Dario Savarino Cuneo 16 dicembre 2009 RISPARMIO ENERGETICO E TUTELA DELL AMBIENTE

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1 Dario Savarino Cuneo 16 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 d a addebitarsi ai motori elettrici. Una voce di costo indispensabile, per l attività di molte aziende, ma che grava sui bilanci delle attività stesse. 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. 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 ( ) T payback = = 0, 6 anni kw 0, ,14 / kwh 82,2% 0 88,3%

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 ( ) T payback = = 0, 7 anni kw 0, ,14 / kwh 82,6% 3% 87,6%

10 Vantaggi economici: esempi pratici Ipotizziamo di sostituire un motore elettrico da 30 kw fuori uso con un nuovo motore ( ) T payback = = 1, 5 anni kw 0, ,14 / kwh 91,4% 93,2%

11 Ottimizzazione consumi con l utilizzo l 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 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 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

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