Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell industria e nel terzario

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1 Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell industria e nel terzario Scenari energetici ed analisi del potenziale di efficienza energetica Antonio Capozza

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

3 Potenziale attuale: scenario a saturazione Sottoinsieme di riferimento al 2005: Asincroni, trifase, BT Taglie tra 0,75 e 90 kw Principalmente, settori terziario e industriale Numero motori Potenza (MW) Consumi (TWh/anno) Nuovo installato BAU al 2014: Taglie Numero motori Potenza (MW) Consumi (TWh/anno) 2014 Nuovi 2014 Nuovi 2014 Nuovi da 0,75 a 3 kw ,8 3,0 da 3,01 a 7,5 kw ,1 5,1 da 7,51 a 22 kw ,9 6,4 da 22,01 a 90 kw ,5 4,4 TOTALE ,1 19,0 2

4 Potenziale attuale: scenario a saturazione IPOTESI Tutti i motori al 2005 sono di classe eff3 Tutti questi motori sono sostituiti istantaneamente e integralmente con motori eff1 Tutti i nuovi motori sono in classe eff1 Massimo risparmio teorico complessivo: 7,665 (lordo) 0,834 (taglia 0,75 kw) = = 6,831 TWh/anno 3

5 4 Potenziale attuale: scenario a saturazione

6 Potenziale attuale: scenario realistico Stesso sottoinsieme di riferimento dello scenario a saturazione Sostituzione graduale di motori guasti con motori eff1 (svolta sul 100 % dei rinnovati e sul 50% di quelli altrimenti riavvolti) Nuovi motori tutti in classe eff1 Sostituzione forzata di una quota di motori ancora funzionanti Ricambio annuale considerato ed addizionalità dell intervento: 5

7 Potenziale attuale: scenario realistico Nuovi motori e revamping di motori guasti Risparmio su singolo motore kwh Risparmio totale MWh Quantità Potenza Rendimento Rendimento Taglie motore media Ore funz. vecchio nuovo da 1,1 a 4 kw , ,81 0, , da 4,01 a 7,5 kw , ,857 0, , da 7,51 a 22 kw ,884 0,91 497, da 22,01 a 90 kw ,925 0, , Totale MWh Motori sostituiti invece che riavvolti Risparmio su singolo motore kwh Risparmio totale MWh Taglie motore Quantità Potenza media Ore funz. Rendimento vecchio Rendimento nuovo da 1,1 a 4 kw , ,78 0, , da 4,01 a 7,5 kw , ,817 0, , da 7,51 a 22 kw ,859 0, , da 22,01 a 90 kw ,905 0, , Totale MWh

8 Potenziale attuale: scenario realistico Sostituzioni forzate in eff1 Risparmio su singolo motore kwh Risparmio totale MWh Taglie motore Quantità Potenza media Ore funz. Rendimento vecchio Rendimento nuovo da 1,1 a 4 kw , ,79 0, , da 4,01 a 7,5 kw , ,837 0, , da 7,51 a 22 kw ,869 0,91 798, da 22,01 a 90 kw ,915 0, , Totale MWh TOTALE 7

9 Potenziale attuale: scenario realistico Risaprmio energetico incrementale: ogni anno, 0,544 TWh/anno in più Raggiungimento dello scenario a saturazione in circa 12 anni 8

10 Valutazione costi/benefici I costi di investimento in eff1 sono più alti. ma ci sono notevoli risparmi sul costo della bolletta Necessità di analizzare costi e benefici sull intera vita del componente: valutazione del PBP semplice Es. per scenario realistico: 0,9 < PBP < 12 anni PBP medio= 3,9 anni 9

11 Valutazione costi/benefici eff2--->eff1 motori sostituiti + motori addizionali) Taglia Numero motori Risparmi bolletta PBP semplice (eff1 -eff2 ) ( /motore) (M ) (M /anno) (anni) TOTALE ,0 33,2 2,8 eff3--->eff1 non riavvolti + sostituzioni forzate) Taglia Numero motori Costo addizionale Costo addizionale (eff1 -riavv. ) Risparmi bolletta PBP semplice ( /motore) (M ) (M /anno) (anni) TOTALE ,2 21,1 5,7 TOTALE 214,1 54,4 3,9 10

12 2 USO DI AZIONAMENTI VARIABILI (VSD) 11

13 Potenziale attuale: scenario a saturazione Stesso sottoinsieme di riferimento motori al 2005: Azionanti pompe e ventilatori (P&V) Azionanti compressori (C) Altro (A) Non si considerano nuove installazioni per i motori Utilizzo dati di progetti EU SAVE: VSD for Electric Motor Systems (2001) Improving the penetration of energy-efficient motors and drives (2000) relativi a: Ripartizione motori per applicazione Percentuale ancora inverterizzabile Margini di risparmio energetico P&V C A 17% 2% 81% 52% 25% 48% 35% 15% 15% 12

14 Potenziale attuale: scenario a saturazione motori installati motori potenzialmente inverterizzabili numero consumi numero consumi risparmio migliaia GWh/anno migliaia GWh/anno GWh/anno totale motori azionanti pompe e ventilatori compressori altri totale potenziale

15 Potenziale attuale: scenario a saturazione Intervento immediato su tutti i motori ancora ancora inverterizzabili Massimo risparmio teorico complessivo: 12,816 TWh/anno 14

16 Potenziale attuale: scenario realistico Parziale inverterizzazione dell intero potenziale a saturazione Scenario A: 1% del totale: 128 GWh/anno Scenario B: 2% del totale: 256 GWh/anno Scenario C: 5% del totale: 641 GWh/anno Scenario D: 10% del totale: 1282 GWh/anno 15

17 Potenziale attuale: sintesi Combinando i dati di risparmio per motori e VDS Max per motori e VSD a saturazione (inclusi motori 0,75 kw) Realistico motori cumulato su 9 anni: 4,896 TWh/anno Scenario A inverter cumulato su 9 anni: 1,152 TWh/anno Scenario B inverter cumulato su 9 anni : 2,304 TWh/anno Scenario C inverter cumulato su 9 anni: 5,769 TWh/anno Scenario D inverter cumulato su 9 anni: 11,538 TWh/anno Situazione Italia consumo motori fino a 90 kw BT ID TWh/anno Risparmio % Consumo motori anno ,1 0,0% Consumo motori - anno 2014 Business as usual 2014-BAU 138,1 0,0% Consumo motori - anno 2014 Max Risparmi MAX 117,6 14,8% Consumo motori - anno 2014 Reale + Scenario A Reale+A 132 4,4% Consumo motori - anno 2014 Reale + Scenario B Reale+B 130,9 5,2% Consumo motori - anno 2014 Reale + Scenario C Reale+C 127,5 7,7% Consumo motori - anno 2014 Reale + Scenario D Reale+D 121,7 11,9% 16

18 Potenziale attuale: sintesi Andamento Consumi e scenari , ,9 TWh/anno ,1 117,6 127,5 121, BAU MAX Reale+A Reale+B Reale+C Reale+D Scenari 17

19 Riferimenti bibliografici A. Capozza, U. Ciarniello, F. Groppi, M. De Nigris: Studio sul risparmio energetico possibile con tecnologie efficienti: indagine sul potenziale teorico, barriere che ostano al suo spiegamento, azioni per una migliore diffusione CESI RICERCA Rapp su 18

20 GRAZIE Antonio Capozza CESI RICERCA Economia dei Sistemi Elettrici Via Rubattino, Milano ph fax web 19