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Antonio Capozza CESI RICERCA

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Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell’industria e nel terziario Analisi di casi reali. Antonio Capozza CESI RICERCA. 1 USO DI MOTORI ELETTRICI AD ALTA EFFICIENZA (MAE). Uso di MAE - Caso di studio. Industria siderurgica (acciaieria)

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Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell’industria e nel terziarioAnalisi di casi reali

Antonio Capozza

CESI RICERCA

uso di mae caso di studio
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
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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
uso di mae caso di studio osservazioni su pbp
Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP

Potenza elettrica totale considerata = 1.341 kW

Media annuale ore funzionamento = 4.173 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
uso di vsd caso di studio
Uso di VSD - CASO DI STUDIO

Stazione di pompaggio di acquedotto

uso di vsd caso di studio1
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
uso di vsd caso di studio2
Uso di VSD - CASO DI STUDIO

Caratteristiche nominali della pompa:

  • Prevalenza = 50 m
  • Portata = 1269 m3/h
  • Velocità = 1490 rpm
uso di vsd caso di studio3
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%)
uso di vsd caso di studio4
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%)
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Efficienza del VSD

Risparmio di potenza

attiva in funzione

del carico idraulico

Potenza - VSD

Potenza - RV

Risparmio di potenza

% di portata

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

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Fattore di potenza

VSD

RV

% di portata

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

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Decremento di potenza elettrica con VSD

Ore/anno

Risparmio

di potenza

Ore/anno

% di portata

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

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Domanda annua di energia elettrica

Uso di RV -

energia annua

Uso di VSD -

Risparmio annuo

Uso di VSD -

energia annua

% di portata

Uso di VSD - CASO DI STUDIO - confronti

uso di vsd osservazioni
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€)

uso di vsd osservazioni1
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
uso di vsd osservazioni2
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)
riferimenti bibliografici
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 http://www.ricercadisistema.it/

riferimenti bibliografici1
Riferimenti bibliografici

A. Capozza, S. Frigeri:

Dimostrazione di tecnologie per il miglioramento dell\'efficienza di motori elettrici

CESI - A3/014642

su http://www.ricercadisistema.it/

grazie
GRAZIE

Antonio Capozza

CESI RICERCA

Economia dei Sistemi Elettrici

Via Rubattino, 54

20134 Milano

ph. +39 02 3992 5016

fax +39 02 3992 5597

e-mail [email protected]

web http://www.cesiricerca.it

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