Dario Savarino Biella 15 dicembre 2009 RISPARMIO ENERGETICO E TUTELA DELL AMBIENTE

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1 Dario Savarino Biella 15 dicembre 2009 RISPARMIO ENERGETICO E TUTELA DELL AMBIENTE

2 Ripartizione consumi di energia elettrica nelle PMI artigiane e industriali Dai risultati dei check-up effettuati l 80% circa dei consumi di energia elettrica è da addebitarsi ai motori elettrici. Una voce di costo indispensabile, per l attività di molte aziende, ma che grava sui bilanci delle attività stesse. Altro 20% Motori elettrici 80% Alla luce del risultati ottenuti, il rimodernamento del parco motori elettrici, per quanto riguarda sia le macchine che il loro controllo, è uno degli interventi più efficaci per ridurre i costi aziendali dovuti ai consumi energetici, con tempi di ritorno sugli investimenti generalmente compresi tra uno e tre anni.

3 I consumi e i costi connessi all utilizzo di motori elettrici I motori sono tra le macchine elettriche più affidabili: fanno il loro lavoro per molti anni con manutenzione assai ridotta e si adattano a prestazioni diverse a seconda delle esigenze. 0% Costo del ciclo di vita di un motore elettrico 20% 40% Energia elettrica 98,0% 60% 80% costo acquisto 1,5% manutenzione 0,5% 100% Nonostante ciò, non ci si preoccupa in genere di quanto consumano, ma solo del prezzo d acquisto: però se si considera che il costo di un motore nella propria vita è mediamente dovuto per il 98% al consumo di energia elettrica e solo per il 2% alle spese per l acquisto e la manutenzione o, in altri termini, che il costo di un motore è paragonabile a quanto il motore stesso consuma in tre mesi di lavoro, si può ben vedere come sia conveniente prendere in considerazione apparecchi ad alta efficienza.

4 Riduzione dei consumi di energia elettrica Soluzioni per ridurre i consumi di energia elettrica AUMENTO EFFICIENZA OTTIMIZZAZIONE UTILIZZO MOTORI AD ALTA EFFICIENZA INVERTER L utilizzo combinato di motori ad alta efficienza e di convertitori di frequenza per regolarne la velocità e controllare altri parametri dell impianto, comporta una riduzione dei consumi che può arrivare fino al 60% rispetto alle installazioni tradizionali.

5 I motori elettrici: classificazione e rendimento Nel 1998 il CEMEP (Comitato Europeo Costruttori Macchine Rotanti e Elettronica di Potenza) e la Commissione Europea hanno raggiunto un accordo volontario sulla classificazione dei motori elettrici trifase a bassa tensione. Si sono stabilite tre classi di efficienza eff1, eff2 e eff3 a cui corrispondono dei rendimenti minimi. La Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) ha stabilito che dal 10 febbraio 2010, l attuale classificazione europea sarà assorbita e sostituita dai nuovi standard a livello internazionale IEC : IE1, IE2 e IE3. 100% 95% eff1 Vecchie classi CEMEP Efficienza Nuove classi IEC % OTTIMA IE3 85% eff2 Eff1 ALTA IE2 80% eff3 Eff2 STANDARD IE1 75% Eff3 BASSA 70% 1, (kw)

6 Le informazioni da raccogliere: check-up energetico La prima cosa da fare è un inventario di tutti i motori presenti nello stabilimento. L inventario non dovrà limitarsi ad un semplice elenco di motori, esso dovrà contenere dati tecnici importanti quali: potenza; anno di installazione; rendimento; ore di funzionamento annue; fattore di carico; numero di avvolgimenti subiti. Tutti questi dati ci permetteranno di conoscere l energia elettrica consumata dal motore nell arco dell anno, l incidenza percentuale sui consumi dell azienda, quali motori hanno consumi importanti e meritano attenzione.

7 Calcolo dei tempi di ritorno Con la formula seguente è possibile calcolare i tempi di ritorno di un eventuale sostituzione del motore fuori uso, con un motore uguale a quello già installato o un motore ad alta efficienza. T payback = P C c h c eff ( C C ) hem std riav 1 eff riav 1 eff hem Chem = Costo del motore ad alta efficienza ( ) Criav = Costo del riavvolgimento o del motore standard a sostituzione ( ) P = Potenza di targa del motore (kw) Cc = Coefficiente di carico del motore (percentuale a cui lavora il motore rispetto alla potenza nominale) h = numero di ore annue di funzionamento del motore (h/anno) effstd = rendimento di un motore standard al punto di lavoro effriav = perdita di rendimento dovuta al riavvolgimento effhem = rendimento del motore ad alta efficienza c = costo medio dell energia ( /kwh)

8 Vantaggi economici: esempi pratici Ipotizziamo di sostituire un motore elettrico da 4 kw fuori uso con un nuovo motore standard alta efficienza Risparmio P Potenza motore elettrico a 4 poli kw 4 4 C c Fattore di carico 0,75 0,75 h ore di funzionamento annuo h/anno eff rendimento motore % 82,2 88,3 c costo medio energia elettrica /kwh 0,14 0,14 C costo indicativo motore E Energia annua kwh/anno S Spesa annua /anno ( ) T payback = = 0, kw 0, ,14 / kwh 82,2% 0 88,3% anni

9 Vantaggi economici: esempi pratici Confrontiamo il riavvolgimento di un motore elettrico da 3 kw in condizioni di carico gravoso (7680 h/anno) e la sostituzione con un nuovo motore ad alta efficienza standard alta efficienza Risparmio P Potenza motore elettrico a 4 poli kw 3 3 C c Fattore di carico 0,75 0,75 h ore di funzionamento annuo h/anno eff rendimento motore % 82,6 87,6 eff riav perdita rendimento riavvolgimento % 3,0 - c costo medio energia elettrica /kwh 0,14 0,14 C costo indicativo motore C riav costo indicativo riavvolgimento 90 - E Energia annua kwh/anno S Spesa annua /anno ( ) T payback = = 0, kw 0, ,14 / kwh 82,6% 3% 87,6% anni

10 Vantaggi economici: esempi pratici Ipotizziamo di sostituire un motore elettrico da 30 kw fuori uso con un nuovo motore standard alta efficienza Risparmio P Potenza motore elettrico a 4 poli kw C c Fattore di carico 0,75 0,75 h ore di funzionamento annuo h/anno eff rendimento motore % 91,4 93,2 c costo medio energia elettrica /kwh 0,14 0,14 C costo indicativo motore E Energia annua kwh/anno S Spesa annua /anno ( ) T payback = = 1, kw 0, ,14 / kwh 91,4% 93,2% anni

11 Ottimizzazione consumi con l utilizzo di inverter Gli inverter controllano il funzionamento dei motori, variando il numero di giri secondo le reali esigenze di ogni applicazione, evitando il funzionamento alla massima potenza quando non è richiesto. Risparmi maggiori su pompe e ventilatori Nella figura si evidenzia come, tenendo conto delle efficienze di tutti i componenti e delle relative perdite di carico, fatto 100% il lavoro che la pompa deve erogare, con la soluzione a valvola sarà impiegata un energia pari al 285% contro il 160% necessario nel caso della soluzione con inverter; si tratta, quindi, di una differenza del 44%, tutt altro che trascurabile.

12 Valutazione del rendimento dell inverter Il grafico mette a confronto la regolazione con serranda e la regolazione con variatore di velocità, nel caso del motore di un ventilatore. Il grafico è molto simile anche nel caso di pompe o comunque motori con necessità di rotazione a velocità variabile. E evidente come le percentuali di carico a parità di portata siano molto più elevate nel caso di regolazione a serranda rispetto a quelle relative al variatore di velocità. Tale differenza è maggiore al diminuire della portata.

13 Vantaggi economici: esempi pratici Consideriamo un ventilatore della potenza di 25 kw la cui portata è variabile nel corso dell anno: Serranda VS Inverter Potenza assorbita Energia consumata Risparmio Portata Ore Serranda Inverter Serranda Inverter Consumi Spesa % h kw kw kwh kwh kwh/anno /anno TOTALE Costo medio energia = 0,14 /kwh Costo indicativo inverter + montaggio = Tempi di ritorno = 0,8 anni

14 Vantaggi economici: esempi pratici Consideriamo una pompa della potenza di 30 kw la cui portata è variabile nel corso dell anno in condizioni di utilizzo continuo: Valvola VS Inverter Potenza assorbita Energia consumata Risparmio Portata Ore Valvola Inverter Valvola Inverter Consumi Spesa % h kw kw kwh kwh kwh/anno /anno TOTALE Costo medio energia = 0,14 /kwh Costo indicativo inverter + montaggio = Tempi di ritorno = 0,4 anni

15 Incentivi: Legge Finanziaria 2008 La Legge Finanziaria 2008 proroga gli incentivi della Finanziaria 2007 fino al 31 dicembre 2010, tramite detrazione fiscale del 20% per l acquisto di: Motori ad alta efficienza compresi tra 5,5 kw e 90 kw Variatori di velocità di potenza compresa tra 7,5 kw e 90 kw MASSIMALI DI SPESA AMMESSI ALLA DETRAZIONE MOTORI ELETTRICI VARIATORI DI VELOCITA (INVERTER) P Spesa ammissibile x singolo motore ( ) Spesa ammissibile x singolo inverter ( ) (kw) Acquisto Installazione TOTALE Acquisto Installazione TOTALE 5, , ,

16 Ing. Dario Savarino Environment Park S.p.A. Energy Management Via Livorno, Torino