Problematiche di Power Quality: casistiche

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1 Problematiche di Power Quality: casistiche Armoniche Variazione di frequenza Sovratensioni lente Sovratensioni impulsive Buco di tensione Interruzione dell alimentazione

2 Casi di problematiche Power Quality Vplst (THDv) Vmtc (THDv) Forgiatura Vnn (THDv) Stadio Franchi (>V lenta) Data center (>V impulsiva)

3 Casi di problematiche Power Quality 15 kv 690 V VPLST: macinazione scarti plastici 1250KVA vcc6% THDv=14% THDi=40% Altre utenze 420kvar 690V M Trituratore 0,9MW Altri problemi riscontrati (PQ?): - cottura e interruzione del polo centrale dell interruttore MT sostituito - danneggiamento schede elettroniche azionamento

4 Casi di problematiche Power Quality 15 kv 400 V Vmtc: estrusione materiale plastico 2500KVA vcc6% THDv=8% THDi=35% Sostituzione dei condensatori e dei contattori quasi ogni anno 1050kvar 400V Altri problemi riscontrati (PQ?): M Estrusore 1 0,4MW M Estrusore 6 1,5MW - Elevati scarti di produzione (anche 5%) - Fermi macchina - Surriscaldamento trafo

5 Casi di problematiche Power Quality 15 kv 690 V Forgiatura Vnn: fusione acciaio 2500KVA vcc10% THDv=11% THDi=35% M Aspirazione fumi 1/4 M Aspirazione fumi 2/4 Problemi riscontrati (PQ): - Rottura delle schede degli inverter - Produzione a mezzo servizio o interruzione completa (10k /h)

6 Casi di problematiche Power Quality 15 kv Stadio Franchi: calcio La regolazione della tensione MT ENEL non funzionava bene, durante le ore notturne saliva oltre il 110% della nominale. Altre utenze Torri faro Problemi riscontrati (PQ): - Spegnimento delle torri faro durante partita coppa UEFA (multa: 30k )

7 Casi di problematiche Power Quality 15 kv Data center, storage dati ENEL azionava una batteria di rifasamento MT il lunedì mattina alle Questo causava delle importanti sovratensioni impulsive. Server Batterie G Problemi riscontrati (PQ): - Perdita dati - Guasti riscontrati alla presenza del servizio il lunedì mattina

8 Casi di EE: riduzione penali in bolletta

9 Casi di EE Caso n 1 Azienda di lavorazioni meccaniche alimentata in media tensione, con potenza impegnata di 370kW.

10 Casi di EE A fronte di un totale da pagare di per la fornitura di energia elettrica relativa al mese di aprile 2008, ben 668 sono state pagate per eccesso di consumo di energia reattiva. Per portare il consumo di energia reattiva nei limiti contrattuali (cos phi minimo pari a 0,9), è stato installato un rifasatore da 150kvar, con una spesa totale di circa 1900 comprensiva dell installazione. Considerando che l azienda ha un consumo all incirca costante, possiamo calcolare il ROI con il seguente metodo semplificato: ROI= 1900 : 668 /mese = 2,84 mesi Come era possibile già intuire, l investimento fatto nell acquisto e nell installazione del rifasatore si è ripagato in meno di 3 mesi, poi i 668 mensili sono rimasti nelle tasche dell utente.

11 Casi di EE Caso n 2: autolavaggio in bassa tensione con tariffa monoraria, potenza impegnata 16kW. Dati tipicamente ricevuti dal proprietario nella bolletta mensile: Energia attiva consumata: 1874kWh; Energia reattiva consumata: 1803 kvar, cos phi: 0,72 Secondo le regole dell AEEG, in Bassa Tensione l energia reattiva consumata oltre il 75% di quella attiva viene fatta pagare 4,21 cent/kvarh, e quella tra il 50% ed il 75% viene fatta pagare 3,23 cent/kvar.

12 Casi di EE Facendo i calcoli la penale risulta essere: P=(468kvarh x 3,23 cent/kvarh) + (398kvarh x 4,21 cent/kvarh)= 32 /mese ovvero 384 /anno. Per risolvere il problema è stata installata una batteria di rifasamento da 10kvar, con un costo complessivo (apparecchiatura più installazione) di circa 600. Possiamo calcolare il ROI con il metodo semplificato: ROI= 600 : 384 /anno = 1,56 anni Quindi la spesa affrontata per installare il rifasatore è stata ammortata in poco più di 1 anno e 1/2, poi il proprietario ha iniziato a risparmiare 384 all anno, che sicuramente avrà speso meglio

13 Casi di EE Caso n 3 Azienda con fotovoltaico di scambio sul posto. WBN SpA* è un azienda sita nel basso Piemonte che esegue stampaggio e lavorazione di materie plastiche. L impianto elettrico è caratterizzato dai seguenti dati: Alimentazione MT mediante trafo 15/0,4 kv, 160kVA, con vcc% pari al 6% Potenza disponibile 112kW Presenza di inverter, con conseguente inquinamento armonico delle correnti pari ad un THD di circa il 15% Lavorazione su tre turni. Nel seguito i consumi tratti da bollette dell energia elettrica di WBN, che attualmente non è dotata di sistema di rifasamento: febbraio 2010 potenza prel. 91 kw E attiva (kwh) E reattiva (kvarh) F F F Tot giugno 2009 potenza prel. 96 kw E attiva (kwh) E reattiva (kvarh) F F F Tot luglio 2009 potenza prel. 89 kw E attiva (kwh) E reattiva (kvarh) F F F Tot

14 Casi di EE Possiamo stimare un cos phi medio annuale di 0,7, ed una penale annua intorno ai 2500/2700. Per rifasare l impianto a cos phi 0,95 servirebbero (0,691 x 112kW) ovvero 77kvar (vedasi la tabella di calcolo a pagina 1.4 del catalogo rifasamento industriale ICAR 2009). Vista la presenza di inverter, è consigliabile scegliere un rifasatore con induttanze di blocco della serie FH20, al fine di non incorrere nel rischio risonanza (N=6, vedasi pagina 1.9 e seguenti del catalogo citato). Scegliamo il modello MINImatic FH20 da 80kvar, per il quale possiamo stimare un costo, compresa installazione, di 3000 /4000. E evidente che il rifasatore si ripagherà in poco più di un anno, evitando le penali.

15 Casi di EE WBN SpA, vuole però tenere in considerazione il fatto che verrà installato, sul tetto dell azienda, un impianto fotovoltaico da 30kWp. Dobbiamo allora calcolare l apporto di energia attiva che l impianto fotovoltaico sarà in grado di dare. Con un software di simulazione, possiamo stimare i seguenti valori: Febbraio: Eapv=2440kWh; Giugno: Eapv=4770kWh; Luglio: Eapv=5310kWh. Possiamo quindi ricalcolare le penali per basso cos phi dell impianto se fosse stato dotato della generazione fotovoltaica indicata, e senza rifasamento, supponendo che la quota parte di energia consumata sul posto sia l 80% di quella generata per il mese di febbraio, il 70% per i mesi di giugno e luglio. Il ciclo di lavorazione dell azienda prevede infatti dei momenti in cui l impianto ha un assorbimento limitato: in questi frangenti l energia generata dall impianto fotovoltaico viene immessa in rete. L energia attiva prelevata dalla rete diventerebbe, nel mese di febbraio, quella riportata in bolletta decurtata di quella generata dall impianto fotovoltaico e consumata sul posto ovvero Ea = Ea 0,8 x Eapv= ,8x2440=32928kWh

16 Casi di EE Possiamo stimare una penale annua di 2800/3000, in presenza di fotovoltaico (con un aggravio di circa 300 /annui rispetto alla situazione precedente), poiché il nuovo cos phi medio è intorno a 0,65. Per dimensionare il rifasatore necessario ad evitare penali a fotovoltaico in funzione, dobbiamo sommare: - la potenza reattiva che necessaria per rifasare l impianto a 0,9 prima dell aggiunta del fotovoltaico: 77kvar - la potenza reattiva pari alla metà della potenza di picco del fotovoltaico: 15kvar Il rifasatore dovrà avere quindi una potenza di almeno 92kvar. Scegliamo un rifasatore dotato di induttanze di blocco armoniche tipo MULTImatic FH20 da 100kvar, per il quale possiamo stimare un costo di acquisto ed installazione di 4000/5000. L ammortamento del rifasatore avverrà in poco meno di due anni.