggiunta di un FV-SsP porta
importanti variazioni nei flussi delle potenze viste al
punto di consegna, con conseguente impatto sul
rifasamento.
Le principali problematiche sono:
1. aumento della distorsione armonica dovuta alla
presenza di inverter del sistema FV
2. diminuzione del cosφ al punto di consegna dovuto
alla diminuzione della potenza attiva erogata
(perché fornita dal FV), mantenendo costante la
potenza reattiva (non fornita dal FV)
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Grazie per l’attenzione
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www.anienergia.it
ANIE Energia - viale Lancetti, 43 - 20158 Milano, Italy - [email protected]