Rifasamento elettrico per limitare i consumi elettrici

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1 Rifasamento elettrico per limitare i consumi elettrici Ing. Davide Roncon Sotto Gruppo Condensatori Roadshow 29 aprile Modena

2 INDICE Introduzione La delibera AEEG 180_13 TEE: scheda tecnica 33E Rifasamento in presenza di impianti solari

3 Introduzione Nei circuiti elettrici la corrente risulta in fase con la tensione solamente nel caso di carichi puramente resistivi, risulta invece in ritardo quando i carichi sono induttivi (motori, trasformatori a vuoto) e in anticipo quando il carico è capacitivo (condensatori). cos P A La Potenza Reattiva (Q) non trasmette una potenza realmente utilizzabile, ma è legato ad una reale corrente addizionale che forza il fornitore dell energia a sovradimensionare le proprie infrastrutture. Per questa ragione una potenza reattiva eccessiva viene pesantemente conteggiata nella bolletta. Il parametro che definisce l assorbimento di potenza reattiva è il Fattore di Potenza

4 Introduzione Il fattore di potenza è dunque un indice della qualità dell impianto, poiché tanto più è basso il fattore di potenza, tanto più elevata è la componente reattiva induttiva in rapporto a quella attiva. Un sistema di rifasamento, connesso in parallelo ai carichi, riduce il valore della potenza reattiva induttiva che deve essere fornita dal gestore del servizio elettrico locale, portando così alla riduzione o al totale abbattimento degli addebiti per eccessivo assorbimento di potenza reattiva.

5 Introduzione In aggiunta agli immediati effetti di risparmio, il rifasamento offre ulteriori importanti vantaggi tecnici. Un aumento del cos riduce considerevolmente le perdite per potenza dissipata sulle linee di trasmissione, con la seguente riduzione del processo di invecchiamento.

6 Introduzione Aumentare il cos φ da 0,7 a 1 significa: riduzione del 50% dei costi legati alle perdite ohmiche sulla rete aumento del 50% della corrente disponibile sulla rete Significa risparmiare centinaia di migliaia di tonnellate di combustibile e rendere disponibili alcune centrali e centinaia di cabine di trasformazione. L aumento del cos porta alla riduzione delle cadute di tensione in linea, assicurando così un migliore funzionamento generale.

7 La delibera AEEG 180_2013 L AEEG regolamenta l ambito dei consumi di energia reattiva e relative penali. Per il periodo regolatorio attualmente in vigore ( ), vige la delibera AEEG 348_2007 con le successive integrazioni: -Le penali vengono applicate in bolletta ai clienti con potenza impegnata > 16,5kW se il cos phi medio mensile, nelle fasce F1 e F2, è inferiore a 0,9 (ovvero viene fatta pagare in bolletta, sotto forma di penale, la quota parte di energia reattiva che eccede il 50% dell energia attiva prelevata). -I coefficienti economici (c /kvarh) per definire l entità delle penali sono univocamente definiti:

8 La delibera AEEG 180_2013 Per il periodo regolatorio in vigore dal primo gennaio 2016, l AEEG ha pubblicato la delibera AEEG 180_2013 che introduce queste novità: -Le penali verranno applicate in fascia F1 e F2 se il cos phi medio mensile sarà inferiore a 0,95 (ovvero se l energia reattiva impegnata sarà superiore al 33% dell energia attiva prelevata). Ci sarà ancora il secondo scaglione per sforo del 75%. - Il gestore della rete potrà chiedere adeguamento dell impianto utente (o lo stacco dalla rete) se - Il cos phi istantaneo nel momento di massimo carico, per prelievo in periodo di alto carico, è inferiore a 0,9 - Il cos phi medio mensile è inferiore a 0,7 - Il cliente immette in rete potenza reattiva -I coefficienti economici per definire l entità delle penali saranno definiti anno per anno in funzione dei costi del mix energetico, sulla base dei calcoli del valore delle perdite Joule sulla rete.

9 TEE: la scheda tecnica 33E Pubblicata sulla GU del 2 gennaio 2013, indica un metodo semplificato di risparmio di energia per interventi di rifasamento distribuito di motori elettrici. Applicabilità: rifasamento distribuito di motori elettrici con P<37kW, in ambito industriale Unità Fisica di Riferimento (UFR): singolo motore rifasato

10 TEE: la scheda tecnica 33E Terminologia: RSL: risparmio specifico lordo (risparmio conseguibile per ogni UFR) α: coefficiente di addizionabilità τ: coefficiente di durabilità RNc: risparmio netto contestuale RNa: risparmio netto anticipato (si considera solo la vita tecnica stimata) RNI: risparmio tecnico integrale (si considera anche il beneficio successivo)

11 TEE: la scheda tecnica 33E Dati: -superficie dello stabilimento (da planimetria catastale) -tipologia di attività (su uno/due/tre turni giorno, o stagionale. Conta il numero di ore lavorate annue) -potenza del singolo motore rifasato (kw)

12 TEE: la scheda tecnica 33E Il risparmio energetico per ogni motore rifasato è espresso in forma tabulare

13 TEE: la scheda tecnica 33E Esempio: cementificio con area m2 in cui vengono rifasati 30 motori da 20kW e 10 da 30kW. Il cementificio lavora su tre turni. RNc= 30x0,58+10x0,934=26,74 tep/anno RNI= τ x RNc=2,65 x 26,74=70,86 tep (~ 7000 )

14 TEE: la scheda tecnica 33E Rifasamento necessario per i singoli motori: 20kW 10kvar ( ) 30kW 20kvar ( ) Costo totale dei componenti: Supponendo che i motori costituiscano un gruppo (linea produttiva), previa verifica con ENEA si può pensare ad un rifasamento unico da 450kvar ( )

15 Rifasamento in presenza di impianti solari È noto il proliferare degli impianti fotovoltaici in molti contesti industriali di bassa tensione. L introduzione di questa ulteriore fornitura di energia, porta una variazione delle caratteristiche elettriche del sistema. Le principali problematiche sono: 1- aumento della distorsione armonica dovuta alla presenza di inverter del sistema FTV 2- diminuzione del cosfi lato ENEL dovuto alla diminuzione della potenza attiva erogata (perché fornita dal FTV), mantenendo costante la potenza reattiva (non fornibile dal FTV)

16 Rifasamento in presenza di impianti solari Alcuni casi pratici: 1) Utenza tradizionale (no FTV) In caso di impianto elettrico passivo, la potenza attiva Pu e la potenza reattiva Qu richieste dalle utenze vengono prelevate dalla rete. Nella bolletta mensile dell energia, vengono applicate delle penali se l energia reattiva totale prelevata dalla rete supera la metà dell energia attiva (vedasi la Delibera 348/07 dell AEEG*). In tal caso dovrà essere installato un rifasatore con potenza reattiva capacitiva adeguata, che porti il cos phi medio mensile almeno a 0,9: la condizione minima per non pagare le suddette penali.

17 Rifasamento in presenza di impianti solari Alcuni casi pratici: 2) Utenza passiva a cui viene aggiunto un impianto fotovoltaico Se viene aggiunto un impianto fotovoltaico in grado di fornire una potenza attiva Pf, la potenza attiva assorbita dalla rete (Pr) è data dalla differenza tra la potenza richiesta dalle utenze (Pu) in un determinato istante e la contestuale potenza fornita dal fotovoltaico (Pf) e consumata dall impianto. Se l inverter funziona a cosfi unitario, la potenza reattiva Qu continua ad essere fornita integralmente dalla rete: il cosfi medio globale dell impianto risulta essere inferiore a quello dello stesso impianto senza fotovoltaico

18 Rifasamento in presenza di impianti solari b) se l impianto fotovoltaico viene allacciato a monte del rifasatore (ovvero a monte del punto in cui è installato il suo TA), quest ultimo non valuterà l effettivo cosfi dell impianto. Per avere con certezza il cosfi di 0,9 nel punto di allacciamento alla rete ed evitare così le penali, bisognerà installare un rifasatore con a bordo una potenza reattiva pari al valore massimo richiesto dall impianto; il cosfi target del rifasatore dovrà essere impostato a 1.

19 Rifasamento in presenza di impianti solari c) se l impianto fotovoltaico ha una potenza maggiore di quella delle utenze, o se comunque è possibile che venga immessa potenza in rete, il rifasatore (ovvero il suo TA) dovrà essere preferibilmente a monte del punto di allacciamento dell impianto fotovoltaico (in caso contrario, basterà spostare il TA oppure ricondursi al caso b), ove possibile). Il rifasatore dovrà inoltre essere in grado di funzionare su quattro quadranti ovvero 1) i due quadranti standard, relativi al funzionamento dell impianto come utenza che assorbe dalla rete sia potenza attiva che potenza reattiva induttiva (quadranti di funzionamento normale). 2) i due quadranti relativi al funzionamento dell impianto come generatore che fornisce alla rete potenza attiva ma assorbe potenza reattiva induttiva (quadranti di generazione). E consigliabile inserire un valore pari ad 1, per ottimizzare la resa dell impianto.

20 Rifasamento in presenza di impianti solari Concludendo per la scelta dei rifasatori: 1- prevedere apparecchiature di rifasamento dotate di induttanze di filtro armonico. Anche se le utenze dell impianto non sono inquinanti, il rifasatore potrebbe creare problemi di funzionamento allo stadio di uscita dell inverter che pilota l impianto fotovoltaico 2- considerare un sovradimensionamento della potenza reattiva necessaria e aumentare il cosfi obiettivo a 1 3- A parità delle altre caratteristiche, preferire un rifasatore con più alto numero di gradini: regolerà meglio il cosfi, evitando le penali imposte dall Autorità per l Energia. 4- Nel calcolo del rifasamento, fare riferimento alla potenza contrattuale per evitare che l eventuale aggiunta di nuovi carichi renda il rifasamento insufficiente. 5- Porre particolare attenzione alla struttura dell impianto

21 Grazie per l attenzione

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