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

Presentazione sul tema: "Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell’industria e nel terziario Analisi di casi reali Antonio Capozza CESI RICERCA."— Transcript della presentazione:

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

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

3 Uso di MAE - Caso di studio
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

4 Uso di MAE - Caso di studio

5 Uso di MAE - Caso di studio
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 Pm all’albero potenza di targa immediatamente superiore a Pm Confronto con un’alternativa 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

6 Uso di MAE - Caso di studio - da eff3 a eff2
Prima ID P n (kW) n. poli Rend nom. (%) Carico del motore (%di ) Rendimento effettivo Energia attiva (kWh/anno) reattiva (kVAR/anno) 3 45 2 90,5 0,28 83,38 25.628 36.942 4 75 92,1 0,18 89,72 57.282 42.962 TOTALI 1341,3

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

8 Uso di MAE - tep riconosciute da AEEG

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 dell’intervento = sostituzione tutti i motori rispetto al riavvolgimento di tutti i motori tariffa elettrica = 0,10 €/kWh

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

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

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

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

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 Uso di VSD - CASO DI STUDIO
Caratteristiche nominali della pompa: Prevalenza = 50 m Portata = 1269 m3/h Velocità = 1490 rpm

16 Uso di VSD - CASO DI STUDIO
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%)

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

18 Uso di VSD - CASO DI STUDIO - RV test

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

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

21 Uso di VSD - CASO DI STUDIO - VSD test

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

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

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

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

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

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

29 Uso di VSD - Osservazioni
Svantaggi dell’uso 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)

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 - A3/003935 su

31 Riferimenti bibliografici
A. Capozza, S. Frigeri: Dimostrazione di tecnologie per il miglioramento dell'efficienza di motori elettrici CESI - A3/014642 su

32 GRAZIE Antonio Capozza CESI RICERCA Economia dei Sistemi Elettrici
Via Rubattino, 54 20134 Milano ph fax web