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Motori ad alta efficienza ed Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile azionamenti a velocità variabile
nell’industria e nel terziarionell’industria e nel terziario
Analisi di casi reali Analisi di casi reali
Antonio Capozza
CESI RICERCA
2
1
USO DI MOTORI ELETTRICI AD ALTA EFFICIENZA (MAE)
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
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 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
Uso di MAE - Caso di studio
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Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP
Potenza elettrica totale considerata = 1.341 kW Media annuale ore funzionamento = 4.173 oreIpotesi per il calcolo del PBT:• costo dell’intervento = sostituzione tutti i motori rispetto al
riavvolgimento di tutti i motori• tariffa elettrica = 0,10 €/kWh
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da eff3 a eff1
costo riavvolgimento (€) 19.665
costo a nuovo (€) 37.514
Risparmio energetico (kWh/anno) 113.559
Risparmio sulla bolletta (€/anno) 11.356
PBP (anni) 1,57
Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP
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2
USO DI AZIONAMENTI VARIABILI (VSD)
IN IMPIANTI DI POMPAGGIO
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Uso di VSD - CASO DI STUDIO
Stazione di pompaggio di acquedotto
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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
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Caratteristiche nominali della pompa:• Prevalenza = 50 m• Portata = 1269 m3/h• Velocità = 1490 rpm
Uso di VSD - CASO DI STUDIO
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
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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%)
Uso di VSD - CASO DI STUDIO
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Efficienza del VSD
% di portata
Potenza - VSD
Potenza - RV
Risparmio di potenza
Risparmio di potenza
attiva in funzione del carico idraulico
Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti
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% di portata
VSD
RV
Fattore di potenza
Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti
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Ore/anno
Risparmio
di potenzaOre
/an
no
% di portata
Decremento di potenza elettrica con VSD
Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti
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% 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
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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€)
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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
Uso di VSD - Osservazioni
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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)
Uso di VSD - Osservazioni
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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 pompaggioCESI - A3/003935
su http://www.ricercadisistema.it/
31
A. Capozza, S. Frigeri:
Dimostrazione di tecnologie per il miglioramento dell'efficienza di motori elettriciCESI - A3/014642
su http://www.ricercadisistema.it/
Riferimenti bibliografici
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GRAZIE
Antonio Capozza
CESI RICERCAEconomia dei Sistemi Elettrici
Via Rubattino, 54
20134 Milano
ph. +39 02 3992 5016
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