Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocit

Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell’industria e nel terziario Analisi di casi reali Antonio Capozza CESI RICERCA

1 USO DI MOTORI ELETTRICI AD ALTA EFFICIENZA (MAE) 2

Uso di MAE - Caso di studio Industria siderurgica (acciaieria) • Caratterizzazione sperimentale di 45 motori elettrici: – – asincroni trifase BT efficienza EFF 3, taglia da 1, 5 a 90 k. W differenti numero di poli e fattore di carico • Grandezze valutate (valori stazionari o medi): – – 3 potenza attiva (k. W) tensione (V) corrente (A) fattore di potenza

Uso di MAE - Caso di studio Industria siderurgica (acciaieria) • Ipotesi di sostituzione di tali motori a fine vita con EFF 1; caratterizzazione del motore sostituente: – – efficienza come da accordo CEMEP identità del tempo annuo di utilizzo stessa potenza meccanica Pm all’albero potenza di targa immediatamente superiore a Pm • Confronto con un’alternativa alla sostituzione, basata sul riavvolgimento • Valutazione del risparmio energetico annuo e del P. B. P. , basata sulle attuali tariffe elettriche e sugli attuali costi di riavvolgimento/acquisto 5

Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP Potenza elettrica totale considerata = 1. 341 k. W Media annuale ore funzionamento = 4. 173 ore Ipotesi per il calcolo del PBT: • costo dell’intervento = sostituzione tutti i motori rispetto al riavvolgimento di tutti i motori • tariffa elettrica = 0, 10 €/k. Wh 9

Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP 10

2 USO DI AZIONAMENTI VARIABILI (VSD) IN IMPIANTI DI POMPAGGIO 12

Uso di VSD - CASO DI STUDIO Stazione di pompaggio di acquedotto 13

Uso di VSD - CASO DI STUDIO Caratteristiche nominali del motore elettrico: • • • Frequenza Tensione Corrente Potenza attiva Velocità Fattore di potenza 14 = = = 50 Hz 500 V 355 A 250 k. W 1475 rpm 0. 87

Uso di VSD - CASO DI STUDIO Caratteristiche nominali della pompa: • Prevalenza = 50 m • Portata = 1269 m 3/h • Velocità = 1490 rpm 15

Uso di VSD - CASO DI STUDIO • Test con valvola di regolazione (RV) e test con azionamento variabile (VSD) • sequenza di manovre manuali sulla valvola • fino al raggiungimento di un prefissato regime stazionario di portata (in % del nominale) • partendo dal valore di pieno carico (105%) 16

Uso di VSD - CASO DI STUDIO Test con azionamento variabile (VSD) • sequenza di manovre manuali sul segnale in tensione dell’inverter • fino al raggiungimento di un prefissato regime stazionario di portata (in % del nominale) • partendo dal valore di pieno carico (105%) 19

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti Efficienza del VSD Risparmio di potenza attiva in funzione del carico idraulico Potenza - VSD Potenza - RV Risparmio di potenza % di portata 22

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti Fattore di potenza VSD RV % di portata 23

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti Ore/anno Decremento di potenza elettrica con VSD Risparmio di potenza Ore/anno % di portata 25

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti Domanda annua di energia elettrica Uso di RV energia annua Uso di VSD Risparmio annuo Uso di VSD energia annua % di portata 26

Uso di VSD - Osservazioni Tempo di ritorno stimato = 0, 7 0, 9 anni (P. B. P. ) N. B. Si ipotizzano dati per la tariffa elettrica (0, 10 €/k. Wh) e dati di costo per i componenti sulla base di valori rilevati attualmente (~ 30 k€) 27

Uso di VSD - Osservazioni Vantaggi dell’uso di VDS invece che RV • • Sensibili risparmi energetici (dell’ordine del 25%) Stress meccanici ridotti Facile manutenzione (assenza di meccanismi in moto ) = maggiore durata Marcata idoneità per il controllo remoto e centralizzato nell’approvvigionamento idrico a livello distrettuale Fattore di potenza prossimo a 1 indipendentemente dal carico idraulico = costi evitati di rifasamento • 28

Uso di VSD - Osservazioni Svantaggi dell’uso di VDS invece che RV • Generazione di disturbi ad alta frequenza verso altre utenze • Eccessiva sensitività a disturbi esterni (per VSD ad alta potenza): ciò è causa di fuori uso del VSD, spesso e senza motivo • A questi svantaggi si pone rimedio adottando dispositivi ausiliari (filtri, ecc); il PBP per maggiore investimento cresce in modo insensibile (1 mese) 29

Riferimenti bibliografici A. Capozza, V. Colombo, A. Furnari: Linee guida per la valutazione di interventi di risparmio energetico: installazione di sistemi elettronici di regolazione di frequenza in motori elettrici operanti su sistemi di pompaggio CESI - A 3/003935 su http: //www. ricercadisistema. it/ 30

Riferimenti bibliografici A. Capozza, S. Frigeri: Dimostrazione di tecnologie per il miglioramento dell'efficienza di motori elettrici CESI - A 3/014642 su http: //www. ricercadisistema. it/ 31

GRAZIE Antonio Capozza CESI RICERCA Economia dei Sistemi Elettrici Via Rubattino, 54 20134 Milano ph. +39 02 3992 5016 fax +39 02 3992 5597 e-mail capozza@cesiricerca. it web http: //www. cesiricerca. it 32