Industria

RISPARMIO ENERGETICO IN INDUSTRIA

 

Nel settore industriale i consumi di elettricità collegati ai motori elettrici ammontano all'incirca al 74% di quelli totali, come si può osservare nella figura in basso. E' evidente quindi che una scarsa efficienza degli stessi si ripercuote in modo considerevole sui costi energetici aziendali. I motori del resto si ritrovano praticamente in tutte le applicazioni ed i processi, nonché nei sistemi di condizionamento e ventilazione e nei circuiti idraulici collegati a ventilatori e pompe. Forse proprio questa loro presenza diffusa, unita all'affidabilità, li rende generalmente trascurati dal punto di vista dell'efficienza energetica.

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L'adozione di sistemi di controllo della frequenza consente di ridurre in modo considerevole il consumo energetico soprattutto nel campo delle potenze elevate, essendo ciò complementare nei motori ad alta efficienza, più convenienti nel campo delle basse potenze. Le maggiori possibilità di intervento si hanno per ventilatori e pompe, che presentano campi di applicabilità nell'ordine del 60% e risparmi conseguibili all'incirca del 35%. Compressori, nastri trasportatori ed altre applicazioni offrono una minore entità di riduzione dei consumi (circa la metà).
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LA TECNOLOGIA

I motori elettrici ad alta efficienza sono motori che hanno minori perdite rispetto a quelli tradizionali.
Le perdite in un motore elettrico sono di diversa natura:
- perdite meccaniche, per attrito (nei cuscinetti e alle spazzole) e per ventilazione;
- perdite nel ferro a vuoto (proporzionali al quadrato della tensione), costituite da perdite per isteresi consistenti nell'energia dispersa nei cambi di direzione del flusso, e perdite per correnti parassite causate dalle correnti circolanti entro il nucleo, indotte dai cambiamenti di flusso;
- perdite per "effetto Joule" (ovvero proporzionali al quadrato della corrente), negli avvolgimenti di statore e rotore.
Nei motori ad alta efficienza queste perdite sono state ridotte intervenendo sui materiali o modificando alcuni elementi costruttivi quali:
- nucleo, realizzato con lamierini a basse perdite che diminuiscono le perdite a vuoto;
- sezione maggiorata dei conduttori dello statore e del rotore per ridurre le perdite per "effetto Joule";
- attenta scelta del numero di cave e della geometria delle stesse.

Queste modifiche comportano, inoltre, una minore produzione di calore e di conseguenza l'impiego di ventole di raffreddamento più piccole e quindi minori perdite meccaniche.
Si sono così ottenuti motori che a parità di potenza hanno un rendimento migliore di quello standard ed una curva del rendimento più piatta, tale cioè da garantire, anche in caso di spostamenti del carico, un rendimento sempre vicino a quello ottimale.
Non c'è una legge che impone standard minimi sui rendimenti dei motori elettrici. Ognuno può costruire il motore che vuole. Ultimamente, però, il CEMEP (Comitato Europeo Costruttori Macchine Rotanti e Elettronica di Potenza) e la Commissione Europea hanno raggiunto un accordo volontario sulla costruzione di motori elettrici. Si sono stabilite tre classi di efficienza eff1, eff2 e eff3 (la eff1 è la migliore, la eff3 la peggiore). Per ogni classe sono stati definiti i rendimenti minimi. I costruttori aderenti all'accordo si sono impegnati a rispettare questi valori minimi. Nel grafico sottostante sono riportati, a titolo di esempio, per ciascuna classe di efficienza, i rendimenti minimi di un motore a 4 poli in funzione della potenza. Come si può facilmente dedurre dal grafico, man mano che aumenta la potenza le differenze di rendimento tra le classi si assottigliano. In virtù di tale accordo ogni motore avrà la sua marcatura a dimostrazione della classe di efficienza alla quale appartiene. Così, d'ora in poi, un industriale quando acquisterà un motore elettrico, scegliendo la classe di efficienza, avrà fatto una scelta ben precisa sui costi di esercizio.

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IL PROGRAMMA MOTOR CHALLENGE

Per rendere più efficiente l'uso degli azionamenti elettrici, nel 2003 la Direzione Generale Energia e Trasporti della Commissione Europea ha messo a punto un apposito programma, Motor Challenge.
Motor Challenge ha il duplice obiettivo di aiutare le industrie a risparmiare energia elettrica e contribuire alla salvaguardia dell'ambiente.
L'adesione al programma è del tutto volontaria. Possono prendervi parte, richiedendo lo status di "Partecipante", società che utilizzino azionamenti elettrici. Possono invece diventare "Sostenitori" organizzazioni e società che forniscano componenti, oltre a progettisti, installatori, utility, ESCo.
Sebbene non comporti obblighi giuridici vincolanti, lo status di "Partecipante" richiede un impegno forte ed un contributo sostanziale agli obiettivi del Programma.
Il percorso di adesione da parte di un'impresa avviene in cinque stadi successivi:

- inventario e identificazione delle misure di risparmio;
- formulazione di un Piano di Azione;
- approvazione del Piano di Azione da parte della Commissione, che conferisce poi lo status di Partecipante o di Sostenitore;
- esecuzione del Piano di Azione e invio di un Rapporto Annuale alla Commissione;
- rinnovo dello status di Partecipante da parte della Commissione a valle dell'analisi del Rapporto Annuale.
I principi del programma possono essere così sintetizzati:
- per raggiungere significativi obiettivi di efficienza energetica, affidabilità e qualità del servizio nell'ambito del Motor Challenge, è essenziale che le aziende utilizzino personale qualificato e competente nella progettazione e nell'impiego dei diversi tipi di azionamenti elettrici industriali;
 - il "Partecipante" deve individuare i siti di produzione che saranno sottoposti a un programma di uso efficiente dell'energia. L'azienda identificherà, all'interno dei siti scelti, i tipi di sistemi azionati da motori ai quali applicare l'impegno;
- l'impegno del "Partecipante" può essere esteso a tutti i propri siti di produzione presenti in Europa, solo ad alcuni siti, oppure essere limitato ad un singolo reparto di un sito di produzione;
- il Piano d'Azione deve includere azioni specifiche che siano state valutate e stabilite (investimenti per aggiornare o sostituire apparecchiature, miglioramento della manutenzione, ecc.), prendendo in considerazione le raccomandazioni dei documenti specifici sui sistemi aria compressa, pompaggio, ventilazione e azionamenti;
- il partecipante è tenuto a realizzare annualmente il suo Piano di Azione e a presentare Rapporti Annuali di avanzamento alla Commissione e al Punto di Contatto Nazionale. Il rispetto di leggi comunitarie, nazionali e locali è obbligatorio per ogni azione o progetto che sarà realizzato nell'ambito del Programma;
- la Commissione verificherà il Rapporto Annuale del Partecipante, e dopo approvazione, rinnoverà lo status di Partecipante. La piena applicazione degli impegni descritti nel Piano di Azione possono essere verificati. Se l'applicazione del Piano di Azione dell'organizzazione è manifestamente carente rispetto agli impegni, o se l'organizzazione non onora gli impegni presi, la Commissione si riserva il diritto di interrompere la partecipazione dell'organizzazione al programma Motor Challenge.
I "Partecipanti" che aderiscono al programma Motor Challenge potranno beneficiare dei seguenti vantaggi:
- mantenere o migliorare sia l'affidabilità sia la qualità del servizio dei sistemi interessati e realizzare la maggior parte dei risparmi di energia tecnicamente ed economicamente fattibili. Il principale vantaggio per i Partner è la riduzione delle spese di esercizio;
- vantare un pubblico riconoscimento per il loro contributo a realizzare gli obiettivi di politica energetica dell'Unione Europea attraverso la riduzione dell'impatto ambientale e delle emissioni di CO2, il miglioramento della competitività dell'industria europea e la riduzione della dipendenza dalle fonti di energia importate;
- usare il logo del Programma Motor Challenge e produrre materiale illustrativo, preventivamente approvato dalla Commissione Europea, divulgando le proprie iniziative di risparmio energetico e il contributo che stanno dando all'ambiente.
 
FONTI: - FIRE - SORGENIA - ENEA