NORMA BASE CEI 64-8 PARTE 8-1 Accorgimenti e raccomandazioni necessarie all'esecuzione di un progetto di impianto elettrico mettendo in risalto l’efficienza energetica Voltimum Italia s.r.l. Indice Efficienza energetica negli impianti elettrici ...................................................................... 4 1. Localizzazione dei quadri elettrici ................................................................................. 5 2. Sezione economica del cavo ......................................................................................... 6 3. Armoniche .................................................................................................................... 6 4. Efficienza del trasformatore ......................................................................................... 7 5. Correzione del fattore di potenza ................................................................................. 7 6. Sistema di gestione dei carichi ...................................................................................... 7 7. Criteri di intervento per migliorare l’efficienza energetica ........................................... 8 1. Illuminazione ............................................................................................................. 8 2. Sistemi di azionamento dei motori elettrici ............................................................... 9 8. Conclusioni ................................................................................................................... 9 Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito. Efficienza energetica negli impianti elettrici A partire dal 1 novembre 2016 è in vigore la nuova Parte 8-1 della Norma base 64-8 per impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione fino a 1000 V in corrente alternata e 1500 V in corrente continua, “Efficienza energetica degli impianti elettrici” tratta gli accorgimenti e le raccomandazioni necessarie alla esecuzione di un progetto di impianto elettrico mettendo in risalto l’efficienza energetica al fine di ottenere la migliore qualità del servizio con il minor consumo di energia possibile sia per i nuovi edifici che per la ristrutturazione e riqualificazione energetica di quelli esistenti. Il crescente consumo di energia elettrica e la sua utilizzazione in modo sostenibile sono state oggetto di discussioni e accordi a livello nazionale e internazionale; infatti ci troviamo di fronte a numerose sfide per garantire uno sviluppo basato su misure che mirano alla fornitura di energia sostenibile, ottimizzando l'uso delle risorse naturali. In questo modo, l'efficienza, si presenta come una delle soluzioni che aggiungono ulteriori vantaggi, sia in termini ambientali che in diritti economici e sociali. Pertanto, l'efficienza energetica può essere definita come una attività tecnico-economico, che mira a fornire un uso ottimale delle materie prime fornite dalla natura. In particolare la Norma individua quattro settori in cui sviluppare una metodologia specifica di realizzazione dell’efficienza energetica: abitazioni Edifici residenziali (abitazioni) Edifici commerciali (es. uffici, vendita, distribuzione, pubblici, banche, alberghi) Edifici industriali (es. fabbriche, officine, centri di distribuzione) Infrastruttura (es. aeroporti, strutture portuali, strutture per il trasporto) Al paragrafo 6 della Norma vengono indicati le prescrizioni e raccomandazioni relative al progetto, tra le quali si citano posizione del trasformatore e del quadro di potenza; sezione dei conduttori Inoltre vengono indicati anche parametri su cui intervenire per migliorare l’efficienza energetica ad esempio apparecchi utilizzatori (motori, illuminazione); il punto di lavoro del trasformatore fattore di potenza armoniche L'efficienza energetica ci permette di ridurre l'energia consumata per produrre beni e fornire servizi, senza che la qualità sia interessata. È, quindi, un criterio che dovrebbe essere perseguito in ogni organizzazione operativa in ogni ente pubblico o privato e in ogni cittadino per realizzare un mondo più sostenibile. Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito. 1. Localizzazione dei quadri elettrici I quadri elettrici terminali e i quadri di distribuzione devono essere posizionati preferibilmente al centro dell'impianto, definito come il punto o la regione in cui si concentrano la maggior parte delle grandi potenze. Considerando il solo aspetto del dimensionamento elettrico dei circuiti, questa affermazione è valida. Se il quadro è situato in corrispondenza del punto centrale dei carichi a cui serve, prendendo in considerazione le singole potenze dei carichi e le loro distanze rispetto al quadro, è possibile ottenere una ragionevole economia nei conduttori, considerando che devono essere ridotte le lunghezze dei circuiti terminali, riducendo di conseguenza le cadute di tensione ed eventualmente, la sezione dei conduttori. Per trovare il centro di carico di un impianto elettrico contenente 'n' carichi di potenza P1, P2,...,Pn si utilizza il metodo del baricentro. Il baricentro dei carichi è il punto X e Y calcolato dalle espressioni indicate in Fig. 1. Tuttavia, la posizione dei quadri elettrici devono soddisfare anche altri criteri come la facilità di accesso, funzionalità e sicurezza che dovrebbero essere considerate nel loro insieme al fine di ottenere la soluzione migliore. Ovviamente, il concetto di centro di carico può essere applicato per l'intero impianto o a settori. Nel primo caso è utile ad esempio per definire la posizione ideale del quadro generale di BT in un impianto alimentato direttamente dalla rete pubblica su BT; o la cabina elettrica, nel caso di alimentazione in MT e AT; o, ancora, un generatore, qualunque sia la tensione a servizio delle utenze. Il secondo caso si riferisce a installazioni estese, verticali o orizzontali, per il fatto che il criterio migliore di alimentazione elettrica è la divisione dei carichi in settori e sottosettori e così via, creando più quadri elettrici. X= Y= 𝑋1 ∙ 𝑃1 + 𝑋2 ∙𝑃2 +𝑋3 ∙𝑃3 +..+ 𝑋𝑛 ∙𝑃𝑛 𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 + ….𝑃𝑛 𝑌1 ∙ 𝑃1 + 𝑌2 ∙𝑃2 +𝑌3 ∙𝑃3 +..+ 𝑌𝑛 ∙𝑃𝑛 𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 + ….𝑃𝑛 Fig. 1 Calcolo del centro di carico Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito. 2. Sezione economica del cavo In una rete elettrica a bassa tensione un aspetto più importante è la parte economica; tuttavia occorre considerare che prima dobbiamo osservare se tutte le condizioni di carattere tecnico inerenti al dimensionamento sono state soddisfatte; prima di tutto verificare la condizione di riscaldamento. Soddisfatta tale condizione potremmo ottenere una determinata sezione di cavo, la quale può o non può essere aumentata secondo il requisito e il soddisfacimento delle condizioni della caduta di tensione e protezione da sovracorrente. Così, la selezione della sezione influenza i costi di investimento in base a una maggiore o minore sezione del cavo; il costo aumenta con l'aumento della sezione del cavo. D'altro canto, non possiamo in una rete di bassa tensione solo analizzare i costi di investimento, ma dobbiamo anche tener conto dei costi di esercizio. Questi costi sono associati con le perdite per effetto Joule, i quali dipendono dalla resistenza dei conduttori, la quale è decrescente con l'aumento della sezione. I costi di investimento sono normalmente a carico del richiedente dell'installazione, mentre i costi operativi sono normalmente a carico del proprietario dell'impianto. Tenendo conto dei due costi già menzionati, è possibile identificare un valore di sezione più economico nel senso che l'uso di questo valore comporta una minimizzazione del costo totale associato con l'installazione. Pertanto, quando analizziamo l'aspetto economico, più specificamente in relazione alla sezione del cavo utilizzato occorre prendere in considerazione non solo gli aspetti pertinenti con gli investimenti, che riguarda la scelta di un valore inferiore a condizione che siano conformi con le condizioni tecniche, ma dobbiamo concentrare la nostra azione sul contenimento dei costi a lungo termine, perché a volte un costo più elevato degli investimenti può significare un minore costo di funzionamento e perdite minori per effetto Joule, e così nel corso degli anni a venire a compensare il maggior costo iniziale. 3. Armoniche Le correnti armoniche sono definiti come quelli le cui frequenze sono multipli della frequenza fondamentale del potere (50 Hz). Questi flussi distorti, originati da carichi non lineari, si sovrappongono con la componente fondamentale, dando luogo a correnti non sinusoidali. I problemi causati dalle armoniche sono molto diverse e variano a seconda dell'elemento dell'installazione: sovraccarico del conduttore, misure errate in apparecchiature di misurazione, il surriscaldamento dei trasformatori e condensatori, le perdite termiche, scatti irregolari di dispositivi di protezione, guasti nelle apparecchiature, malfunzionamento delle apparecchiature di controllo, ecc. Le soluzioni per ridurre al minimo le frequenze delle armoniche varie, anche se il più comune è l'uso di filtri attivi o passivi. La riduzione dei consumi di energia possono essere fino al 30%. L'uso di filtri per l'eliminazione delle armoniche riduce i sovraccarichi, il surriscaldamento e le perdite termiche. Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito. 4. Efficienza del trasformatore Vi è una qualche possibilità di ottenere un risparmio di energia elettrica al momento di effettuare la selezione dei trasformatori più adatta alle esigenze reali. Ciò è dovuto al fatto che alcuni "esperti" nell'area di ingegneria elettrica non considerano gli aspetti fondamentali dell'efficienza energetica nelle istanze di selezione dei trasformatori. Trasformatori di distribuzione sono presenti in tutti gli impianti industriali e commerciali. Essi rimangono connessi costantemente e poche informazioni si hanno circa i loro rendimenti, forse perché c'è poca interazione con l'utente con queste macchine. L'efficienza del trasformatore dipende dalla potenza del carico che si collega, dal fattore di potenza e dalle perdite inerenti al trasformatore (vuoto e pieno carico). Questa efficienza non sarà costante per tutti i gradi di carico collegati, e raggiungerà la sua massima efficienza in un grado di carichi in modo tale che le perdite a vuoto siano pari alle perdite a pieno carico circa al 70% del carico massimo. Per cui la stima del grado di carico del trasformatore, ci consente di sapere la migliore opzione di scelta, la quale, non passerà solo dal prezzo di acquisto, ma anche i costi di gestione, che dopo un paio di mesi di funzionamento possono superare l'ordine del prezzo di acquisto del trasformatore. 5. Correzione del fattore di potenza La consapevolezza dei consumatori per la compensazione dell’energia reattiva è essenziale per il miglioramento del funzionamento del sistema, avente come obiettivi il miglioramento della qualità dell'offerta di potenza, riduzione di perdite e riducendo i rischi di restrizioni per la crescita del mercato. Per il consumatore, il dimensionamento e il corretto funzionamento delle apparecchiature, nonché la corretta installazione di compensazione reattiva, accanto ai grandi carichi induttivi (motori, trasformatori ecc.), riduce la circolazione del reattivo nei loro impianti e nell’ impianto elettrico, permettendo la riduzione delle perdite elettriche, la diminuzione della fluttuazione di tensione, fornendo un miglioramento della qualità dell'energia. 6. Sistema di gestione dei carichi In fase di progetto la norma indica l’individuazione delle così dette maglie ovvero delle zone, individuate in accordo con il committente, costituite da un gruppo di apparecchiature elettriche alimentate da uno o più circuiti dell’impianto elettrico per una o più zone comprendenti uno o più servizi ai fini dell’efficienza energetica. Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito. I sistemi domotici, per esempio, consentono elevati risparmi di combustibile grazie ai sistemi di controllo di condizionamento, come termostati che regolano la temperatura dell’ambiente in funzione della variazione della temperatura esterna, ora del giorno, della zona o la presenza di persone. Inoltre, il controllo o la sequenza della messa in servizio dei carichi, nei momenti in cui il prezzo dell'energia è più basso, contribuisce al risparmio di consumo di energia elettrica, nonché la rilevazione e la gestione dei consumi dei carichi " in standby " o programmando la disconnessione dei circuiti non prioritari prima di raggiungere la potenza contrattuale. In aggiunta, il monitoraggio della qualità dell'alimentazione consente la comunicazione delle informazioni al fornitore di elettricità in remoto, migliorando così il funzionamento complessivo del sistema di distribuzione elettrica e regolare con più precisione i modelli di produzione alle abitudini di consumo. 7. Criteri di intervento per migliorare l’efficienza energetica Per migliorare l’efficienza energetica la Norma indica alcune possibilità di intervento: 1. Illuminazione L’efficienza energetica di illuminazione è direttamente legata alla efficienza del tipo di lampada utilizzato nel progetto e il modo in cui utilizziamo durante il giorno. Per ottenere un impiego efficiente di energia nella zona da illuminare, è possibile utilizzare le tecnologie per ogni specifica zona di lavoro, come ad esempio sensori di presenza, fotocellule, tra gli altri. Il sensore di presenza sono dispositivi che funzionano con un circuito elettronico in un involucro di plastica, in cui vi è un contatore di tempo, sensore di calore o alla presenza. Si installa l'apparecchiatura in un luogo particolare dove è possibile coprire l'intera area che si desidera controllare. Una volta installato, ci sarà una messa a punto per ottenere le migliori prestazioni possibili. Essendo un dispositivo che funziona direttamente legato alla temperatura, sarà rilevato chiunque passando davanti questa installazione, che innescando la lampada si accenderà entro il tempo prestabilito dal programma di installazione. Ci sono due tipi di sensori di movimento nel mercato dell'illuminazione: tipo infrarossi e tipo ad ultrasuoni. Si possono trovare entrambe le tecnologie in un unico prodotto. Il relè fotoelettrico, noto anche come fotocellula, è un dispositivo di controllo che mira a illuminare e a spegnere un circuito di illuminazione o anche di una singola lampada. Questo permette che una lampada viene attivata automaticamente quando l'ambiente in questione ha un basso livello di luce desiderata, per esempio, di sera e si spegne automaticamente quando si ha il livello di illuminazione sufficiente, per esempio, all'alba. L’interruttore con accesso remoto ci dà la possibilità di collegare, scollegare e controllare l'intensità della luce. L'interruttore dispone di un sensore intelligente che rileva i raggi infrarossi e regola l'illuminazione ambientale come necessario. Questa tecnologia offre un maggiore risparmio Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito. energetico e senza l'uso incontrollato di energia in diversi punti del luogo, come i corridoi, scantinati o luoghi senza circolazione di persone. 2. Sistemi di azionamento dei motori elettrici L' importanza di recente dedicato ai motori elettrici ha la sua origine, anche nell'aumento dei costi energetici. Il risultato di questa importanza, e che sono stati sviluppati i motori ad altro rendimento. Rispetto ai motori standard questi hanno, in aggiunta al miglioramento del rendimento un fattore di potenza superiore. In termini di costi di acquisto mentre è vero che non vi sono differenze significative in termini di investimenti nell'acquisizione di motori elettrici in accordo con le classi di rendimento, è anche vero che la più grande e la più significativa percentuale del costo di un motore elettrico è il consumo di energia elettrica per tutta la loro vita utile. Ora, in questo modo, l'acquisto di motori ad alto rendimento di classe IE2 o IE3 sostiene, in scenari di utilizzo industriale con una grande quantità di ore in un rapido ammortamento. Per quanto riguarda il controllo di motori elettrici, divenne un uso diffuso dei variatori elettronici di velocità nel settore. Infatti, il suo utilizzo consente di adattare l'impiego di motori elettrici alle reali esigenze. Poichè la velocità dei motori a induzione è determinata dalla frequenza della tensione di alimentazione mediante il relativo numero di poli e di fattore di carico, è chiaro che agendo nella frequenza della tensione di alimentazione ci permette di regolare la velocità dei motori senza fare affidamento sull'impiego di dispositivi meccanici. 8. Conclusioni In base alle misure realizzate per il miglioramento dell’efficienze energetica di cui all’allegato B della norma 64-8/8-1 vengono definite 5 classi di efficienza, di cui la classe 4 e considerata la più elevata, (EIEC4 impianto ad efficienza ottimizzata), dette le Classi di efficienza dell’impianto elettrico EIEC mentre la EIEC0, impianto ad efficienza molto bassa, equivale a nessun provvedimento adottato. In definitiva, possiamo dire che oggi per rimanere competitivi e per soddisfare le più recenti normative ambientali, la ricerca per l'efficienza energetica non è più un'opzione da valutare, ma si tratta di qualcosa di essenziale e assolutamente necessario. Inoltre, dobbiamo considerare che si dovrebbe sviluppare un piano specifico in cui vengono definiti gli obiettivi da raggiungere e la strategia da seguire e in cui anche l'installazione di un sistema di supervisione e di automazione saranno alla base per il successo desiderato. Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.