INNOVAZIONE PER L EFFICIENZA ENERGETICA Milano, 02/09/2016
Soluzioni per l efficienza energetica Ing. Nicola Bigi RC Group S.p.A.
Sommario Normativa di riferimento per l efficienza energetica Tecnologie inverter Innovazioni Turbo e Vite inverter Esempio di risparmio energetico ed economico - Bruxelles Incentivazione per l efficienza energetica TEE 3
Normativa di riferimento per l efficienza energetica DPR 28/2011 «Decreto Rinnovabili» DM 26/06/2015 «Requisiti Minimi» DLgs 102/2014 Legge n.90/2013 «Libretto di impianto» Regolamento europeo n.517/2014 F-Gas Regolamento europeo n.813/2013 «Progettazione ecocompatibile» Regolamento europeo n.811/2013 «Etichettatura energetica» 4
Tecnologia Inverter Cos è? Un dispositivo che permette, a basso costo, di modulare la velocità di rotazione di motori elettrici. Oggi la variazione della velocità di rotazione è applicata anche per i motori DC. Nel recente passato questa soluzione non era disponibile ed era antieconomica, limitando così i campi di applicazione di questa tecnologia. Descrizione Generale L'inverter è un dispositivo elettronico in grado di derivare una corrente alternata da una corrente continua. Possiamo distinguere gli inverter in due grandi famiglie: Inverter a frequenza costante Inverter a frequenza variabile (Variable Frequency Drives) 5
Tecnologia Inverter Frequenza Costante L inverter più diffuso è quello utilizzato negli UPS, dove l alimentazione elettrica in corrente alternata (AC) è convertita in corrente continua (DC) per renderla compatibile con le batterie interne. L inverter poi restituisce un alimentazione elettrica in corrente alternata (AC) con lo stesso voltaggio e frequenza. Nel caso di balckout, l inverter fornisce l energia necessaria al carico collegato fino a che le batterie hanno energia sufficiente. 6
Tecnologia Inverter Inverter a frequenza variabile o VFD (Variable Frequency Drives) È progettato per modulare la velocità di rotazione dei motori elettrici trifase. Infatti c è una stretta relazione tra la velocità di rotazione del motore e la frequenza di alimentazione. Con questo apparecchio l alimentazione elettrica in corrente alternata trifase (AC), è convertita in corrente continua (DC) e restituita in corrente alternata (AC) con un valore di frequenza variabile in base ad un segnale esterno. Il segnale esterno è elaborato dal circuito di controllo. Convertitore AD/DC Inverter Motore Alimentazione elettrica dalla rete AC Segnale esterno 7
Tecnologia Inverter Vantaggi Per i motori asincroni trifase, l inverter a frequenza variabile restituisce un alimentazione elettrica con un fattore di potenza vicino ad 1, di conseguenza il rifasamento non è necessario. Altro importante vantaggio è l eliminazione della corrente di spunto del motore, con importanti effetti sul dimensionamento dei cavi di alimentazione. Svantaggi L inverter a frequenza variabile causa un elevato livello di disturbi elettromagnetici - SOLUZIONE: filtri antidisturbo. Tutti i prodotti devono essere conformi alla Direttiva Europea per la Compatibilità Elettromagnetica di ogni apparecchio. 8
Tecnologia Inverter Vantaggi Tecnici: Corrente di Avviamento ridotta: maggiore vita operativa del motore. Bassa richiesta di energia all avviamento. Accelerazione controllata: No shock meccanici all avviamento del motore. Velocità operativa regolabile Limite di coppia regolabile: Protezione da danni. Fermata controllata: Come per l accelerazione, riduce gli shock meccanici. Elevato fattore di potenza: Nessuna necessità di rifasamento. Lunga vita del dispositivo Risparmio energetico: Il motore segue un profilo di carico variabile; la potenza è proporzionale al cubo della velocità e la coppia è proporzionale al quadrato della velocità. 9
Tecnologia Inverter Applicazioni tipiche per inverter VFD Nel condizionamento dell aria, i motori elettrici dei seguenti dispositivi sono comunemente regolati da inverter a frequenza variabile: Pompe idrauliche Compressori Ventilatori (assiali, centrifughi, plug-fan) 10
Tecnologia Inverter Pompe Idrauliche Nei circuiti idraulici la via più semplice per tarare un flusso d acqua è l uso di una valvola che però aggiunge una ulteriore perdita di carico all impianto. La soluzione è semplice ma richiede un lavoro addizionale alla pompa e conseguentemente un aumento di impegno di energia elettrica non richiesto. Con l utilizzo di una pompa con inverter a frequenza variabile, il flusso d acqua è controllato tramite la variazione di velocità di rotazione del motore con importanti risparmi energetici dovuti al fatto che la potenza del motore è proporzionale al cubo della velocità. Le perdite interne di un inverter a frequenza variabile sono dell ordine del 4%; questo svantaggio è ampiamente compensato dal risparmio energetico in particolare alla frequenza più basse. 11
Tecnologia Inverter Pompe Idrauliche 1-Circuito primario a portata costante e circuito secondario a portata variabile (terminali equipaggiati con valvola a 2-vie). Il gruppo pompe secondario deve seguire le variazioni di carico: l inverter assicura la migliore soluzione per il controllo del flusso ed il risparmio energetico. 2-Circuito primario a portata variabile (VPF) Il circuito primario e secondario generalmente non sono disconnessi. Un singolo gruppo di pompe assicura la variazione di flusso in modo direttamente proporzionale al carico. Lo scambiatore impianto deve essere adatto alla portata acqua variabile (gli evaporatori allagati sono gli scambiatori più adatti per questa applicazione). 12
Tecnologia Inverter Pompe Idrauliche 1-Circuito primario a portata costante e circuito secondario a portata variabile 2-Circuito primario a portata variabile (VPF) 13
Tecnologia Inverter Compressori Compressori centrifughi Oil-free (Turbocor) Equipaggiati con cuscinetti a levitazione magnetica. Inverter a bordo compressore. Vite Inverter Necessario separatore d olio in mandata. Inverter a bordo compressore, Scroll BLDC Necessario separatore d olio in mandata. Inverter separato 14
Tecnologia Inverter Ventilatori Assiali Ventilatori accoppiati a motori brushless, ampiamente utilizzati su refrigeratori, pompe di calore, dissipatori e condensatori remoti. Plug-Fans Ventilatori accoppiati a motori brushless, utilizzati sulla maggior parte dei condizionatori d aria e sui dissipatori. 15
Turbo Turbo Aria/Acqua 16
Turbo Turbo Aria/Acqua 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 AVERAGE EER AVERAGE ESEER 6,2 5,62 5,4 4,22 3,76 3,37 3,18 3,52 3,13 3,24 3,31 2,76 VITE 1 VITE 2CLA VITE VITE 3 4 5 6 ALTA EFFICIENZA INVERTER TURBO TURBO ALTA EFFICIENZA ALTA EFFICIENZA: EER fino a 3,5; ESEER fino a 6,2 17
Turbo Simulazione Data Center da 700 kw a Milano REFRIGERATORE VITE VITE ALTA EFFICIENZA VITE INVERTER TURBO TURBO ALTA EFFICIENZA EER (1) kw/kw 3,16 3,13 3,28 3,33 3,50 ESEER kw/kw 3,76 4,28 5,65 5,29 5,86 Consumo TOTALE MWh/anno 1072,0 992,7 875,3 843,7 767,7 Costo energia elettrica (0,15 kw) euro 160.800 148.905 131.500 126.600 115.200 Risparmio annuale (2) euro RIFERIMENTO 12.000 29.300 34.200 45.600 ROI Ritorno dell investimento (2) anni RIFERIMENTO 5,6 3,6 3,4 3,2 18
Turbo Turbo Acqua/Acqua + 19
Turbo Turbo Acqua/Acqua 20
Turbo Turbo Acqua/Acqua Medesimo indice di compressione per entrambi i circuiti Minore potenza impegnata per ogni compressore EER Elevato 21
Turbo Turbo Acqua/Acqua VITE ACQUA-ACQUA VITE ACQUA-ACQUA CLA TURBO FL TURBO HE ALTA EFFICIENZA: EER fino a 6,00; ESEER fino a 9,15 22
Vite Inverter Vite Inverter Aria/Acqua + INVERTER ON/OFF 23
Vite Inverter Vite Inverter Aria/Acqua 24
Vite Inverter Vite Inverter Aria/Acqua 25
Vite Inverter Simulazione Centro Commerciale Milano 700 kw REFRIGERATORE VITE VITE ALTA EFFICIENZA VITE INVERTER TURBO ALTA EFFICIENZA EER (1) kw/kw 3,16 3,13 3,28 3,50 ESEER kw/kw 3,76 4,28 5,65 5,86 Consumo totale MWh/anno 452,6 393,3 337,3 288,4 Costo energia elettrica (0,15 kw) euro 67.900 59.000 50.600 43.300 Risparmio annuale (2) euro RIFERIMENTO 8.900 17.300 24.600 ROI Ritorno dell investimento (2) anni RIFERIMENTO 7,6 6,1 5,9 26
Esempio di risparmio energetico ed economico Bruxelles Mall City 2 Sostituzione di Refrigeratori in impianto comfort CARICO 3,6 MW Media temperatura esterna Mesi 2012 2013 7 CHILLERS A VITE 2 CHILLERS A VITE 4 CHILLERS TURBO RISPARMIO ENERGETICO 5 C Gennaio 66.493 kwh 22.079 kwh 66,80% 5 C Febbraio 59.559 kwh 15.487 kwh 74,00% 9 C Marzo 78.080 kwh 27.065 kwh 65,34% 12 C Aprile 92.873 kwh 49.721 kwh 46,46% 17 C Maggio 92.884 kwh 57.221 kwh 38,40% 19 C Giugno 169.431 kwh 113.582 kwh 32,96% 22 C Luglio 276.539 kwh 218.861 kwh 20,86% 22 C Agosto 188.776 kwh 212.390 kwh -12,51% 18 C Settembre 118.267 kwh 113.151 kwh 4,33% 14 C Ottobre 103.495 kwh 75.781 kwh 26,78% 8 C Novembre 86.785 kwh 28.782 kwh 66,84% 6 C Dicembre 97.102 kwh 42.000 kwh 56,75% -- Totale 1.430.284 kwh 976.120 kwh 31,75% Costo energia kwh = 0,18 Euro 257.451 Euro 175.702 Euro 81.750 Euro 27
Esempio di risparmio energetico ed economico Bruxelles Mall City 2 Media temperatura esterna 2012 2014 Mesi 7 CHILLERS A VITE 6 CHILLERS TURBO RISPARMIO ENERGETICO 5 C Gennaio 66.493 kwh 41.748 kwh 37,21% 5 C Febbraio 59.559 kwh 31.440 kwh 47,21% 9 C Marzo 78.080 kwh 47.537 kwh 39,12% 12 C Aprile 92.873 kwh 67.239 kwh 27,60% 17 C Maggio 92.884 kwh 79.643 kwh 14,26% 19 C Giugno 169.431 kwh 109.249 kwh 35,52% 22 C Luglio 276.539 kwh 173.259 kwh 37,35% -- Totale 835.859 kwh 550.115 kwh 34,19% Costo energia kwh = 0,18 Euro 150.455 Euro 99.091 Euro 51.434 Euro Riduzione dei costi energetici circa il 40% 28
Esempio di risparmio energetico ed economico Bruxelles Mall City 2 2012 2014 7 CHILLERS A VITE 6 CHILLERS TURBO RISPARMIO ENERGETICO Energia elettrica 12 Mesi 1.430.284 kwh 858.171 kwh 572.113 kwh Costo energia 0,18 Euro kwh 257.451 Euro 154.471 Euro 102.980 Euro ROI calcolato per l intero progetto 4,5 anni 29
Incentivazione per l efficienza energetica Titoli di efficienza energetica (TEE) Ecobonus 65% Conto Termico 2.0 Nuova tariffazione elettrica Fondi europei Incentivi locali Contratti EPC 30
Esempi di impianti incentivati con TEE Impianto Classe di potenza Energia frigorifera nel Consumo elettrico nel Tipologia EER frigorifera Periodo misurazione periodo di riferimento periodo di riferimento Refrigeratore Medio [kwf] [kwh] [kwh] TEE A Turbo acqua/acqua 251-500 Gennaio-Giugno 2016 500.407 60.731 8,24 67 B Turbo acqua/acqua 251-500 Gennaio-Giugno 2016 509.414 69.444 7,34 63 C Turbo acqua/acqua 251-500 Gennaio-Giugno 2016 527.271 71.002 7,43 66 D Turbo aria/acqua >1000 Gennaio-Giugno 2016 1.419.038 313.451 4,53 100 E Turbo aria/acqua 501-1000 Gennaio-Giugno 2016 915.907 111.307 8,23 122 31
Esempi di impianti incentivati con TEE Classe di potenza Energia frigorifera nel Tipologia Impianto frigorifera Periodo misurazione periodo di riferimento Refrigeratore [kwf] [kwh] Consumo elettrico nel periodo di riferimento [kwh] EER Medio EER Medio 8,24 A Turbo acqua/acqua 251-500 Gennaio-Giugno 2016 500.407 60.731 8,24 67 B Turbo acqua/acqua 251-500 Gennaio-Giugno 2016 509.414 69.444 7,34 63 7,34 C Turbo acqua/acqua 251-500 Gennaio-Giugno 2016 527.271 71.002 7,43 66 D Turbo aria/acqua >1000 Gennaio-Giugno 2016 1.419.038 313.451 4,53 100 E Turbo aria/acqua 501-1000 Gennaio-Giugno 2016 915.907 111.307 8,23 122 7,43 4,53 8,23 TEE 32
GRAZIE PER L ATTENZIONE Le opinioni espresse dagli Autori non rispecchiano necessariamente quelle dell Associazione 33