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Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nellindustria e nel terziario Analisi di casi reali Antonio Capozza CESI RICERCA.

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1 Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nellindustria e nel terziario Analisi di casi reali Antonio Capozza CESI RICERCA

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

3 3 Industria siderurgica (acciaieria) Caratterizzazione sperimentale di 45 motori elettrici: – asincroni trifase BT – efficienza EFF3, – taglia da 1,5 a 90 kW – differenti numero di poli e fattore di carico Grandezze valutate (valori stazionari o medi): – potenza attiva (kW) – tensione (V) – corrente (A) – fattore di potenza Uso di MAE - Caso di studio

4 4

5 5 Industria siderurgica (acciaieria) Ipotesi di sostituzione di tali motori a fine vita con EFF1 ; caratterizzazione del motore sostituente: – efficienza come da accordo CEMEP – identità del tempo annuo di utilizzo – stessa potenza meccanica P m allalbero – potenza di targa immediatamente superiore a P m Confronto con unalternativa alla sostituzione, basata sul riavvolgimento Valutazione del risparmio energetico annuo e del P.B.P., basata sulle attuali tariffe elettriche e sugli attuali costi di riavvolgimento/acquisto Uso di MAE - Caso di studio

6 6 Uso di MAE - Caso di studio - da eff3 a eff2 Prima ID P n (kW) n. poli Rend nom. (%) Carico del motore (%di P n ) Rendimento effettivo Energia attiva (kWh/anno) Energia reattiva (kVAR/anno) ,50,2883, ,10,1889, TOTALI 1341,

7 7 Uso di MAE - Caso di studio - da eff3 a eff2

8 8 Uso di MAE - tep riconosciute da AEEG

9 9 Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP Potenza elettrica totale considerata = kW Media annuale ore funzionamento = ore Ipotesi per il calcolo del PBT: costo dellintervento = sostituzione tutti i motori rispetto al riavvolgimento di tutti i motori tariffa elettrica = 0,10 /kWh

10 10 Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP

11 11 Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni finali Potenza elettrica totale considerata = 1341 kW Media annuale ore funzionamento = 4173 ore

12 12 2 USO DI AZIONAMENTI VARIABILI (VSD) IN IMPIANTI DI POMPAGGIO

13 13 Uso di VSD - CASO DI STUDIO Stazione di pompaggio di acquedotto

14 14 Uso di VSD - CASO DI STUDIO Caratteristiche nominali del motore elettrico: Frequenza=50 Hz Tensione=500 V Corrente=355 A Potenza attiva=250 kW Velocità=1475 rpm Fattore di potenza=0.87

15 15 Caratteristiche nominali della pompa: Prevalenza=50 m Portata=1269 m 3 /h Velocità=1490 rpm Uso di VSD - CASO DI STUDIO

16 16 Test con valvola di regolazione (RV) e test con azionamento variabile (VSD) sequenza di manovre manuali sulla valvola fino al raggiungimento di un prefissato regime stazionario di portata (in % del nominale) partendo dal valore di pieno carico (105%) Uso di VSD - CASO DI STUDIO

17 17 Uso di VSD - CASO DI STUDIO - RV test Test con valvola di regolazione Potenza attiva (kW) Test con valvola di regolazione Potenza attiva (kW)

18 18 Uso di VSD - CASO DI STUDIO - RV test

19 19 Test con azionamento variabile (VSD) sequenza di manovre manuali sul segnale in tensione dellinverter fino al raggiungimento di un prefissato regime stazionario di portata (in % del nominale) partendo dal valore di pieno carico (105%) Uso di VSD - CASO DI STUDIO

20 20 Uso di VSD - CASO DI STUDIO - VSD test Test con azionamento variabile Potenza attiva (kW)

21 21 Uso di VSD - CASO DI STUDIO - VSD test

22 22 Efficienza del VSD % di portata Potenza - VSD Potenza - RV Risparmio di potenza attiva in funzione del carico idraulico Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

23 23 % di portata VSD RV Fattore di potenza Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

24 24 Uso di VDS invece di RV: risparmi di energia elettrica = 26% risparmi di energia primaria = 90,25 tep/anno Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

25 25 Ore/anno Risparmio di potenza Ore/anno % di portata Decremento di potenza elettrica con VSD Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

26 26 % di portata Domanda annua di energia elettrica Uso di RV - energia annua Uso di VSD - Risparmio annuo Uso di VSD - energia annua Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

27 27 Uso di VSD - Osservazioni Tempo di ritorno stimato = 0,7 0,9 anni (P.B.P.) N.B. Si ipotizzano dati per la tariffa elettrica (0,10 /kWh) e dati di costo per i componenti sulla base di valori rilevati attualmente (~ 30 k)

28 28 Vantaggi delluso di VDS invece che RV Sensibili risparmi energetici (dellordine del 25%) Stress meccanici ridotti Facile manutenzione (assenza di meccanismi in moto ) = maggiore durata Marcata idoneità per il controllo remoto e centralizzato nellapprovvigionamento idrico a livello distrettuale Fattore di potenza prossimo a 1 indipendentemente dal carico idraulico = costi evitati di rifasamento Uso di VSD - Osservazioni

29 29 Svantaggi delluso di VDS invece che RV Generazione di disturbi ad alta frequenza verso altre utenze Eccessiva sensitività a disturbi esterni (per VSD ad alta potenza): ciò è causa di fuori uso del VSD, spesso e senza motivo A questi svantaggi si pone rimedio adottando dispositivi ausiliari (filtri, ecc); il PBP per maggiore investimento cresce in modo insensibile (1 mese) Uso di VSD - Osservazioni

30 30 Riferimenti bibliografici A. Capozza, V. Colombo, A.Furnari: Linee guida per la valutazione di interventi di risparmio energetico: installazione di sistemi elettronici di regolazione di frequenza in motori elettrici operanti su sistemi di pompaggio CESI - A3/ su

31 31 A. Capozza, S. Frigeri: Dimostrazione di tecnologie per il miglioramento dell'efficienza di motori elettrici CESI - A3/ su Riferimenti bibliografici

32 32 GRAZIE Antonio Capozza CESI RICERCA Economia dei Sistemi Elettrici Via Rubattino, Milano ph fax web


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