Ottimizzazione dei consumi con il rifasamento

Rifasamento elettrico per limitare
i consumi elettrici
Ing. Davide Roncon
Sotto Gruppo Condensatori
Roadshow 29 aprile Modena
INDICE
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Introduzione
La delibera AEEG 180_13
TEE: scheda tecnica 33E
Rifasamento in presenza di impianti solari
Introduzione
Nei circuiti elettrici la corrente risulta in fase con la tensione solamente nel caso di carichi
puramente resistivi, risulta invece in ritardo quando i carichi sono induttivi (motori, trasformatori a
vuoto) e in anticipo quando il carico è capacitivo (condensatori).
P
cos 
A
La Potenza Reattiva (Q) non trasmette una potenza realmente utilizzabile, ma è legato ad una reale
corrente addizionale che forza il fornitore dell’energia a sovradimensionare le proprie infrastrutture.
Per questa ragione una potenza reattiva eccessiva viene pesantemente conteggiata nella bolletta.
Il parametro che definisce l’assorbimento di potenza reattiva è il Fattore di Potenza
Introduzione
Il fattore di potenza è dunque un indice della qualità dell’impianto, poiché tanto più è basso il
fattore di potenza, tanto più elevata è la componente reattiva induttiva in rapporto a quella
attiva.
Un sistema di rifasamento, connesso in parallelo ai carichi, riduce il valore della potenza
reattiva induttiva che deve essere fornita dal gestore del servizio elettrico locale, portando così
alla riduzione o al totale abbattimento degli addebiti per eccessivo assorbimento di potenza
reattiva.
Introduzione
In aggiunta agli immediati effetti di risparmio, il rifasamento offre ulteriori importanti vantaggi
tecnici.
Un aumento del cos riduce considerevolmente le perdite per potenza dissipata sulle linee di
trasmissione, con la seguente riduzione del processo di invecchiamento.
Introduzione
Aumentare il cos φ da 0,7 a 1 significa:
• riduzione del 50% dei costi legati alle perdite ohmiche sulla rete
• aumento del 50% della corrente disponibile sulla rete
Significa risparmiare centinaia di migliaia di tonnellate di combustibile e rendere disponibili
alcune centrali e centinaia di cabine di trasformazione.
L’aumento del cos porta alla riduzione delle cadute di tensione in linea, assicurando così un
migliore funzionamento generale.
La delibera AEEG 180_2013
L’AEEG regolamenta l’ambito dei consumi di energia reattiva e relative penali.
Per il periodo regolatorio attualmente in vigore (2012-2015), vige la delibera AEEG 348_2007
con le successive integrazioni:
-Le penali vengono applicate in bolletta ai clienti con potenza impegnata > 16,5kW se il cos phi
medio mensile, nelle fasce F1 e F2, è inferiore a 0,9 (ovvero viene fatta pagare in bolletta, sotto
forma di penale, la quota parte di energia reattiva che eccede il 50% dell’energia attiva
prelevata).
-I coefficienti economici (c€/kvarh) per definire l’entità delle penali sono univocamente definiti:
La delibera AEEG 180_2013
Per il periodo regolatorio in vigore dal primo gennaio 2016, l’AEEG ha pubblicato la delibera
AEEG 180_2013 che introduce queste novità:
-Le penali verranno applicate in fascia F1 e F2 se il cos phi medio mensile sarà inferiore a 0,95
(ovvero se l’energia reattiva impegnata sarà superiore al 33% dell’energia attiva prelevata). Ci
sarà ancora il secondo scaglione per sforo del 75%.
- Il gestore della rete potrà chiedere adeguamento dell’impianto utente (o lo stacco dalla rete)
se
- Il cos phi istantaneo nel momento di massimo carico, per prelievo in periodo di alto
carico, è inferiore a 0,9
- Il cos phi medio mensile è inferiore a 0,7
- Il cliente immette in rete potenza reattiva
-I coefficienti economici per definire l’entità delle penali saranno definiti anno per anno in
funzione dei costi del mix energetico, sulla base dei calcoli del valore delle perdite Joule sulla
rete.
TEE: la scheda tecnica 33E
Pubblicata sulla GU del 2 gennaio 2013, indica un metodo semplificato di risparmio di energia
per interventi di rifasamento distribuito di motori elettrici.
Applicabilità: rifasamento distribuito di motori elettrici con P<37kW, in ambito industriale
Unità Fisica di Riferimento (UFR): singolo motore rifasato
TEE: la scheda tecnica 33E
Terminologia:
RSL: risparmio specifico lordo (risparmio conseguibile per ogni UFR)
α: coefficiente di addizionabilità
τ: coefficiente di durabilità
RNc: risparmio netto contestuale
RNa: risparmio netto anticipato (si considera solo la vita tecnica stimata)
RNI: risparmio tecnico integrale (si considera anche il beneficio successivo)
TEE: la scheda tecnica 33E
Dati:
-superficie dello stabilimento (da planimetria catastale)
-tipologia di attività (su uno/due/tre turni giorno, o stagionale. Conta il numero di ore lavorate
annue)
-potenza del singolo motore rifasato (kW)
TEE: la scheda tecnica 33E
Il risparmio energetico per ogni motore rifasato è espresso in forma tabulare
TEE: la scheda tecnica 33E
Esempio: cementificio con area 80.000m2 in cui vengono rifasati 30 motori da 20kW e 10
da 30kW.
Il cementificio lavora su tre turni.
RNc= 30x0,58+10x0,934=26,74 tep/anno
RNI= τ x RNc=2,65 x 26,74=70,86 tep (~ 7000€)
TEE: la scheda tecnica 33E
Rifasamento necessario per i singoli motori:
20kW  10kvar  (70€ …200€)
30kW  20kvar  (100€ …300€)
Costo totale dei componenti: 3.100€ … 9.000€
Supponendo che i motori costituiscano un gruppo (linea produttiva), previa verifica con
ENEA si può pensare ad un rifasamento unico da 450kvar ( 3.000€ … 8.000€)
Rifasamento in presenza di impianti solari
È noto il proliferare degli impianti fotovoltaici in molti contesti industriali di bassa
tensione.
L’introduzione di questa ulteriore fornitura di energia, porta una variazione delle
caratteristiche elettriche del sistema.
Le principali problematiche sono:
1- aumento della distorsione armonica dovuta alla presenza di inverter del sistema FTV
2- diminuzione del cosfi lato ENEL dovuto alla diminuzione della potenza attiva erogata
(perché fornita dal FTV), mantenendo costante la potenza reattiva (non fornibile dal FTV)
Rifasamento in presenza di impianti solari
Alcuni casi pratici:
1) Utenza tradizionale (no FTV)
In caso di impianto elettrico “passivo”, la potenza attiva Pu e la potenza reattiva Qu richieste
dalle utenze vengono prelevate dalla rete.
Nella bolletta mensile dell’energia, vengono applicate delle penali se l’energia reattiva totale
prelevata dalla rete supera la metà dell’energia attiva (vedasi la Delibera 348/07
dell’AEEG*). In tal caso dovrà essere installato un rifasatore con potenza reattiva
capacitiva adeguata, che porti il cos phi medio mensile almeno a 0,9: la condizione
minima per non pagare le suddette penali.
Rifasamento in presenza di impianti solari
Alcuni casi pratici:
2) Utenza passiva a cui viene aggiunto un impianto fotovoltaico
Se viene aggiunto un impianto fotovoltaico in grado di fornire una potenza attiva Pf, la
potenza attiva assorbita dalla rete (Pr) è data dalla differenza tra la potenza richiesta dalle
utenze (Pu) in un determinato istante e la contestuale potenza fornita dal fotovoltaico (Pf)
e consumata dall’impianto.
Se l’inverter funziona a cosfi unitario, la potenza reattiva Qu continua ad essere fornita
integralmente dalla rete:
il cosfi medio globale dell’impianto risulta essere inferiore a quello dello stesso impianto
senza fotovoltaico
Rifasamento in presenza di impianti solari
b) se l’impianto fotovoltaico viene allacciato a monte del rifasatore (ovvero a monte del
punto in cui è installato il suo TA), quest’ultimo non valuterà l’effettivo cosfi dell’impianto.
Per avere con certezza il cosfi di 0,9 nel punto di allacciamento alla rete ed evitare così le
penali, bisognerà installare un rifasatore con a bordo una potenza reattiva pari al valore
massimo richiesto dall’impianto; il cosfi target del rifasatore dovrà essere impostato a 1.
Rifasamento in presenza di impianti solari
c) se l’impianto fotovoltaico ha una potenza maggiore di quella delle utenze, o se comunque
è possibile che venga immessa potenza in rete, il rifasatore (ovvero il suo TA) dovrà
essere preferibilmente a monte del punto di allacciamento dell’impianto fotovoltaico (in
caso contrario, basterà spostare il TA oppure ricondursi al caso b), ove possibile).
Il rifasatore dovrà inoltre essere in grado di funzionare su quattro quadranti ovvero
1) i due quadranti “standard”, relativi al funzionamento dell’impianto come utenza che assorbe
dalla rete sia potenza attiva che potenza reattiva induttiva (quadranti di funzionamento
normale).
2) i due quadranti relativi al funzionamento dell’impianto come generatore che fornisce alla
rete potenza attiva ma assorbe potenza reattiva induttiva (quadranti di generazione).
E’ consigliabile inserire un valore pari ad 1, per ottimizzare la resa dell’impianto.
Rifasamento in presenza di impianti solari
Concludendo per la scelta dei rifasatori:
1- prevedere apparecchiature di rifasamento dotate di induttanze di filtro armonico.
Anche se le utenze dell’impianto non sono inquinanti, il rifasatore potrebbe creare problemi
di funzionamento allo stadio di uscita dell’inverter che “pilota” l’impianto fotovoltaico
2- considerare un sovradimensionamento della potenza reattiva necessaria e aumentare il
cosfi obiettivo a 1
3- A parità delle altre caratteristiche, preferire un rifasatore con più alto numero di gradini:
regolerà meglio il cosfi, evitando le penali imposte dall’Autorità per l’Energia.
4- Nel calcolo del rifasamento, fare riferimento alla potenza contrattuale per evitare che
l’eventuale aggiunta di nuovi carichi renda il rifasamento insufficiente.
5- Porre particolare attenzione alla struttura dell’impianto
Grazie per l’attenzione

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