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Antonio Capozza CESI RICERCA

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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Presentation Transcript

  1. Motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocità variabile nell’industria e nel terziarioAnalisi 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 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

  5. 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

  6. Uso di MAE - Caso di studio - Osservazioni su PBP

  7. 2 USO DI AZIONAMENTI VARIABILI (VSD) IN IMPIANTI DI POMPAGGIO

  8. Uso di VSD - CASO DI STUDIO Stazione di pompaggio di acquedotto

  9. 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

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

  11. 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%)

  12. 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%)

  13. 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

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

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

  16. 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

  17. 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€)

  18. 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

  19. 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)

  20. 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/

  21. 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/

  22. 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 capozza@cesiricerca.it web http://www.cesiricerca.it

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