Efficienza Energetica Inverter - Motori Eff.1

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1 Efficienza Energetica Inverter - Motori Eff.1 Milano 30 Maggio 2006

2 Scaletta Inverter Descrizione Considerazioni tecniche Esempio di applicazione Motori Efficienza 1 Descrizione Considerazioni tecniche Esempio di applicazione

3 I Convertitori di frequenza, Inverter

4 Funzionamento di un inverter Convertitore di frequenza U line U DC U out

5 Performance con Ventilatori Performance con Compressori Risparmio Energetico con inverter L idea: adattare in tempo reale le performance del motore alle necessità della applicazione I risparmi maggiori si posso avere con pompe e ventilatori Legge di affinità (la potenza assorbità cubo della velocità) Possibili risparmi anche con compressori, nastri trasportatori L entità del risparmio dipende a quale tipologia di controllo ci si raffronta 120 Power consumption [%] Flow rate 100 Outlet Damper Inlet Vanes Hydraulic Coupl. Blade Pitch AC DRIVE Fan shaft power

6 Risparmio Energetico L utilizzo dell inverter, nelle applicazioni pump&fan, è la tecnologia che garantisce la migliore efficienza energetica nel realizzare sistemi a portata variabile.

7 Efficienza energetica - Es. Pompe - Pompa con controllo a Valvola Pompa con AC drive Potenza Necessaria 285% Potenza Necessaria 160% 285 % 160 % Perdite del Trasformatore Perdite del Trasformatore 281 % 158 % M 265 % Perdite del Motore 152 % Perdite del Drive Perdite della pompa M Perdite del Motore 160 % 142 % Perdite della valvola Perdite della pompa 100 % 100 % Potenza Utile Potenza Utile

8 Efficienza energetica: Es. Ventilatori % Potenza ingresso Serranda in mand. Serranda in aspir. Acc.idraulico Passo Variabile Inverter Ventilatore ideale % di flusso Riducendo del 20% la velocità si riparmia il 50% di energia!

9 Velocità fissa e variabile confronto Potenza Potenza utile per il flusso Potenza per pompa a vel costante Potenza di ingresso ai VSD Flusso (%)

10 Investimento e tempi di payback Esempio

11 Caso: Ventilatore tunnel verniciatura L applicazione Il ventilatore con motore in AC funziona attualmente a velocità fissa La portata può essere diminuita al 90% durante il normale funzionamento La portata può essere diminuita al 50% durante le fasi di manutenzione della cabina di verniciatura Funzionamento 16h/gg per 220gg/anno=3520 h

12 Caso: Ventilatore tunnel verniciatura Ventilatore CTI Modello PRC 2700 qv = m3/h p = 775 Pa η = 76% Motore Inverter 4 poli eff.2 P = 11 kw U = 400V V= 920 rpm η motore= 89% η trasmissione = 90% ACS A-4 P = 11 kw U = 400V η = 98%

13 Caso: Ventilatore tunnel verniciatura % Portata Hrs %/ hrs 50 (manutenzione) (funzionamento) Tot h/anno 100%

14 Consumo energetico annuo Con velocità fissa = kwh/anno Con portata variabile con inverter = kwh/anno (-29,7%) Risparmio Energetico Annuo = kwh 1.109,00 (0,12 /kwh)

15 Analisi di investimento Dato 1: Costo iniziale Vita media = ,00 anni Risparmio Complessivo: Dato Risparmio 2: Complessivo: Energetico Annuo = 1.109, Dato 3: Ritorno dell investimento < 12 mesi

16 Caso: Ventilatore tunnel verniciatura La soluzione con inverter aggiunge affidabilità al sistema L inverter permette la regolazione della velocità del ventilatore (vel. critiche saltate) Viene immessa solo l aria necessaria al processo evitando inutili spechi L inverter protegge il ventilatore e il motore contro i sovraccarichi e lo stallo Avviamento soft a tutela di cuscinetti e gabbia rotorica; cosphi=1; rendimento max

17 Tempo di payback, alcuni esempi. Applicazione Potenza Riduzione consumi Ventilatore 7,5 kw kwh/anno (-44%) Pompa 11 kw kwh/anno (-36%) Riduzione Emissioni kg CO2 / anno kg CO2 / anno Tempo Payback 8 mesi 1 anno Ipotesi: 6000 h/annue di funzionamento Ciclo di carico std ( Studio Commissione Europea) Confronto con regolazione a serranda per il ventilatore Confronto con regolazione on/off per la pompa

18 Non solo Risparmio Energetico. INVERTE R Semplicità di regolazione Semplificazione impiantistica Riduzione della manutenzione Riduzione del rumore Un Investimento per il cliente

19 I Motori elettrici : Azioni specifiche CEMEP & EPAct

20 Quali le differenze in un Motore ad alta Efficienza Meno energia persa sotto forma di calore Perdite nel ferro (18%) - Migliore qualità acciaio -lamine più sottili, pacchi più lunghi, minore traferro Perdite nel rotore (24%) -maggiore sezione barre di conduzione e degli anelli di cortocircuito Perdite per ventilazione e frizione (10%) -Ventole più piccole -Migliori cuscinetti -Rotore bilanciato dinamic. Perdite nel rame dello statore (34%) - Ottimizzazione forma delle cave statoriche - aumentando il volume del rame nello statore Perdite addizionali a pieno carico (14%) -Ottimizzazione geometria delle cave

21 Azioni poste in campo per incontrare gli impegni di Kyoto CEMEP (Europe) recommendations, voluntary EPAct (North America) legislation, mandatory

22 Cos è il CEMEP? European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics - CEMEP Accordo tra I produttori di motori e di elettronica di potenza e la Commissione Europea Caratterizzato da uno schema volontario

23 Cosa copre l accordo Applicabilità: Motori ad induzione trifasi 400V, 50Hz servizio S1 Potenza: 1.1 kw - 90 kw Polarità: 2 & 4 poli 90% del volume di mercato

24 Cosa comportano queste sigle?

25 Linee guida CEMEP Efficiency 100% 95% 90% 85% 80% Low efficiency 75% Power Rating kw

26 Linee guida CEMEP Efficiency 100% 95% 90% 85% 80% Energy Efficient Low Efficiency 75% Power Rating kw

27 Linee guida CEMEP Efficiency 100% 95% High Efficiency 90% 85% Energy Efficient 80% Low Efficiency 75% Potenza kw

28 Motori ad alta efficienza, alcuni dati Il costo capitale per un motore eff.1 rappresenta solo il 7% circa del suocunsumoannuodi energia Un motore riavvolto perde mediamente il 3% di efficienza Sostituendo un vecchio motore con uno ad alta efficenza si può recuperare l extra costo in meno di 18 mesi

29 Investimento e tempi di payback Esempio

30 Conviene sostituire il proprio motore? Motore 7,5 kw, 4 poli Funzionamento continuativo 24h/24 Motore installato eff.3 :: rendimento 85,0% Motore eff.1: rendimento 90,1%, 523

31 Consumo energetico annuo Con motore esistente = 8,760 hrs x 0.12 /kwh x 7,5/0.85 = Con nuovo motore eff.1 = 8,760 hrs x 0.12 /kwh x 7,5/0.90 = Risparmio Energetico Annuo = 515,00

32 Analisi di investimento Dato 1: Costo iniziale = 523,00 Vita media 10 anni Risparmio Complessivo: Dato Risparmio 2: Complessivo: Energetico Annuo = 515, Dato 3: Ritorno dell investimento < 13 mesi

33 Le chiavi di svolta per ogni cambiamento Cultura Tecnologia Convenienza ( )

34 Grazie!