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CRITERI E SOLUZIONI PER SODDISFARE LE NUOVE ESIGENZE

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1. ALLEGATO II Decreto 9 aprile 2008 pag Bibliografia aaa iaia pag 110 115 118 119 121 121 127 132 134 135 138 138 138 139 139 140 145 145 146 147 147 151 152 153 154 155 159 167 171 SOMMARIO SOMMARIO Negli ultimi decenni la gestione dell energia ha assunto un peso sempre maggiore per l industria italiana Con questa espressione ci si riferisce tutta una serie di meccanismi e valutazioni economiche gestionali strategiche burocratiche che oggi sono richieste all industria Da una parte i combustibili fossili hanno prezzi sempre crescenti che pesano notevolmente fra i costi dell azienda dall altra le recenti normative in materia di tutela ambientale impongono un limite ma la tendenza verso una riduzione alle emissioni inquinanti derivanti dalle centrali termoelettriche In un contesto di questo tipo l industria si trova fra l esigenza propria di un incremento della produzione l abbattimento dei costi energetici ed il rispetto degli adempimenti normativi presente studio di tesi offre un contributo concreto attraverso un analisi dettagliata delle tecnologie disponibili nell ambito delle apparecchiature elettriche ed elettroniche di potenza e di automazione al fine di individuare soluzioni di risparmio energetico attraverso modifiche degli impianti esistenti o costruzione di nuovi impianti in grad
2. 5 1 1 Classi di efficienZa ii 5 1 2 Campo di applicabilit convenienza 5 2 Nuove classi di efficienza per i motori trifase in bassa tensione IE CODE 5 3 Incentivi fiscali per l acquisto di motori elettrici e inverter 5 4 Motori AC DC la soluzione pi conveniente 5 4 1 Caratteristiche 5 4 2 Caratteristiche 5 5 Motori elettrici in media 5 6 Altre tipologie di motori elettrici i 5 6 1 Motori 0 5 6 2 Motori fistola ino 5 6 3 Motori brUShIESS ii 5 6 4 Motori torque antenna ail ala 5 7 Metologie per elevare il 5 7 1 Motori con raffreddamento ad 5 8 Prospettive future la superconduttivit CAPITOLO 6 6 1 RENGIMIENTO sists ech Ahead eee Ei 6 2 Scelta del trasformatore ii 6 2 1 Confronto economico tra due trasformatori in iaia nde ee ee dete
3. Vv Fig 2 1 2 Prezzi del petrolio Anni 1970 2009 pertanto concordato che la US barile strategia migliore pi immediata da intraprendere per arginare sia il problema ambientale che quello dello sfruttamento delle risorse sia quella di contenere i consumi dei combustibili al fine di ridurre le emissioni 15 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI Dopo un iter che ha coinvolto numerosi paesi e che si protratto per alcuni anni si giunti alla redazione di un documento il Protocollo di Kyoto dal quale sono discese anche azioni aventi carattere legislativo Il Protocollo di Kyoto sui cambiamenti climatici un accordo internazionale redatto ed approvato nel corso della Convenzione Quadro sui Cambiamenti climatici tenutasi in Giappone nel 1997 che stabilisce precisi obiettivi per i tagli delle emissioni di gas responsabili dell effetto serra del riscaldamento del pianeta da parte dei Paesi Nel Protocollo sono indicati per i paesi dell Allegato I gli impegni di riduzione e di limitazione quantificata delle emissioni di gas serra anidride carbonica gas metano protossido di azoto esafloruro di zolfo idrofluorocarburi e perfluorocarburi Quantificazione degli impegni di limitazione o di riduzione delle emissioni Regno Unito di Gran Bretagna e dell Irlanda del Nord Stati Uniti d America Tab 2 1 1 Estratto Annesso B Protocollo di Kyoto 1997 I dati riportati nella Tabella 2 1 1 si leggono in
4. Fig 8 1 3 Schematizzazione cavo coassiale 124 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI Abbiamo dunque sostanzialmente un sistema formato da due conduttori cilindrici coassiali di raggio e R2 il conduttore pi esterno prende il nome di calza semplicemente schermo mentre il conduttore interno viene detto anima del cavo Le onde si propagano nello spazio interno allo schermo e tale spazio solitamente occupato da un dielettrico caratterizzato da costanti relative e 1 Ad esempio nel caso del cavo RG 58U il dielettrico il Teflon e la sua percettivit relativa vale amp 2 1 Le costanti e percettivit relativa e u permeabilit relativa determinano la velocit di propagazione delle onde di tensione e di corrente nel mezzo tale velocit infatti data da VEH dove ovviamente la velocit della luce nel vuoto pari 3 108 metri sec I costruttori solitamente specificano le caratteristiche dei cavi coassiali fornendo e il modulo dell impedenza caratteristica 2 nell ipotesi di basse perdite ad esempio per il cavo RG 58U risulta 2 500 e la velocit di propagazione percentuale rispetto alla velocit di propagazione nel vuoto per il cavo RG 58U risulta v 0 69c e il valore delle perdite per un cavo di 100ft a determinate frequenze Per quanto riguarda quest ultimo aspetto nelle linee di trasmissione esistono due tipi di perdite quelle all interno dei conduttori e quelle ne
5. 9 5 1 Altri vantaggi L utilizzo di inverter nell applicazione consente ulteriori vantaggi oltre al risparmio energetico e Grazie al controllo della velocit dei motori tramite inverter i costi di manutenzione vengono ridotti perch il motore non avviandosi direttamente da rete subisce un accelerazione simile a quella che avrebbe utilizzando un soft starter Questo fa s che non subisca pi gli stress dovuti alle correnti di spunto a tutto vantaggio di cuscinetti gabbia di scoiattolo ed avvolgimenti e Oltre ai vantaggi diretti sul motore saranno evitati colpi d ariete nelle condotte e si ridurr la necessit di manutenzione delle cinghie e L inverter consente di ottenere una minore rumorosit e Il fenomeno descritto deriva dalla seguente legge che garantisce la diminuzione sonora in funzione della velocit di rotazione del motore n dB A 55 logl n dove la velocit di rotazione effettiva n quella nominale e La regolazione di portata mediante inverter garantisce un cosg prossimo all unit Questo riduce la potenza reattiva assorbita 152 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO 9 6 ANALISI DEI POTENZIALI RISPARMI OTTENIBILI PER LE GABBIE La gabbia principale e la gabbia bordatrice sono alimentate in corrente continua tramite convertitore Le potenze in questione sono 2600 kW e 300 kW come si pu notare in figura 9 3 1 Quindi analizzato il risparmi
6. sec cote tense eee ee Andamento tensore all uscita def convertitore Pendenze tronto di tonzone ai morsetti da motore CHT Andamento delta corrente all usota del convertitore Correre di carton nino linea atimentarene motore CM2 Con induttanza lato motore Chit 500 Vigiv 25 CHD 12 5 Aldiv 25 S00 Vide 5 CHD 12 5 Ald 5 padi po 3 7 lt 2007 Vag 50 lo 2 Andamento cola tensone af uscita det fitro CH 1 Pensenza del fronto di lensone ai morsem dei matore CHT Andamento della carente aff uscta dei CHI Corrente di canca inizio linea alimentarone motore Fig 7 3 3 5 Pendenza del fronte di tensione ai morsetti del motore e corrente di carica inizio linea alimentazione motore rapporto di sfasamento tra tensione e corrente a valori non inferiore a 0 94 La reattanza di linea limita inoltre i disturbi che compaiono in rete quali brusche variazioni di tensione e picchi di corrente che possono comparire di tanto in tanto nella rete di alimentazione Questi fenomeni vengono provocati da operazioni di inserzione e da scariche verso terra cos come da processi transitori di avviamento nella rete di alimentazione Invece le reattanze induttive di uscita convenzionali hanno un ottima capacit di accumulo e prolungano il tempo di vita del motore Riducono la pendenza del fronte di sal
7. II 210899 213 auolzeulwousg meen ni e nie me el Me nme ely n e n e eA VIVULNI WLIOSN 10532 ez AVL 92 AVI IZ AVL WIOAVL lcd I WIOAVL S VIOAVLE9 AVL 99 3PIULVOYOA VISSVO INOLIA 2 I 10539 Fig 9 3 2 Schema meccanico di principio del laminatoio rame 149 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO Una stima molto veloce permette di quantificare il risparmio in circa 110 000 La proposta impiantistica studiata prevede e sostituzione dei motori alimentati in corrente continua con motori in corrente alternata in grado di lavorare in un ambiente che presenta temperature elevate e sostituzione dell attuale quadro elettrico e installazione di inverter in tal caso le opzioni possono essere due che consistono nell uso di inverter multidrive con un controllo diretto di ogni motore oppure di inverter singledrive con un controllo di tutto il gruppo motori di ogni tavola in quest ultimo caso verrebbero utilizzati solamente 10 inverter e sostituzione dei cavi con una valutazione delle distanze per l applicabilit degli inverter Per avere una valutazione ottimale nello studio dei possibili vantaggi economici dati dalla sostituzione del gruppo inverter motore verranno prese in esame due casis
8. A 3 676 1x35 187 188 3 6 6 1x50 225 222 3 6 6 1x70 281 272 326 370 415 469 3 6 6 1 300 717 611 591 780 877 188 1x50 229 222 1x70 285 272 1 95 349 326 370 416 468 542 710 1x300 721 611 781 878 Tab 8 3 2 Portata corrente di cavi in M T di produzione Prysmian Cables amp Systems La tabella 8 3 2 invece si riferisce a cavi di potenza per media tensione di produzione Prysmian Cables amp System da 3 6 6 7 2 kV a 18 30 36 kV XLPE CuT PVC or XLPE CuT LSOH Da tutto ci possibile comprendere che utilizzare sistemi in media tensione permette di usare cavi di potenza con sezione decisamente minore Sezioni minori inoltre facilitano la posa dei cavi in quanto possiedono valori di raggio minimo di curvatura sotto cui non bisogna scendere durante la posa o l utilizzo del cavo stesso per non comprometterne l integrit migliori rispetto a cavi di sezione maggiore Inoltre cavi in media tensione permettono di avere distanze maggiori tra motore e fonte di alimentazione in quanto presentano cadute tensione decisamente inferiori Ci si pu dedurre semplicemente dal fatto che la corrente di impiego per alimentare un motore risulta P coso Calcolato tale valore possibile valutare la sezione necessaria prendendo come riferimento le tabelle delle portate dei cavi A questo punto si pu calcolare la caduta di tensione I 137 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI eed
9. 5 7 1 Motori con raffreddamento ad acqua Circa il 10 dell elettricit che arriva al motore si trasforma in calore dovuto alla resistenza dei fili elettrici Il restante 90 viene convertito in energia meccanica Se il calore non viene interamente dissipato la temperatura aumenta fino a danneggiare la resina isolante degli avvolgimenti e a questo punto il motore fonde Quindi la potenza pu aumentare finch i lamierini e la carcassa del motore riescono a dissipare il calore dei fili elettrici che formano gli avvolgimenti Oppure si pu dire che la potenza massima viene raggiunta quando la temperatura aumenta fino a un punto di equilibrio tra il calore che viene prodotto e quello che viene dissipato E se aumenta l efficienza con cui il calore viene dissipato per esempio grazie ad un sistema di raffreddamento a liquido la potenza del motore pu ancora aumentare Per scoprire cosa rende interessante il raffreddamento a liquido dobbiamo confrontarlo con il tradizionale raffreddamento ad aria Se confrontiamo questi metodi ci sono due principali propriet da considerare la conducibilit termica e il calore specifico La conducibilit termica la propriet fisica che descrive quanto bene una sostanza in grado di trasferire il calore La conducibilit termica dell acqua 25 volte superiore a quella dell aria Ovviamente questa caratteristica dona un gran vantaggio al raffreddamento a liquido rispetto a quello ad aria dato
10. traslare verso velocit crescenti la caratteristica coppia velocit Il controllo viene realizzato imponendo che la coppia elettromagnetica sia pari ad una fissata coppia di riferimento e andando quindi a modificare il riferimento di flusso in funzione dell errore di coppia Il fatto che il regolatore agisca secondo modalit Fig 7 2 1 5 Cambiamento del differenti a seconda che si operi nel campo delle riferimento di flusso allo scopo di basse o alte velocit dipende dal tipo di valvola ridurre la coppia utilizzata per l inverter Fino a qualche tempo fa infatti per applicazioni di media e alta potenza non era possibile realizzare controlli in grado di operare con tecniche PWM al di sopra di una certa frequenza in quanto le valvole costituite in prevalenza da GTO non lo consentivano Oggi l elettronica di potenza consente di estendere il campo delle tecniche PWM anche alle alte frequenze e di ottimizzare dunque il contenuto armonico in gran parte del campo di funzionamento 7 2 2 Il regolatore DTC Il regolatore a controllo diretto di coppia o DTC pu essere considerato l evoluzione del DSC in quanto ne mantiene per certi aspetti i principi base Le maggiori innovazioni rispetto al regolatore precedente riguardano essenzialmente le modalit di controllo della traiettoria del flusso di statore e la modalit attraverso la quale vengono impartiti i comandi di accensione e spegnimento delle valvole dell inverter Consider
11. 90 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI In conclusione la differenza di costo iniziale rappresenta un buon parametro per la scelta di un trasformatore ma deve essere considerato come un investimento Infatti con le ipotesi considerate il risparmio finale generalmente sette volte maggiore di quanto si investito come differenza di costo iniziale ed il ritorno dell investimento di soli due anni 6 3 RAFFREDDAMENTO A un efficace smaltimento del calore prodotto dalle perdite nel nucleo e da quelle nei conduttori per effetto joule legata la sopravvivenza stessa del trasformatore un sistema di raffreddamento adeguato se riesce a contenere la temperatura entro livelli che non compromettano la consistenza e la tenuta degli isolanti organici I trasformatori sono progettati per poter funzionare a potenza nominale con una temperatura ambiente normale definita dalle Norme CEI 14 8 IEC 726 come segue e massima 40 C e media giornaliera 30 C e media annuale 20 C Sono ammissibili comunque sovraccarichi senza compromettere ee la durata della vita del trasformatore a condizione che essi siano compensati da un carico abituale inferiore alla potenza nominale I numeri inscritti nei cerchietti posti a fianco delle diverse curve nelle figure della pagina seguente indicano il rapporto carico abituale potenza nominale I sovraccarichi ammissibili dipendono inoltre dal valore della media ponderata della temperatura
12. Le tecniche con le quali possibile realizzare un movimento rettilineo con modalit di controllo pi o meno sofisticate sono sostanzialmente tre e produrre direttamente moto lineare usando sistemi non di tipo elettrico come sistemi a cilindro di tipo pneumatico o idraulico e realizzare una conversione tra moto rotatorio e moto lineare mediante un opportuno accoppiamento meccanico come sistemi di ingranaggi o sistemi puleggia cinghia e produrre direttamente moto lineare mediante un motore elettrico lineare I sistemi pneumatici o idraulici forniscono direttamente moto lineare e sono in grado di sviluppare forze elevate ma non garantiscono per un elevata accuratezza nel posizionamento o nel controllo della velocit la presenza di componenti sensibili all usura richiede una certa manutenzione ne riduce l accuratezza con il passare del tempo le corse che si possono realizzare sono limitate Gli accoppiamenti ruota dentata vite senza fine realizzano una conversione tra moto rotatorio e moto lineare e generalmente sono utilizzati per sviluppare forze a bassa velocit centinaia di N e qualche cm s La precisione del posizionamento che risente della presenza degli inevitabili giochi meccanici pu essere incrementata riducendo il passo della vite a prezzo di un ulteriore riduzione della velocit Il contatto metallo metallo introduce inevitabilmente l usura conseguente necessit di manutenzione e riduzione della precisione
13. Tab 9 6 3 Risparmio ottenibile in bolletta In sede di calcolo si posto che i motori in corrente alternata proposti abbiano un efficienza superiore a quelli dei motori attualmente in campo di circa il 10 153 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO 9 7 CONSIDERAZIONI FINALI I valori ottenuti risultano molto interessanti in quanto indicano un risparmio in bolletta molto consistente in tutte le applicazioni analizzate Ai benefici economici si aggiungono anche quelli ambientali tramite un minore consumo di energia primaria e minori emissioni di In sede di calcolo si sono considerati i valori forniti ove non riportati ci si basati sui valori pi frequentemente presenti sul mercato In particolare opportuno considerare che il costo dell energia elettrica stato posto pari a 0 11 kWh Tale dato infatti ha grande peso sul valore dei risultati ottenuti La bont dei risultati dipende dai dalla precisione dei dati forniti in fase di analisi I risultati dell analisi vanno intesi con un accuratezza dell ordine del 10 Eventuali diversit da quanto fornito possono comportare variazioni anche significative dei risultati ottenuti 154 CONCLUSIONI CONCLUSIONI Di solito l attenzione sia del gran pubblico che dei decisori politici quando si parla d energia e di disponibilit energetica focalizzata sulle fonti rinnovabili ed in subordine sui risparmi d energi
14. possibile e porta talvolta ad un sistema meno efficiente Dal punto di vista di controllo a circuito chiuso carichi esterni che inducono variazioni di posizione possono causare oscillazioni o risonanze Senza la riduzione e dello smorzamento dei sistemi meccanici relativi si possono creare problemi alla superficie del componente da lavorare Tra le altre considerazioni la contaminazione da trucioli o piccoli frammenti pu essere un problema a causa della forte attrazione magnetica se il motore lineare non protetto necessario quindi valutare molto bene i costi e il consumo di energia potenzialmente pi elevati contro i vantaggi di prestazioni e produttivit della macchina Tutto ci rende controversa la valutazione dei vantaggi del motore lineare rispetto alle tradizionali tecniche di trasformazione del moto rotativo in lineare Per tali motivi il motore lineare spesso scelto in ambito industriale solo per le caratteristiche di forza che pu superare i 2 e per la possibilit di applicare una tensione meccanica costante e uniforme nella manipolazione dei materiali In tal modo ad esempio possibile trascinare nastri metallici durante la formazione delle bobine perch i sistemi meccanici tendono Fig 5 6 2 7 Il LIM spesso al ad applicare un azione di tiro non uniforme con utilizzato per trascinare nastri a metallici per la formazione di bobine significativi rischi di danneggi
15. prese centrali Alcuni tipi di motori dispongono di soli 5 fili dove 4 sono le fasi A B Ce De il quinto dato dall unione delle due prese centrali V Con questa configurazione si offre una possibilit in pi ovvero se si desidera Fig 5 6 1 6 Configurazione interna di motore a 6 fili 8 HO Mbolore unipolare aGfii utilizzare il motore come se fosse di tipo bipolare sufficiente ignorare il due Fig 5 6 1 7 rappresentazione schematica delle connessioni per i motori unipolari e fili aggiuntivi e lasciarli sconnessi Se bipolari invece i fili o il filo V viene collegato ad 60 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI una tensione di alimentazione allora si trasforma il motore in unipolare ovvero si fa s che la corrente negli avvolgimenti fluisca solo dal terminale V ad una delle fasi senza la possibilit di invertire il verso della corrente Una soluzione di questo tipo permette di semplificare il circuito di pilotaggio riducendone il costo In figura 5 6 1 7 sono rappresentate schematicamente le connessioni per i due tipi di motori unipolari e bipolari Oltre ai motori passo passo del tipo ora visto ovvero a magnete permanente esistono anche altri tipi di motori a passo Uno di questi quello detto a riluttanza variabile che impiega un rotore in lega ferromagnetica dolce ovvero a piccola isteresi i cui denti si polari
16. 1 nata x Corrente con L effetto di tali iniziative si pu notare induttore nelle forme della curva della figura 7 3 2 6 La tabella nella figura 7 3 2 7 mostra l effetto delle dimensioni dell induttanza Fig 7 3 2 6 L effetto dell induttanza sulla c c sulle armoniche Per i primi cinque corrente di linea componenti di armoniche la distorsione armonica totale teorica minima pari al 29 Tale valore si raggiunge praticamente quando l induttanza pari a 100 mH diviso per i kW motore o 1 mH per un motore 100 kW 415 V 50 Hz Non opportuno selezionare induttanze maggiori ma circa 25 mH divise per i kW motore da una distorsione armonica totale approssimativa del 45 Questo equivale a 0 25 mH per un motore da 100 kW Fig 7 3 2 7 La corrente armonica in funzione dell induttanza in c c py Induttanza in c c mH Tabella kW motore 114 CAPITOLO 7 CONVERTITORI La distorsione di tensione con alcune distorsioni di corrente dipende Rapporto di Cortocircuito Rsc dell alimentazione Pi elevato il rapporto pi basso la distorsione di tensione come si pu rilevare dalla figura 7 3 2 8 Carico 60 A potenza trasformatore 50 315 kVA livello errore di linea 150 MVA 30 7 Nessun indu
17. 7 2 3 Considerazioni sulle due logiche di funzionamento I metodi di controllo diretto dei motori asincroni basati sulla regolazione del flusso e della coppia attraverso due soglie ad isteresi presentano i seguenti vantaggi e semplicit e eccellenti prestazioni dinamiche e robustezza e possibilit di settare direttamente la pulsazione desiderata di coppia e flusso metodo DSC stato applicato nel campo della trazione quindi per macchine di medio alta potenza in quanto richiede frequenze di commutazione relativamente piccole Il problema principale che esso genera un flusso di statore a traiettoria esagonale e quindi delle correnti affette da armoniche di frequenza sei volte quella fondamentale Queste correnti sono dannose soprattutto alle basse frequenze in quanto creano problemi di compatibilit con il sistema di segnalamento inoltre sono molto difficili da filtrare Alle basse velocit si preferisce dunque abbandonare il controllo DSC a vantaggio di altri tipi di regolazione generalmente PWM classici che garantiscano un soddisfacente contenuto armonico delle correnti Naturalmente questo tipo di problema non sentito dal controllore DTC in quanto il flusso di statore mantenuto all interno di una corona circolare esso quindi presenta un 106 CAPITOLO 7 CONVERTITORI contenuto armonico che si rispecchia identicamente su quello delle correnti decisamente pi vantaggioso rispetto al DSC Un altro problema co
18. CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI accordo ogni motore avra la sua marcatura il simbolo della marcatura riportato nella figura 5 1 1 1 a dimostrazione della classe di efficienza alla quale appartiene Cosi d ora in poi un industriale quando acquistera un motore elettrico scegliendo la classe di efficienza avra fatto una scelta ben precisa sui costi di esercizio I motori attualmente montati negli impianti che non rientrano in questo accordo perch antecedenti avranno un rendimento che si trova sicuramente nella zona bassa del grafico contrassegnata da eff3 POTENZA NOMINALE RENDIMENTI MOTORI RENDIMENTI MOTORI A 2 POLI A 4 POLI Kw Tab 5 1 1 1 Rendimenti minimi dei motori ad alta efficienza in funzione della potenza nominale 5 1 2 Campo di applicabilit e convenienza Come gi evidenziato circa il 74 di tutti i consumi industriali di elettricit sono dovuti ai motori elettrici pertanto interventi che portano ad incrementare l efficienza di tali dispositivi producono una ricaduta di risparmio significativa Praticamente in tutte le applicazioni ed i processi industriali nonch nei sistemi di condizionamento e ventilazione e nei circuiti idraulici connessi a ventilatori e pompe sono presenti motori elettrici che possono essere sostituiti da motori elettrici ad alta efficienza previa specifica valutazione di convenienza Questo tipo di analisi deve considerare vari aspetti quali e la situazione dei motori elettrici esi
19. I convertitori di frequenza permettono di ridurre anche i costi di manutenzione abbattere la rumorosit dell impianto e rifasare il carico ad un valore di prossimo a 1 tipicamente 0 98 aggiungendo in tal modo un ulteriore fattore di efficienza energetica Anche per quanto riguarda l applicazione degli inverter un esempio numerico pu indicare in concreto l entit dei risparmi che si ottengono utilizzando le nuove soluzioni tecnologiche Le ipotesi su cui si basano i conteggi dell esempio in tabella 7 5 1 sono le seguenti e 6 000 h annue di funzionamento 119 CAPITOLO 7 CONVERTITORI e costo dell energia elettrica 0 10 kWh e ciclo di carico come da Studio della Comunit Europea e confronto con regolazione a serranda per il ventilatore confronto con regolazione on off per la pompa I tempi di ritorno sugli investimenti cos calcolati sarebbero ulteriormente ridotti se si valorizzasse anche la riduzione delle emissioni di anidride carbonica nell ambiente Perdite del Trasformatore Perdite dell Inverter Perdite gt del Motore Perdite della Pompa Fig 7 5 1 Differenza di energia necessaria a parit di potenza utile per il funzionamento di una pompa nelle due soluzioni di controllo mediante valvola e mediante convertitore di frequenza Tempo di payback Applicazione Potenza Riduzione consumi Riduzione emissioni senza valorizzazione della riduzione di Ventilatore
20. Per le spese documentate sostenute entro il 31 dicembre 2007 per l acquisto e l installazione di motori ad elevata efficienza di potenza elettrica compresa 5 e 90 KW nonche per la sostituzione di motori esistenti con motori ad elevata efficienza di potenza elettrica compresa tra 5 e 90 kW spetta una detrazione dall imposta lorda per una quota pari al 20 per cento degli importi rimasti a carico del contribuente fino a un valore massimo della detrazione di 1 500 euro per motore in un umica rata Comma 359 Detrazione spese per l acquisto e l installazione di variatori di velocita inverter su impianti con potenza elettrica Per le spese documentate sostenute entro il 31 dicembre 2007 per l acquisto e l installazione di variatori di velocita inverter su impianti con potenza elettrica compresa tra 7 5 e 90 kW spetta uma detrazione dall imposta lorda per una quota al 20 per cento degli importi rimasti a carico del contribuente fino a um valore massimo della detrazione di 1 500 euro per intervento in un unica rata Comma 360 Modalita attuative dei commi 358 e 359 Entro il 28 febbraio 2007 con decreto del Ministro dello sviluppo economico di concerto con il Ministro dell economia e delle finanze sono definite le caratteristiche cui devono rispondere i motori ad elevata efficienza e i variatori di velocita inverter di cui ai commi 358 e 359 i tetti di spesa massima in funzione della potenza dei motori e dei variatori di
21. Z 2 7 Calcolando tale quantit per z 0 si ottiene la potenza fornita in ingresso al cavo 2 2 1 go vr cos 0 sa media media z COS Ze Analogamente prendendo z L si ottiene la potenza fornita dal cavo al carico 2 if Peo z L 2 cos Ze La differenza tra queste due quantit dunque la perdita di potenza nel cavo espressa chiaramente in Watt 1 media in media out 2 2 2 2 cos leva aee 10 JE cos 0 Ln lt realta spesso costruttori usano questa espressione per caratterizzare le perdite di un cavo al contrario essi fanno riferimento alla cosiddetta attenuazione definita coma il rapporto tra la potenza in ingresso e quella in uscita dia 20L attenuazione e media out Generalmente questo parametro viene misurato in dB per unit di lunghezza del cavo per cui si parla si attenuazione specifica in dB in pratica dato che attenuazione in dB 10log e 20 a L log e 8 686 a L 2 t L attenuazione specifica a j _ attenuazione in dB 686 L Convenzionalmente L viene fissato a 100 ft per cui si ha che attenuazione in dB dB a 8 686 100 Quindi riepilogando il dato specificato dai costruttori ad esempio il cavo RG 58U alla frequenza
22. cos un rendimento convenzionale _ cos cos Po Pre UR che pu essere determinato dalla misura delle sole potenze perdute mediante apposite prove 6 2 SCELTA DEL TRASFORMATORE trasformatore uno tra i componenti principali delle cabine di trasformazione MT BT e pertanto deve essere scelto con la massima cura armonizzando criteri di scelta tecnici con valutazioni economiche I trasformatori possono essere suddivisi in funzione delle soluzioni costruttive adottate e trasformatori in olio e trasformatori in resina e trasformatori in aria I trasformatori in resina trovano sempre pi largo impiego per il minor impatto ambientale rispetto ai trasformatori in olio in quanto riducono i rischi d incendio e di spargimento di sostanze inquinanti nell ambiente Rispetto a trasformatori in olio sono pi sicuri e pi flessibili in fase di utilizzo e l assenza di fluidi di raffreddamento ne consente una riduzione dei costi di manutenzione La scelta tecnica di un trasformatore normalmente condotta con la massima attenzione mentre l analisi di tipo economico per determinare la tipologia del Fig 6 2 1 Trasformatore in resina trasformatore non sempre viene effettuata con altrettanta scientificit Spesso la scelta basata esclusivamente sul costo d acquisto o costo iniziale Tuttavia per valutare l economicit di trasformatore necessario considerare anche il costo
23. delle stesse CDM che originano i crediti CERs e JI che originano crediti ERUs ai fini della restituzione annuale di quote 29 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING 3 3 1 Il sistema di trading e le piattaforme di scambio La Decisione di Assegnazione delle quote di CO per il periodo 2008 2012 approvata ai sensi dell art 11 comma 1 del D 195 216 e S M I individua il numero di quote complessivo a livello di settore ed a livello di impianto che assegnato da parte del Comitato Le imprese vincolate dalla Direttiva 2003 87 CE cos come qualunque altro operatore del mercato possono avvalersi di diverse modalit di scambio trading delle quote di EUAs e dei crediti CERs e ERUs attraverso e operazioni bilaterali avvengono tra un impresa ed un altra nel caso in cui entrambe abbiano raggiunto un accordo di compravendita e operazioni di interscambio mediate dalla presenza di un broker che fara un offerta per la vendita dei suoi diritti o di una banca Le piattaforme di scambio delle quote di emissione sono iniziative private che aiutano gli utenti nella ricerca e nella negoziazione delle transizioni di vendita delle quote Attualmente le piattaforme non sono collegate ai Registri nazionali le transizioni che avvengono su tali piattaforme comunque devono essere confermate attraverso il Registro che esamina e garantisce che le stesse GME avvengano entro i rispettivi diritti di emissione La prima piattafor
24. di seguito si indicano alcune caratteristiche 74 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI fondamentali dei servo sistemi a trasmissione diretta comparate con sistemi tradizionali con riduttore L ambito di giudizio di tali considerazioni focalizzato in modo particolare nelle applicazioni per assi di macchine utensili settore che richiede un target di prestazioni precisioni particolarmente elevato quindi costituisce un ottimo riferimento per valutazioni relative anche ad altri settori generalmente meno sofisticati SISTEMI DIRECT DRIVE SISTEMI CON RIDUTTORE Rigidezza statica e dinamica sono funzioni esclusivamente delegate alla regolazione elettronica Le qualit meccaniche del riduttore sono prevalenti nel definire il comportamento dinamico del servosistema sistema di misura encoder di retroazione stabilisce un limite invalicabile di risoluzione e precisione di posizionamento La regolazione elettronica vede le risonanze meccanico strutturali come limiti di frontiera a cui adeguarsi tuttavia agevole ottenere livelli di qualit finale decisamente superiori Gli algoritmi di regolazione dell elettronica di comando pi sofisticati sono decisivi nel determinare gli obiettivi finali di alto livello superiore per risoluzione precisione tipici target gradi risoluzione 10 e finestra di posizionamento 10 Qualit e regolarit di moto sono vincolati dalla qualit del riduttore giochi attrit
25. possiede 66 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI notevoli vantaggi in termini di semplicit ed economia di costruzione degli avvolgimenti Lineare piatto c CER De Fig 5 6 2 5 Dal motore rotante al motore piatto b al motore tubolare Un ulteriore importante classificazione dei motori lineari legata all orientazione delle linee di campo e le linee di campo si sviluppano prevalentemente lungo sezioni longitudinali del motore ossia il flusso agisce prevalentemente in piani paralleli alla direzione del moto motori a flusso longitudinale e le linee risiedono in prevalenza in sezioni trasversali del motore ossia il flusso agisce prevalentemente in piani perpendicolari alla direzione del moto motori a flusso traverso Le configurazioni viste fin ora sono tutte a flusso longitudinale Un esempio di fre motore lineare asincrono a flusso traverso riportato in figura 5 6 2 6 i conduttori attivi sono paralleli alla direzione del moto e il flusso si chiude in piani normali alla direzione del moto La distribuzione tra motori a flusso longitudinale e a flusso traverso ha implicazioni sulla struttura degli avvolgimenti e in particolare del miei circuito magnetico nel primo caso laminato secondo piani longitudinali Three phase Primary winding Fig 5 6 2 6 Esempio di motore a induzione a quindi composto lamierini flusso traverso TFLIM piuttosto lunghi e di struttura
26. relativamente pi complessa nel secondo caso i lamierini sono in generale di estensione limitata e di geometria piuttosto semplice 67 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Un vantaggio fondamentale che il carrello mobile dei motori lineari hanno in genere piccola massa permettendo elevate accelerazioni e velocit di punta anche molto rapido nel caso si necessiti spesso di cambi di direzione del moto I motori lineari inoltre sono silenziosi e le unit in genere hanno vita lunga L aspetto negativo nonostante i miglioramenti riguarda l inefficienza dei motori lineari il consumo di energia fino a cinque volte superiore a quello degli attuatori cremagliera e pignone Il fabbisogno energetico superiore pu significare oltre al diretto costo energetico maggiore maggiori investimenti in infrastrutture per le linee ad alta potenza trasformatori e azionamenti elettrici Inoltre i motori lineari generano molto calore e spesso hanno bisogno di un sistema secondario di raffreddamento che aggiunge costi e complessit e peggiora ulteriormente l efficienza complessiva La generazione di calore pu essere elevata alle basse velocit o durante operazioni ad alta forza come per esempio la perforazione Poich sono a trazione diretta i motori lineari non possono usufruire della riduzione del cambio I riduttori sono comunemente usati per accoppiare la velocit di un motore rotativo e la coppia del carico Con un motore lineare questo non
27. 2 11003 XVW 23578 30 dWalvunos sWLID013A 31835 dIONI dI GNI 4 VIOAVL CIA 99 e9 VIONVII q908 Law N Ind e CIA 5 9 IP a o Pate Pe drOslaw meen YVIOAVII WIOAVL 11 5 VIONVII opes 1 droslaw JUJOJ E RIA 8080W ANILL3d iiny NESPSGOW FYOLIDIONAY ILN31 INOLIA 19073A INOLIA FIlULVOAYOA 8080WN 1804 TStLOIW 91450 AIWdIONIYd VIAAVO OLNAWVNOIZV YLILNYND snorzvarsn lt e Fig 9 3 1 Caratteristiche dei motori del laminatoio rame 148 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO 0 oN I 10590 EHOSN IP EIIOSN IP I ey sn IP 5 1 1UJ0J
28. 6 3 Raffreddamento vse anc iii aaa 6 4 Tipologie di collegamento i CAPITOLO 7 Convertitori 7 1 Inverter vettoriali ui 7 1 1 Pregi e difetti degli azionamenti a velocit 7 2 controllo ad azione diretta DSC e 7 2 1 regolatore DSC 7 2 2 Il regolatore DT Gish aii deal iaia 7 2 3 Considerazioni sulle due logiche di funzionamento 7 3 Armoniche negli azionamenti 7 3 1 Le normative che stabiliscono i limiti delle ANMONICHE rali lei ata 41 41 43 43 44 45 48 50 52 53 54 55 57 57 62 70 73 77 78 82 87 87 88 89 91 93 97 97 98 100 101 103 106 107 108 7 3 2 Riduzione delle armoniche attraverso modifiche strutturali del sistema di azionamento in pag 7 3 3 Riduzione delle armoniche attraverso reattanze induttive numana 7 4 Rendimento del sistema 7 5 L utilizzo di vettet ui CAPITOLO 8 Cavi pag 8 1 Perdita di potenza nei cavi elettrici 8 2 Classificazione e struttura dei cavi 8 2 1 Designazione dei cavi 8 2 2 Richiami
29. 7 5 kW 9 997 44 4 999 kgfanno 11 KW 18 974 36 9 487 kgfanno Tab 7 5 1 Esempio utilizzo di inverter 120 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI 8 1 PERDITA DI POTENZA NEI CAVI ELETTRICI calcolo delle perdite di potenza nei cavi interconnessi ha grande importanza data la presenza dei cavi in tutti i sistemi di misura Per introdurre tale argomento si deve per riprendere rapidamente alcuni concetti fondamentali relativi alle linee di trasmissione la cui schematizzazione generale pu essere quella di figura 8 1 1 Fig 8 1 1 Schematizzazione linea di trasmissione necessario un modello elettrico a parametri distribuiti di tale struttura possibile considerare quello in figura 8 1 2 relativo ad una linea di trasmissione di lunghezza L z 0 Z L sezione di sezione di generatore carico Fig 8 1 2 Modello elettrico a parametri distribuiti di una linea di trasmissione 121 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI Le grandezze che caratterizzano questo tipo di struttura sono solitamente l impedenza caratteristica 2 e la velocit di propagazione delle onde lungo la linea Sebbene sia importante conoscere il comportamento della linea quando i segnali di ingresso abbiano forme d onda arbitrarie altrettanto importante studiarne il comportamento in regime sinusoidale permanente ci significa ipotizzare che la sor
30. Competente comunicate all Autorit Nazionale Competente e certificate da un verificatore accreditato dall Autorit Nazionale Competente L entrata in vigore del EU ETS avr un impatto diretto sul bilancio patrimoniale di ogni impresa Si prevede che la Direttiva copra inizialmente da 12 500 a 15 000 installazioni che ammontano circa al 45 50 del totale di emissioni di dell Unione Europea L EU ETS un sistema di Cap and Trade delle emissioni dirette Viene fissato un tetto cap alle emissioni totali di tutti i partecipanti attraverso l allocazione delle quote di emissione per un determinato ammontare in uno specifico periodo di tempo Ogni anno i partecipanti devono restituire un numero di quote pari alle loro emissioni annuali verificate Il deficit di quote sar sanzionato mentre il surplus di quote potr essere venduto o accantonato per gli anni successivi Point Carbon il maggior centro studi sul mercato dell anidride carbonica stima che il mercato dei diritti di emissione scambier 34 miliardi di euro nel 2010 pari a 4 5 miliardi di tonnellate di anidride carbonica La met circa di questi scambi dovrebbe avvenire nel mercato europeo delle emissioni EU ETS con scambi pari a 1 7 miliardi di tonnellate di anidride carbonica 3 1 3 I settori coperti nell Allegato I dell EU ETS e Attivit nel Settore Energetico Installazioni di combustione con capacit termica superiore a 20 MW sono esclusi impianti di incen
31. Essi purtroppo differiscono l uno dall altro in termini di scopo contenuto e valori Questo stato il motivo per far sviluppare e pubblicare all International Electrotechnical Commission IEC uno standard di efficienza energetica che elimini tutte le diverse questioni nazionali In parallelo IEC ha sviluppato e rilasciato un nuovo standard per la determinazione del rendimento del motore La nuova norma IEC 60034 30 definisce e armonizza a livello mondiale le classi di efficienza IE1 IE2 e IE3 per motori trifase in bassa tensione La nuova EN 60034 30 2009 definisce le seguenti classi di efficienza per tutto il mondo di motori asincroni trifase a bassa tensione nella gamma di potenza da 0 75 kW a 375 kW e 1 Standard efficiency paragonabile a EFF2 e 122 High efficiency paragonabile a EFF1 e Premium efficiency Maggiore la classe di efficienza pi elevata la complessit di produzione dei motori e pi alto la quantit di materiale utilizzato come per esempio rame Il prezzo del motore aumenta di conseguenza In relazione al periodo di vita del motore il prezzo di acquisto solo qualche punto percentuale a e causa del costo dell energia risparmiata il periodo di pay back breve La nuova normativa diventer effettiva in tre differenti fasi a partire da met del 2011 Anche il metodo per la misurazione dell efficienza dei motori asincroni trifase in bassa tensione stato rivisto con la nuova norma EN 600
32. Fig 6 3 1 Valori di carico del trasformatore ambiente rapporto alla temperatura ambiente La prima colonna mostra la possibilit di sovraccarichi giornalieri ciclici mentre la seconda quelli di breve durata Come ulteriore elemento di valutazione indichiamo qui di seguito il carico permanente ammissibile in funzione della temperatura media compatibile con una durata normale della vita del trasformatore possibile utilizzare un trasformatore previsto per una temperatura ambiente massima di 40 C a temperature superiori riducendone la potenza secondo la tabella 6 3 1 30 20 10 temperatura ambiente in C 91 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI eratura ambiente massima C 0 97 xP 0 94 x P 0 90 x P Tab 6 3 1 Riduzione della potenza di un trasformatore in base alla temperatura ambiente della potenza nominale multipli della corrente nominale 1 BT pe I Fig 6 3 2 Temperatura ambiente nominale Fig 6 3 3 Temperatura ambiente nominale Sovraccarichi temporanei ammissibili per Brevi sovraccarichi ammissibili un servizio ciclico giornaliero della potenza nominale multipli della corrente nominale Fig 6 3 4 Temperatura ambiente nominale Fig 6 3 5 Temperatura ambiente nominale 10 C Sovraccarichi temporanei ammissibili 10 C Brevi sovraccarichi ammissibili per un servizio ciclico giornaliero Da tutto ci possibile stabilire che l uti
33. PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO minori perdite nel rotore grazie alla maggiore sezione delle barre di conduzione e degli anelli di cortocircuito minori perdite nel rame dello statore attraverso un ottimizzazione della forma delle cave statoriche ed un aumento del volume del rame nello statore minori perdite per ventilazione e frizione grazie a ventole pi piccole migliori cuscinetti e a un rotore bilanciato dinamicamente minori perdite addizionali a pieno carico in seguito ad un ottimizzazione della geometria delle cave Altro fattore determinante per un motore ad EFF1 che scaldando meno allunga la durata di vita dei propri avvolgimenti con una conseguente diminuzione della manutenzione sullo stesso La minor produzione di calore fa s che si abbiano ventole di raffreddamento pi piccole e minori perdite meccaniche nonch un aumento della vita degli isolanti e del grasso lubrificante I motori ad EFF1 presentano infine una maggiore capacit di sopportare squilibri e variazioni della tensione di rete di alimentazione ed una maggiore predisposizione al funzionamento con inverter 9 2 CARATTERISTICHE DEGLI INVERTER ABB SERIE ACS550 Gli ACS550 sono inverter vettoriali sensorless tra le loro principali caratteristiche annoverano 146 pannello di controllo alfanumerico remotabile con dialogo possibile in 15 lingue filtro EMC per primo ambiente ambiente civile montato a bordo come
34. affinch a decorrere dal 1 gennaio 2005 nessun impianto possa esercitare le attivit elencate all allegato I che comportano emissioni specificate in relazione a tale attivit a meno che il relativo gestore non sia munito di un autorizzazione rilasciata da un autorit competente conformemente agli articoli 5 e 6 o che l impianto non sia temporaneamente escluso dal sistema comunitario ai sensi dell articolo 27 Articolo 5 Domanda di autorizzazione ad emettere gas a effetto serra La domanda rivolta all autorit competente diretta ad ottenere l autorizzazione ad emettere gas a effetto serra contiene la descrizione di quanto segue a l impianto e le sue attivit compresa la tecnologia utilizzata b le materie prime e secondarie il cui impiego suscettibile di produrre emissioni elencate nell allegato I c le fonti di emissioni di gas dell impianto elencate nell allegato I e d le misure previste per controllare e comunicare le emissioni secondo le linee guida adottate a norma dell articolo 14 La domanda di autorizzazione contiene anche una sintesi non tecnica dei dati di cui al primo comma 159 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE Articolo 6 Condizioni e contenuto dell autorizzazione ad emettere gas a effetto serra 1 L autorit competente rilascia un autorizzazione ad emettere gas a effetto serra da un impianto da parte di esso ove abbia accertato che il gestore in grado di controllare e comunicare le emissioni Un a
35. armatura Nel motore AC queste due componenti viaggiano nello stesso cavo e sono rappresentate dal vettore corrente attiva e dal vettore corrente reattiva induttiva In pratica come se la corrente attiva corrispondesse alla corrente di armatura mentre la corrente reattiva induttiva corrispondesse alla corrente di eccitazione Grazie al controllo di queste due componenti l inverter vettoriale attua un controllo del motore che ha prestazioni dinamiche che superano quelle offerte da un azionamento in corrente continua Alcuni costruttori di inverter vettoriali hanno modelli a catalogo le cui prestazioni in tema di risposta in coppia sono anche dieci volte pi veloci di quelle di un azionamento DC Inoltre la precisione dinamica di un inverter vettoriale ad anello aperto similare a quella di un azionamento DC ad anello chiuso retroazionato Un enorme vantaggio degli inverter vettoriali rispetto agli azionamenti in DC si ha nel fattore di potenza Infatti molti degli inverter in uso oggi alimentano i motori in tecnica PWM Pulse Width Modulation sistema che permette di avere indipendentemente dalle condizioni di funzionamento del motore carico e velocit un cos verso la rete di 0 95 circa I convertitori elettronici per l alimentazione dei motori DC invece hanno un fattore di potenza che varia con la velocit ed compreso tra 0 1 e 0 9 cosicch se il motore gira ad un regime che non il massimo si pu
36. avere un molto basso 97 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Si tenga presente poi nel caso si verificasse un guasto all elettronica di controllo il motore AC anche solo per una manovra di emergenza avviabile collegandolo direttamente alla rete a differenza di un motore in DC 7 1 1 Pregi e difetti degli azionamenti a velocit variabile Tra tutti i pregi e i vantaggi che un azionamento a velocit variabile comporta il risparmio di energia conseguibile sicuramente tra i pi importanti Altri vantaggi sono la possibilit di ottimizzare e migliorare un processo di lavorazione in un industria e un controllo preciso in fase di avviamento e arresto del motore con il conseguente contenimento delle sollecitazioni meccaniche e delle correnti di avviamento Tuttavia sarebbe errato pensare che introdurre un inverter in un circuito possa a priori risolvere tutti i problemi Un aspetto importante riguarda la spesa per un inverter Sebbene il costo della singola unit si sia abbastanza stabilizzato negli ultimi anni non c dubbio alcuno che il prezzo della stessa considerato da solo abbia poco significato Infatti quando l impianto porta a prevedere azionamenti con potenze elevate oltre all investimento per l inverter bisogna considerare anche la necessit di inserire sulla linea filtri o reattanze comunque apparecchiature ausiliarie che fanno lievitare i costi sempre che queste non siano gi installate a bordo come accad
37. calcolo di entrambi i singoli componenti e della distorsione al fabbisogno complessivo Total Demand Distorsion TDD a 50 La tabella 10 3 della norma viene talvolta male interpretata come se stabilisse i limiti alle emissioni di armoniche di un singolo apparato utilizzando la Rsc dell apparecchiatura anzich la Isc IL dell intera installazione I limiti della tabella non vanno utilizzati in questo modo poich andrebbero sempre utilizzati il rapporto tra la corrente di cortocircuito e la richiesta totale di corrente di carico dell installazione 7 3 2 Riduzione delle armoniche attraverso modifiche strutturali del sistema di azionamento in c a La riduzione delle armoniche pu essere conseguita sia mediante modifiche strutturali del sistema di azionamento sia utilizzando filtri esterni Le modifiche strutturali possono consistere in un rinforzo dell alimentazione utilizzando azionamenti a 12 o pi impulsi nell utilizzo di un raddrizzatore controllato o nel miglioramento del sistema di filtri interni all azionamento La figura 7 3 2 1 mostra i fattori presenti nel sistema di azionamento in c a che hanno un certo impatto sulle armoniche Le armoniche di corrente dipendono dalla configurazione dell azionamento e le armoniche di tensione equivalgono alle armoniche di corrente moltiplicate per le impedenze di alimentazione 110 CAPITOLO 7 CONVERTITORI LINEA Potenza di cortocircuito TRASFORMATORE Potenza e impedenza nominal
38. campana per la quale la scomposizione in serie di Fourier mostra la presenza delle armoniche di ordine dispari oltre alla fondamentale Nei collegamenti trifase le relazioni esistenti tra le correnti di linea e di fase e la presenza o meno del neutro impongono delle precise condizioni alle correnti di terza armonica ed ai suoi multipli in quanto costituiscono una terna omopolare a differenza di tutte le altre armoniche che danno luogo a terne simmetriche dirette 7 13 inverse 5 11 Vale in generale la seguente considerazione se manca la terza armonica nella corrente magnetizzante questa si presenta nella tensione Analizziamo caso per caso le correnti di linea magnetizzanti non possono contenere le terze armoniche ed suoi multipli in quanto la somma delle tre correnti istante per istante deve essere nulla cosa che la presenza delle predette armoniche impedirebbe La soppressione delle terze armoniche e dei suoi multipli nelle correnti di linea e di fase fa comparire queste armoniche nelle tensioni di fase cosa che non incompatibile con un alimentazione con tensioni concatenate perfettamente sinusoidali in quanto ogni tensione concatenata la differenza tra le tensioni di fase quindi in tale differenza terze armoniche e multipli si elidono Yyn la presenza del filo neutro permette la circolazione delle correnti di terza armonica e dei multipli Correnti di linea e di fase contengono dunque tutte le armoniche
39. che richiede moto lineare Il fatto che da un punto di vista elettromagnetico il motore lineare sconta la fama di essere una cattiva macchina a causa del traferro intrinsecamente ampio per motivi meccanici e del basso rendimento Anche l aspetto economico gioca la sua parte la soluzione con motore lineare solitamente ritenuta pi costosa di quella tradizionale In realt se ci pu essere vero a livello di investimento i suoi vantaggi sono tali silenziosit precisione affidabilit ripetitivit ecc che alla fine il conto economico non necessariamente si risolve sempre a suo sfavore Una pi ampia diffusione dei motori lineari al di fuori di quelle che erano sostanzialmente delle nicchie applicative di fatto favorita da vari fattori quali e lo sviluppo su vasta scala dell elettronica di potenza che ha reso possibile ed economicamente proponibile la realizzazione di convertitori in molti casi essenziali per l utilizzo dei dispositivi lineari e il progresso nel campo dei magneti permanenti utilizzati in alcuni tipi di motori lineari e l evoluzione nel settore dell elettronica digitale e della componentistica a livello di circuiti integrati e di sensori 64 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI e la richiesta nel settore dell automazione e della robotica di dispositivi a moto lineare dalle prestazioni dinamiche estremamente spinte sia in termini di precisione che di rapidit di risposta risultato difficile da
40. corrispondenti valutazioni in termini di riduzione dei consumi al 2016 e al 2020 La quasi totalit delle misure considerate ha come denominatore comune l obiettivo della promozione di una o pi tecnologie tenendo anche conto della loro praticabilit tecnica ed economica intesa sia in termini di investimenti complessivi che in termini di necessaria fine della vita utile degli impianti esistenti In generale la promozione di una tecnologia sempre connessa a misure che facilitino la transizione del mercato verso quella tecnologia che altrimenti stenta ad affermarsi spontaneamente In termini di politiche gli interventi di promozione delle tecnologie qui considerati possono essere catalogati nelle tipologie degli strumenti di regolamentazione diretta o di comando e controllo degli strumenti di regolamentazione indiretta strumenti economici delle politiche di informazione e persuasione o di moral suasion che puntano a ottenere un effettivo comportamento socialmente responsabile senza utilizzare la forza delle leggi e o dei regolamenti delle politiche infrastrutturali Esempi classici sono costituiti dal labeling politica di informazione e persuasione che ha favorito la diffusione degli elettrodomestici a basso consumo e dai Certificati Bianchi strumento economico 23 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI Nel caso dell industria le misure considerate nel Piano d azione e di nuovo estese al 2020 e rafforzat
41. dei costi energetici mediante una sistematica gestione dell energia razionalizzazione miglioramento continuo integrazione dei sistemi di gestione e conseguente efficacia l integrazione della gestione dell energia alla struttura organizzativa aziendale permette la riduzione dei costi il miglioramento dell efficienza e della performance energetica anno dopo anno potenziamento della reputazione aziendale Le azioni preventive e volontarie volte alla riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di carbonio mostrano l impegno sostenuto dall azienda nei confronti dei propri stakeholders Miglioramento dell immagine credibilit da parte dell organizzazione Incremento e mantenimento della motivazione del personale coinvolgimento del personale nella pianificazione e nell implementazione dei piani di risparmio energetico permette loro di contribuire al miglioramento e di beneficiare dei loro stessi contributi 41 CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA e Approvvigionamento energetico sicuro e vantaggi contrattuali grazie alla riduzione dell elevato consumo di energia durante le ore di picco migliore programmazione dei consumi e approvvigionamento ottimale 42 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI La dipendenza energetica dell Italia dall estero ormai ben nota Non disponendo in misura significativa di fonti energetiche nazionali preso atto dell apporto limitato delle fonti rinnov
42. dell assorbimento fisso di 100 kW attraverso una corretta taratura degli inverter e riduzione dei picchi di assorbimento grazie alla maggiore efficienza dei motori in corrente alternata rispetto ai motori in corrente continua 147 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO M00 1 YWISSYW VZNALOd YNN dad OLVOAIdWI VYAJAA SUOJOW ejje 5 9 IMOLVDIId ITINY JYOLIDIOAAY AYOLOW 11 OSUSS YO 5 eap 1 p 06 130 VZNILUWYILNI ODIUVI 01919 NOD gt 5 IP 2 09 140 VZNALLIWYSLNI 2 O1DID NOD THOLOW 24 Ad 0 1 elio SIT ooz eve 15 66 c szz v 9 gez 2 68 005 mio z 9 8 8 vst ostt joo straa Zuvd AYOLISIONAY 001 0001 97285 97285 IIASX IASXT OZET WIASXT EL A u1w 116 VOTSLAWIHOVL 007 de at Zid ref __ e
43. della corrente magnetizzante mentre nel filo neutro circola una corrente di terza armonica e multipli che vale tre volte quella delle corrispondenti correnti di fase Dy in ogni lato del triangolo possono circolare tutte le armoniche per cui la tensione ai capi perfettamente sinusoidale Sono dunque perfettamente sinusoidali anche le tensioni stellate secondarie Nelle correnti di linea non esistono 93 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI correnti di terza armonica multipli poich ogni corrente di linea la differenza di due correnti di fase per cui le terze armoniche si elidono Yd negli avvolgimenti primari non possono esserci correnti di terza armonica per cui le tensioni di fase non sono sinusoidali Negli avvolgimenti secondari chiusi a triangolo le terze armoniche ed i multipli di corrente possono circolare per cui queste indeboliscono per la legge di Lenz le terze armoniche presenti nei flussi II secondario tende dunque a ripristinare la sinusoidalita della tensione e se l impedenza dei circuiti secondari fosse nulla la terza armonica nel flusso sarebbe completamente annullata Dd in ogni lato del triangolo possono circolare tutte le armoniche per cui la tensione ai capi perfettamente sinusoidale Sono dunque sinusoidali anche le tensioni di ogni lato del triangolo secondario per cui in esso non esistono correnti di terza armonica Ynd le correnti di terza armonica possono circolare negli avvolgimenti primari pe
44. di esercizio Ce oltre ad altri fattori che incidono sul valore del prodotto come qualit servizio di assistenza e manutenzione Il costo di esercizio rappresentato dal costo dell energia elettrica consumata dal trasformatore durante la sua vita Le perdite che determinano tale energia consumata sono essenzialmente le perdite a vuoto e le perdite dovute al carico P Le perdite a vuoto P sono indipendenti dal carico e a parit di frequenza e di 88 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI tensione di alimentazione si mantengono costanti per tutto il periodo in cui il trasformatore resta allacciato alla rete Le perdite dovute al carico sono proporzionali al quadrato della corrente e sono variabili in funzione delle oscillazioni del carico stesso Di seguito vengono mostrati i risultati di un confronto economico tra due trasformatori in resina valutandone il costo totale Ce in relazione ai valori delle perdite 6 2 1 Confronto economico tra due trasformatori in resina Il confronto stato effettuato tra un trasformatore a perdite ridottissime trasformatore A e uno a perdite normali trasformatore B I dati delle due macchine sono riportati in tabella 6 2 1 1 Dati di confronto Trasformatore A Trasformatore Potenza nominale kVA Classe isolamento kV 24 Perdite a vuoto kW Perdite carico nominale KW Tab 6 2 1 1 Dati di confronto dei due trasformatori Per attuare l analisi si con
45. di trasmissione termica A W K Si ha AW 4 A0 A Ar gt P 2 A0 A t Resistenza termica valida per un campo di temperature ristrette e per il quale possa essere considerato costante Si possono assumere i seguenti valori di A Aria convezione naturale A 12 20 W K per A 30 90 Aria convezione forzata 15 essendo v la velocit dell aria 30 90 m s In base all analogia con i sistemi elettrici 1 Conduttanza term globale G 4 A TA R Resistenza term globale Ed ancora si pu definire una resistivit termica A R 4 8 3 PORTATA DI CORRENTE DEI ELETTRICI La corrente massima ammissibile la portata massima e non esiste un unico valore caratteristico occorre conoscere le condizioni di posa e la temperatura ambiente e far riferimento alle tabelle fornite appositamente dal costruttore del La portata massima si ha quando il in posa non raggruppata con un buon raffreddamento ed una bassa temperatura ambiente Infatti per il calcolo della portata massima cio della massima corrente transitabile con un determinato tipo di posa ad una data temperatura ambiente si deve considerare che a regime potenza termica prodotta per effetto joule dal passaggio di corrente ceduta all ambiente attraverso la superficie dell isolante La potenza termica trasmessa all ambiente proporzionale alla differenza tra la temperatura del cavo e la t
46. di velocita inverter su impianti con potenza compresa tra 7 5 e 90 kW Considerato che l art 1 comma 360 della legge finanziaria 2007 dispone che con decreto del Ministro dello sviluppo economico di concerto con il Ministro dell economia e delle finanze sono definite le caratteristiche cui devono rispondere i motori ad elevata efficienza e i variatori di velocita inverter di 167 ALLEGATO II DECRETO 9 APRILE 2008 cui ai commi 358 e 359 i tetti di spesa massima in funzione della potenza dei motori e dei variatori di velocita inverter di cui ai medesimi commi nonche le modalita per l applicazione di quanto disposto ai commi 357 358 e 359 e per la verifica del rispetto delle disposizioni in materia di ritiro delle apparecchiature sostituite Decreta Art 1 Requisiti dei soggetti ammessi alle detrazioni 1 In attuazione dell art 1 comma 20 della legge finanziaria 2008 la detrazione dall imposta lorda di cui ai commi 358 e 359 della legge finanziaria 2007 spetta a alle persone fisiche agli enti e ai soggetti di cui all art 5 del testo unico delle imposte sui redditi approvato con decreto del Presidente della Repubblica 22 dicembre 1986 n 917 non titolari di reddito d impresa che sostengono le spese di acquisizione e installazione di nuovi motori ad elevata efficienza ovvero di sostituzione di motori esistenti con nuovi motori ad elevata efficienza nonche di acquisizione e installazione di nuovi variatori di veloc
47. elettrica nel settore consumata dagli azionamenti elettrici industriale il che corrisponde ad un massimo di 16 milioni di tonnellate di non immesse in atmosfera pari a oltre il 17 di quanto l Italia dovrebbe tagliare per centrare l obiettivo previsto dal Protocollo di Kyoto tramite interventi aventi un tempo di ritorno degli investimenti inferiore a tre anni 5 1 EUROPEAN COMMITTEE OF MANIFACTURERS OF ELECTRICAL MACHINES AND POWER ELECTRONICS CEMEP CEMEP Comit Europ en de Constructeurs de Machines Electriques et d Electronique de Puissance rappresenta i costruttori europei di macchine elettriche ed apparecchiature e sistemi elettronici di potenza E stato fondato il 1 gennaio 43 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI 1991 succedendo alle due commissioni di settore COMEL e COCOS che sono state sciolte il 31 di dicembre 1990 La mission del CEMEP consiste in elaborazione e presentazione delle osservazioni sulla politica europea in materia commerciale ed industriale per quanto ci influisce direttamente sugli interessi dei produttori di macchine elettriche e di apparecchiature e sistemi di elettronica di potenza elaborazione e presentazione di osservazioni sulle disposizioni legislative e regolamentari quando queste riguardano le aree di prodotto rappresentate dal CEMEP esame di temi specifici come ad esempio questioni statistiche standard e requisiti di sicurezza fornire una migliore visione d insieme del mercat
48. energetici aziendali la stessa detrazione si ha per l acquisto e l installazione di variatori di velocit o inverter con potenze 7 5 a 90 kW I beneficiari ovviamente sono soprattutto imprese e societ ma possono esserlo in generale tutti i contribuenti siano essi persone fisiche o professionisti Condizione essenziale che questi siano comunque gli utilizzatori finali interessati a ridurre i consumi e migliorare la propria competitivit Ad essere agevolati sono l acquisto e l installazione o la locazione finanziaria di motori elettrici asincroni trifasi alimentati a 400 V e 50 Hz a due o quattro poli che 50 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI garantiscano un rendimento in linea con i migliori standard italiani e europei e che siano utilizzati in Italia Il rendimento minimo a pieno carico e per ciascuna fascia di potenza produttore su un la macchina ed deve essere dichiarato dal certificato che accompagni chiaramente riportato in tabella 5 3 1 Inoltre la stessa agevolazione riservata anche ai variatori di velocit o inverter applicati ai motori elettrici e basati sul principio di variazione della frequenza e della tensione di alimentazione L ammontare dell incentivo il 20 della spesa totale sostenuta comprensiva dei costi di acquisto e installazione che deve essere detratto dall imposta lorda 2007 Tuttavia il decreto fissa tetti massimi di acquisto per ciascun motore o inverter per ogni fascia d
49. esternamente solo 4 fili Per tale motivo gli avvolgimenti sono connessi in parallelo quattro a quattro il primo con il quinto il secondo con il sesto e cos via Grazie a questo accorgimento le sequenze di impulsi evidenziati nelle figure 5 6 1 3 5 6 1 4 e 5 6 1 5 rimangono invariate anche per motori da decine o centinaia di passi ovvio che all aumentare del numero di passi si ridurr progressivamente l angolo di rotazione per ogni passo che solitamente va da 1 8 ai 9 gradi Per questi motori quindi per poter compiere un giro completo sar necessario ripetere pi volte le combinazioni sopra descritte Alcuni motori presenti in commercio presentano per pi di quattro fili Il motivo da ricercare nella modalit di avvolgimento dei conduttori fra le varie espansioni polari dello statore ci che condiziona anche le possibilit di pilotaggio Infatti il motore che abbiamo finora analizzato quello di tipo bipolare cos denominato poich permette di invertire le polarit degli avvolgimenti e quindi di far fluire la corrente in entrambe le direzioni Alcuni motori sono invece avvolti in modo da possedere una configurazione interna quale quella di figura 5 6 1 6 ottenuta rendendo disponibile esternamente il punto centrale del filo di passaggio fra le due fasi opposte dello statore A e B da un lato in modo da disporre pi di un totale di 6 fili di cui quattro sono le normali fasi e due
50. evitare interventi indesiderati dell interruttore differenziale bene Fare il collegamento di potenza il pi corto possibile Usare interruttori differenziali progettati per armoniche Diminuire ove possibile la frequenza portante dell inverter infatti pi bassa la frequenza maggiore il rumore del motore ma minori sono le correnti di fuga verso terra e minori sono anche i disturbi EMC CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI i per la messa a terra I connession Fig 8 Esempi d La soluzione a treccia di rame preferibile alla soluzione b conduttore 143 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI 144 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO L analisi tratta dei vantaggi energetici derivanti dalla sostituzione dei motori attualmente installati su un laminatoio rame con gli equivalenti motori di classe EFF1 prodotti da ABB e dall introduzione di inverter ABB VSD per regolare la velocit dei motori delle applicazioni In particolare si ipotizza di passare da un sistema in corrente continua ad uno in corrente alternata sostituendo sia gli azionamenti sia i motori L introduzione dell inverter per regolare la velocit dei motori accoppiati a pompe e ventilatori risulta particolarmente vantaggiosa dal momento che con tale sistema di controllo la potenza assorbita varia con il cubo della
51. i cuscinetti Per ridurre l entit delle correnti si possono anche utilizzare cavi motore di tipo simmetrico oppure installare un filtro in corrispondenza dell uscita dell inverter Isolando i cuscinetti del motore possibile interrompere i percorsi della corrente portante Si segnala comunque che le correnti d albero interessano tipicamente 99 CAPITOLO 7 CONVERTITORI motori di potenza superiore a 100 kW dove la dissimmetria di fase pu innescare questo genere di problemi L utilizzo di frequenze di switching basse ad esempio 4 kHz pu essere sufficiente per risolvere il problema per quei motori di taglia inferiore su cui i costruttori segnalano la possibilit di questo genere di inconveniente Durante la variazione del numero di giri dal valore massimo a quello minimo sempre a causa delle armoniche generate si pu verificare il caso che ad almeno una delle velocit raggiunte dal motore si manifesti il fenomeno della risonanza Tale fenomeno pu dar luogo a fastidiose vibrazioni che si ripercuotono sotto forma di rumore trasmesso per via solida Il fenomeno di risonanza che pu causare vibrazione e rumore porta per un ventilatore ad uno squilibrio della girante rispetto al basamento che supporta il ventilatore Questo si verifica quando la frequenza del ventilatore uguaglia la frequenza propria del sistema Tali fenomeni sono attualmente affrontati dai costruttori di inverter in fase di progetto e studio degli azioname
52. la distanza consigliata aumenta fino al metro I cavi schermati al fine di avere una bassa impedenza alle alte frequenze devono avere una schermatura di tipo intrecciato in rame o alluminio Durante l installazione necessario mettere a terra l apparecchio ai fini di rispettare i requisiti di compatibilit elettromagnetica EMC Inoltre l inverter presentando un elevata corrente di dispersione verso terra richiede il collegamento a terra anche per ragioni di sicurezza Pu succedere che sistemi di azionamento nuovi presentino guasti ai cuscinetti pochi mesi dopo l avviamento Questo problema pu essere determinato da elevate correnti d albero ovvero correnti indotte nell albero del motore e scaricate attraverso i cuscinetti Bench l esistenza delle correnti d albero sia nota sin dall epoca dell invenzione dei motori elettrici negli ultimi anni si registra una maggiore incidenza dei guasti ad esse correlati Questo attribuibile al fatto che i moderni azionamenti a velocit variabile caratterizzati da rapidi impulsi di tensione di salita e da elevate frequenze di commutazione possono amplificare la circolazione di preesistenti correnti d albero la cui scarica ripetuta pu progressivamente erodere le piste dei cuscinetti Per prevenire tale inconveniente occorre configurare adeguati percorsi di messa a terra e consentire il ritorno delle correnti parassite al telaio senza che passino attraverso
53. lo stesso volume di materiale conduttore per costruire una linea quella in alluminio peserebbe circa un terzo di una linea in rame A parit di resistenza essendo la resistivit dell alluminio maggiore per ottenere una resistenza equivalente a quella di una linea in rame si deve adottare una sezione maggiore il che comporta un aumento del peso Complessivamente una linea in alluminio rispetto ad una linea in rame caratterizzata dalle stesse perdite pesa all incirca la met e non un terzo come sembrerebbe considerando solo i valori dei pesi specifici Sempre rispetto al rame l alluminio presenta una resistenza alla rottura minore circa il 43 Caratteristica Alluminio Resistivit elettrica 20 C fm Sollecitazione rottura MPa 200 250 120 180 Peso Specifico ikg dm j 8 89 2 70 Coefficiente di dilatazione lineare K Tab 8 2 1 Caratteristiche del rame e dell alluminio 20 127 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI Il rame impiegato essenzialmente nel campo della media bassa tensione sotto forma di filo pieno o di corda Le applicazioni del filo pieno sono limitate a conduttori di sezione inferiore a 10 adottando per le sezioni maggiori i conduttori cordati a 7 19 o 37 fili le corde presentano rispetto al filo una maggiore flessibilit con conseguente maggiore facilit di stendimento e di montaggio I campi di applicazione dell alluminio quale unico metallo dei conduttori
54. molto ristretta Per tale motivo pompe compressori e ventilatori rappresentano pi del 50 del mercato totale per le unit di media tensione in quanto richiedono intervalli di regolazione limitati e velocit relativamente costanti A ci sicuramente si aggiunge il costo pi elevato che mediamente si attesta intorno al 300 del costo di un convertitore in bassa tensione In conclusione pregi e difetti dei motori alimentati in media tensione sono da attribuirsi in particolar modo a fattori esterni alla macchina in s in quanto il rendimento e quindi l efficienza energetica paragonabile a quelli in bassa tensione 5 6 ALTRE TIPOLOGIE DI MOTORI ELETTRICI Oltre ai tradizionali motori asincroni trifase alimentati in AC e ai motori alimentati in DC sul mercato sono reperibili altre tipologie di motori adatti ad usi particolari che grazie alle loro caratteristiche possono permettere di migliorare i rendimenti complessivi di un sistema 5 6 1 Motori passo passo Fra i vari tipi di motori elettrici quelli di tipo passo passo occupano un ruolo del tutto particolare sia per il modo di pilotaggio che per il tipo di impiego Vengono infatti denominati a passo o passo passo i motori che possono essere fatti avanzare a singoli passi e bloccati in una posizione qualunque in modo da consentire facilmente posizionamenti di grande precisione utili in una vasta serie di 57 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI applicazioni qual
55. motore asincrono trifase per il funzionamento del ventilatore della potenza di 3 kW 80 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Fig 5 7 1 3 Comparazione dimensionale IP 54 standard AC L utilizzo dell acqua poi fa si che il sistema di refrigerazione sia insensibile a sporco e polveri plastiche ed a fluttuazioni della temperatura ambiente Il calore prodotto dal motore inoltre viene asportato dal sistema di raffreddamento senza alcun impatto per l ambiente circostante e si evitano costose tubazioni per la canalizzazione dell aria calda e nessuna sovraelevazione di temperatura ambiente e condizionamento d aria non necessario Anche per tale motivo si viene ad avere una riduzione dei costi Infine si ottiene una considerevole riduzione di rumore e vibrazioni rispetto a motori con ventilazione addossata e la fresca temperatura del corpo motore riduce la temperatura dell ambiente circostante Fig 5 7 1 4 Estrusore equipaggiato con motore AC ELIN EBG Tutti i vantaggi esposti fino ad ora vanno inoltre a sommarsi ad un elevata efficienza che caratterizza tale tipologia di macchine A dimostrazione di ci si riportano in tabella 5 7 1 2 dei valori di funzionamento a carico di un motore asincrono trifase serie MKH 6 poli 1650 kW 1671 A 690 V con connessione a triangolo Invece in figura 5 7 1 6 possibile osservare le prestazioni caratteristiche del medesimo motore 81 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRIC
56. motore compatto e l assenza di ventilatori Qualsiasi motore infatti fornisce una potenza tanto maggiore quanto maggiore la corrente assorbita che per limitata dalla temperatura che gli avvolgimenti possono raggiungere dipende dalla qualit degli isolanti cio dalla classe di isolamento Da ci deriva che si pu aumentare la potenza di uscita a parit di classe potenziando il sistema di raffreddamento AC Motor 4 poli IP 54 standard 0 1500 1 min Coppia costante 2005 Nm Da 1500 1 min Potenza costante 315 kW ELIN Type MKH725F60 6 poli 0 1300 1 min Coppia costante 1652 Nm Da 1300 1 min Potenza costante 225 kW Potenza KW Dati richiesti dal cliente Coppia 1652 Nm a 1300 rpm Potenza risultante 225 kW 1 Fig 5 7 1 2 Comparazione in Potenza resa caso Il sistema di raffreddamento consente di operare sotto inverter senza alcuna ventilazione aggiuntiva necessaria invece per i motori convenzionali servoventilati in modo da ottenere un raffreddamento costante anche se la velocit del motore principale variabile Questo permette quindi di ridurre ulteriormente i consumi di energia elettrica Come esempio possibile considerare un motore ad aria forzata per funzionamento inverter raffreddato separatamente con ventilatore 4 poli 1500 rpm a 50 Hz 980 kW di produzione Siemens series 1PQ8 tale macchina equipaggiata con un
57. potenza con un fattore di sfasamento alternato il fattore di potenza totale a carico parziale piuttosto scarso Il a 6 impulsi a 12 impulsi Unit di alimentazione IGBT La distorsione in sui valori RMS basso fattore di potenza Fig 7 3 2 4 Distorsione di varie tipologie di unit di determina un elevata corrente alimentazione I valori possono variare nei singoli casi apparente e le correnti armoniche assolute risultano pi elevate rispetto a quelle connesse a un raddrizzatore a diodi Oltre a questi problemi i convertitori con controllo di fase determinano micro interruzioni di commutazione nella forma d onda della tensione erogata La posizione angolare delle micro interruzioni varia in base all angolo di accensione Un altra variante l utilizzo di ponti IGBT L introduzione di un ponte raddrizzatore composto di componenti auto commutati apporta vari vantaggi e possibilit a fronte di quelli a commutazione di fase Come un raddrizzatore a commutazione di fase questo dispositivo consente sia il raddrizzamento che la rigenerazione ma consente di controllare il livello di tensione in c c e il fattore di sfasamento di potenza separatamente indipendentemente dalla direzione del flusso di potenza I vantaggi principali sono e funzione di sicurezza in caso di interruzioni dell alimentazione di rete e dinamica elevata del controllo dell azionamento anche nel range di inde
58. questo modo L E U deve ridurre le emissioni di una percentuale pari all 8 rispetto ai livelli del 1990 livello di produzione 1990 100 livello di emissione nel periodo 2008 2012 la differenza in termini percentuali ovvero 100 92 8 Nella precedente tabella sono riportati per brevit solo i dati che interessano alcuni tra i paesi pi sviluppati europei e extraeuropei nostro Paese appartiene al gruppo delle Nazioni incluse 5 del Protocollo di Kyoto 1997 L obiettivo di riduzione dei gas serra indicato nel suddetto Protocollo fissato ad una percentuale dell 8 ovvero la stessa percentuale indicata per tutti i Paesi appartenenti all Unione Europea In sede comunitaria nel Giugno 1998 sono state stabilite le percentuali di riduzione a carico dei diversi Paesi Per l Italia stata fissata una percentuale del 6 5 che corrisponde all obiettivo di 483 3 Mton di CO equivalenti di emissioni annue in quanto le emissioni italiane nel 1990 risultavano pari a 516 9 Mton CO eq 16 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI Quindi per diminuire i costi introdurre innovazione abbassare i consumi e dunque anche le emissioni l efficienza energetica lo strumento decisamente pi importante Le tecnologie dell energia si configurano oggi come un punto di riferimento per un mondo in cui l innovazione assume un ruolo sempre maggiore per la creazione di benessere La sostenibilit dello sviluppo dive
59. raggiungere con sistemi ad accoppiamento meccanico In linea di principio c una controparte lineare per ogni tipo di macchina elettrica rotante I pi importanti motori lineari LEM sono per in ordine di diffusione e motori lineari ad induzione LIM linear induction motor e motori lineari brushless LBM linaer brushless motor e motori lineari a passo LSTM linear step motor e motori lineari sincroni LSM linear synchronous motor facile comprendere che quando la configurazione di una macchina elettrica viene modificata al fine di ricavare una macchina lineare da una rotante le condizioni di funzionamento e i criteri di progetto della nuova macchina saranno considerevolmente diversi In particolare il cambiamento della forma del circuito magnetico introduce nuovi fenomeni che non possono essere completamente spiegati con la teoria convenzionale come conseguenza gli usuali metodi di analisi devono essere modificati e talvolta devono essere sviluppate delle nuove teorie Le caratteristiche peculiari che differenziano i motori lineari da quelli rotanti sono 1 presenza di effetti di bordo longitudinali il motore ha un inizio e una fine nella direzione del moto ossia sia il circuito magneticocce gli avvolgimenti sono di lunghezza finita 2 presenza di effetti di bordo trasversali rispetto alla direzione del moto quando una delle due parti del motore pi larga dell altra 3 presenza di una c
60. si conservi una forma trapezoidale del campo e necessario che i campi prodotti dalle singole correnti di fase vengano generati quando l asse del rotore si trova in settori angolari della superficie di statore che si affaccia al traferro ben precisi nei quali dal punto di vista del controllo questo tipo di macchina si comporta come una macchina in corrente continua E naturale quindi che venga alimentata e controllata rispettivamente da convertitori e con tecniche derivati da quelle utilizzate per la macchina in corrente continua Per effettuare il controllo vettoriale della macchina AC brushless e necessario conoscere con precisione la posizione del rotore mentre nella macchina DC brushless e sufficiente sapere 70 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI quando il rotore supera ben determinate posizioni Questo fatto che puo rappresentare un vantaggio per la macchina DC brushless in termini di una maggiore semplicita del sistema di stima della posizione del rotore diventa uno svantaggio quando si rende necessario indebolire il campo prodotto dai magneti permanenti nel qual caso e fondamentale poter indurre un campo smagnetizzante con una direzione ben precisa In definitiva la macchina AC brushless presenta i vantaggi di avere una oscillazione di coppia inferiore e la possibilita di imporre il regime di indebolimento di campo mentre gli svantaggi sono una coppia specifica leggermente inferiore e una maggiore complessita del convertitore dei sensori
61. state cancellate a norma del primo comma Articolo 14 Linee guida per il monitoraggio e la comunicazione delle emissioni 1 Entro il 30 settembre 2003 la Commissione adotta secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 linee guida per il monitoraggio e la comunicazione delle emissioni provenienti dalle attivit elencate all allegato I di gas ad effetto serra specificati in relazione a tale attivit Le linee guida si basano sui principi di monitoraggio e comunicazione di cui all allegato IV 2 Gli Stati membri provvedono affinch le emissioni vengano controllate in conformit delle linee guida 3 Gli Stati membri provvedono affinch ogni gestore di un impianto comunichi all autorit competente le emissioni rilasciate da tale impianto in ciascun anno civile dopo la fine di tale anno in conformit delle linee guida Articolo 15 Verifica Gli Stati membri provvedono affinch le comunicazioni effettuate dai gestori degli impianti a norma dell articolo 14 paragrafo 3 siano verificate secondo i criteri definiti all allegato V e provvedono affinch l autorit competente ne sia informata Gli Stati membri provvedono affinch il gestore dell impianto la cui comunicazione non sia stata riconosciuta conforme ai criteri di cui all allegato V entro il 31 marzo di ogni anno per le emissioni rilasciate durante l anno precedente non possa trasferire ulteriormente altre quote di emissioni fino al momento in cui la sua comunicazione non s
62. sulla trasmissione del 8 3 Portata di corrente dei cavi 8 4 Struttura dei cavi di media tensione pi diffusi 8 4 1 unipolare schermato in 8 4 2 Cavo tripolare 8 4 3 tre guaine di i 8 4 4 Cavo tripolare di tipo 8 5 Regole per il cablaggio di un sistema logica inverter motore conforme EMC B T i 5 CAPITOLO 9 Analisi per l ottimizzazione dei consumi energetici per un pag 9 1 Caratteristiche dei motori ad alta efficienza 9 2 Caratteristiche degli inverter ABB serie 5550 9 3 Situazione iii 9 4 Analisi dei potenziali risparmi ottenibili per la via a rulli 9 5 Analisi dei potenziali risparmi ottenibili per e ventilatori rale nale alari 9 5 1 Altri vantaggi are anita he alae 5 9 6 Analisi dei potenziali risparmi ottenibili per le gabbie 9 7 Considerazioni Conclusionhss a apear ae ats ALLEGATO I Direttiva 2003 87 3
63. tutti gli altri casi l invio della scheda deve avvenire entro sessanta giorni dalla scadenza del periodo d imposta Art 8 Cumulabilita 1 Le detrazioni di cui al presente decreto non sono cumulabili con altre agevolazioni fiscali previste da altre disposizioni di legge nazionali per il sostenimento delle spese di cui ai commi 358 e 359 della legge finanziaria 2007 2 L incentivo di cui al presente decreto e compatibile con la richiesta di titoli di efficienza energetica di cui ai decreti del 24 luglio 2004 del Ministro delle attivita produttive di concerto con il Ministro dell ambiente e della tutela del territorio Art 9 Disposizioni in materia di ritiro delle apparecchiature sostituite 1 I soggetti che non prevedono altri utilizzi delle apparecchiature sostituite di cui ai commi 358 e 359 della legge finanziaria 2007 conferiscono le medesime apparecchiature a recuperatori autorizzati che provvedono al riciclaggio e o altre forme di recupero ai sensi del decreto legislativo 3 aprile 2006 n 152 recante norme in materia ambientale Art 10 Monitoraggio e comunicazione dei risultati 1 Al fine di effettuare una valutazione del risparmio energetico raggiungibile a seguito degli interventi realizzati nell ambito del presente decreto ENEA elabora le informazioni ricevute ai sensi dell art 4 comma 2 e dell art 7 comma 2 e trasmette entro il 31 luglio di ciascun anno del periodo 2009 2011 al Ministero dello sviluppo economico al
64. velocita inverter di cui ai medesimi commi nonche le modalita per l applicazione di quanto disposto ai commi 357 358 e 359 e per la verifica del rispetto delle disposizioni in materia di ritiro delle apparecchiature sostituite Gi la legge finanziaria 2007 riportata qui per estratto limitatamente ai commi 358 359 e 360 nell intento di promuovere il risparmio energetico dispone tra le altre provvidenze incentivi per l acquisto e l installazione di motori elettrici ad alta efficienza di potenza compresa tra 5 e 90 e per l installazione di inverter su impianti di potenza tra 7 5 e 90 kW Tali incentivi consistono in una detrazione di imposta pari al 20 di quanto speso sino ad un massimo di 1500 euro in un unica rata per ciascun apparecchio Se si considera che i 2 3 di tutti i consumi elettrici industriali sono dovuti ai motori elettrici per la maggior parte di efficienza molto bassa ben si comprende la ragione dell intervento del legislatore Ora la finanziaria 2008 attraverso il decreto 9 aprile 2008 vedi Allegato II pubblicato sulla G U n 147 del 25 6 2008 ha esteso gli incentivi fino alla fine del 2010 In sostanza prevista una detrazione di imposta del 20 per l acquisto l installazione di motori elettrici trifasi in bassa tensione ad elevata efficienza con potenza compresa tra 5 e 90 kW sia nel caso di nuova installazione che per la sostituzione di vecchi apparecchi Per riqualificare anche i consumi
65. 00 8200 169 ALLEGATO II DECRETO 9 APRILE 2008 Art 7 Modalita per usufruire della detrazione dall imposta lorda per variatori di velocita inverter 1 I soggetti che intendono beneficiare della detrazione di cui all art 1 sono tenuti a conservare ed esibire previa richiesta degli uffici finanziari le pertinenti fatture con l indicazione della potenza e dei codici prodotto dei singoli variatori di velocita comprovanti le spese effettivamente sostenute per l acquisto degli stessi Nel caso in cui i variatori di velocita vengano forniti all interno di una macchina la fattura della stessa deve riportare separatamente i costi relativi ad ogni singolo variatore di velocita con l indicazione per ciascuno di essi della potenza e dei codici prodotto 2 I soggetti di cui al comma 1 sono altresi tenuti a compilare la scheda raccolta dati di cui all allegato a trasmetterla anche mediante unico invio per tutti gli interventi effettuati in ciascun periodo d imposta fino a quello in corso alla data del 31 dicembre 2010 all ENEA attraverso il seguente sito internet www acs enea it disponibile dal 30 aprile 2007 Al completamento dell operazione di trasmissione dei dati rilascera ricevuta per via informatica Per i soggetti per i quali il periodo d imposta coincide con l anno solare l invio della scheda deve avvenire entro il 28 febbraio dell anno successivo al periodo d imposta nel quale sono state sostenute le spese In
66. 005 ai 194 2 Mtep del 2007 con un calo di ben 1 81 ma dalla sua scomposizione ricaviamo che mentre aumentano i consumi di carbone 1 02 e rinnovabili 5 87 diminuiscono quelli di petrolio 3 27 e di gas naturale 1 58 e cala il saldo tra importazioni ed esportazioni di energia elettrica 5 84 Passando all analisi dei consumi finali di energia che si ottengono dal Consumo Interno Lordo sottraendo i consumi e perdite del settore energetico osserviamo 5 7 Emissioni di gas serra Livello del Protocollo di Kyoto Usi non un analoga e pi energetici Bunkeraggi accentuata tendenza alla i 2 sica Agricoltura 6 riduzione dai 146 591 2 Mtep del 2005 ai 143 211 a industie Mtep 2 31 ma i tre Civile 28 settori di consumo 30 principali mostrano comportamenti diversi i consumi dell industria Trasporti calano del 3 15 e quelli 32 del settore civile calano del 7 91 mentre in controtendenza i consumi dei trasporti Fig 2 2 3 Usi Finali Energia 2007 18 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI crescono del 2 2 a dimostrazione che nel periodo considerato la dinamica dei prezzi petroliferi ha inciso solo marginalmente nel calo dei consumi energetici complessivi Anche la ripartizione percentuale dei consumi finali per settore registra il sorpasso dei trasporti 31 37 rispetto a civile 30 26 e industria 27
67. 1 Schematizzazione del circuito per il calcolo del rendimento di un trasformatore mediante due wattmetri I trasformatori soprattutto quelli di potenza maggiore presentano tuttavia rendimenti molto prossimi al fatidico valore unitario spesso non troppo lontano da 0 99 la somma degli errori dei due wattmetri richiesta per tener conto del cosiddetto errore di rapporto potrebbe condurre alla lampante assurdit fisica di un valore maggiore dell unit Anche supponendo nulli o almeno trascurabili gli errori di misura occorre anche considerare che per la ipotetica misura del rendimento di un grande trasformatore di centrale con potenza nominale di decine o centinaia di MVA occorre poter disporre e della enorme potenza richiesta sottraendola per il tempo della misura ai normali destinatari utenti certamente poco gratificati della interruzione del servizio e di un carico idoneo capace di assorbire questa enorme potenza Sulla base delle considerazioni fin qui svolte si preferisce dare del rendimento una definizione indiretta operativamente pi praticabile e proficua La potenza assorbita in entrata dal trasformatore viene considerata quale somma delle potenze perdute 87 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI rame degli avvolgimenti Pcy nel ferro del nucleo Pre e della potenza convenzionale V2I2cos trasferito ad un carico convenzionale assolutamente generico applicato alla porta secondaria si definisce
68. 10 termoelettrico Generazione da fossili con cattura e 2 gt 10 confinamento della CO 5 Nucleare di III generazione 0 7 gt 10 Altra generazione elettrica da rinnovabili 50 100 Riduzione totale della 80 100 Mt 200 250 Mt Tab 2 4 1 Tecnologie chiave nel sistema energetico italiano Costo di mitigazione ton Gruppi di tecnologie Nella tabella 2 4 1 sono riportati i risultati delle due analisi relative al sistema energetico italiano quella effettuata dall ENEA con il modello Markal Italia e quella dell ENEL tali risultati sono sintetizzati concentrando l attenzione sui dieci principali gruppi di opzioni tecnologiche in termini di potenziale importanza relativa Il risultato di rilievo del confronto di queste due valutazioni sta nella loro sostanziale concordanza sia riguardo al contributo percentuale che possono garantire le diverse opzioni sia riguardo al costo addizionale che esse comportano Per quel che riguarda la potenziale importanza relativa delle diverse opzioni tecnologiche la tabella 2 4 1 mostra in primo luogo come sia robusta la conclusione che all orizzonte 2020 la gran parte del contributo alla riduzione delle emissioni debba venire da tutti i settori di uso finale dell energia in particolare mediante l accelerazione della penetrazione delle tecnologie pi efficienti Riguardo al costo stimato delle diverse opzioni vi di nuovo concordanza sul fatto che le opzioni di efficie
69. 34 2 1 2007 La nuova norma aumenta in modo significativo l accuratezza nel definire le condizioni di laboratorio Essa sostituir il precedente standard EN 60034 2 1996 La nuova norma pu essere applicata da oggi Il vecchio standard sar nulla nel novembre 2010 I livelli di efficienza secondo EN 60034 30 sono misurati con il nuovo metodo stabilito nella norma EN 60034 2 1 In un confronto diretto dei due metodi di misurazione per lo stesso motore si prevede che il livello di efficienza determinato secondo il nuovo metodo sia fino a qualche punto percentuale al di sotto del livello di efficienza determinato con il vecchio metodo Per ottenere la compatibilit con le vecchie classi EFF1 e EFF2 i valori limite delle classi IE2 e IE1 sono stati abbassati leggermente Per esempio un motore odierno EFF1 4 poli con potenza 11kW e rendimento 91 0 identico a un nuovo motore IE2 con rendimento 89 8 Il motore non cambiato fisicamente ma misurato con due metodi diversi 48 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI IEC 60034 30 CEMEP US EPAct Regolamentazioni Accordo volontario locali europeo IES a Identica alla NEMA Premium f 0 ERA Premium efficiency efficiency Canada Messico IE2 Identica alla NEMA Australia i Comparabile n High Energy efficiency Nuova Zelanda efficiency EPACT Brasile 2009 Cina 2011 Svizzera 2012 Cina Brasile IE1 Al di sotto Comparabile dh Costa Rica Standard dell efficienz
70. 71 La dipendenza dal petrolio dei trasporti italiani arrivata al 96 6 e i consumi finali di petrolio sono assorbiti per il 62 8 dai trasporti con una tendenza alla crescita determinata dalla progressiva riduzione di questo combustibile fossile nelle centrali termoelettriche I Consumi e perdite del settore energetico sono circa il 25 del Consumo Interno Lordo e sono localizzati prevalentemente per circa 84 nel settore elettrico Il peso di quest ultimo nel sistema energetico italiano ha superato nel 2006 il 35 del consumo totale di energia 2 3 EMISSIONI LO SCENARIO TENDENZIALE Nelle analisi di scenario di medio lungo periodo il rilievo dello scenario di riferimento sta soprattutto nel fatto che esso costituisce la traiettoria rispetto alla quale si confrontano gli scenari di intervento Lo scenario tendenziale ha inoltre molto rilievo nella definizione delle politiche in quanto scenario di riferimento sulla base del quale queste sono calibrate Lo scenario utilizzato come riferimento nel 2008 pubblicato in Analisi Scenari 2007 non ENEN scontava ancora la profonda revisione al ribasso di tutte le stime di crescita per gli anni 2008 2010 La ee ae ce figura 2 3 1 mostra in primo luogo il risultato dell aggiornamento delle ipotesi di crescita economica alla luce della profonda recessione innescata dalla crisi finanziaria globale senza precedenti nel dopoguerra Lo scenario di riferimento includ
71. 9 1216 78 12 156 42 300 24 90 72 1498 1711 2175 3285 4176 181 62 348 48 109 44 134 82 218 88 420 12 153 90 307 98 591 30 89 0 2517 2883 4832 5535 269 64 517 86 195 66 391 50 751 68 226 44 90 3 3101 3522 5954 6763 453 06 869 76 259 56 279 18 3932 4189 8042 7550 518 94 996 30 316 98 353 88 707 76 1359 00 754 02 1447 56 5388 10345 6425 12335 558 18 1071 72 376 92 484 92 969 84 1862 10 633 96 1217 34 578 16 1156 50 2220 30 Tab 5 1 2 2 Valori di risparmio energetico ottenibili con utilizzo di motori elettrici ad alta efficienza in sostituzione di un motore standard assunzioni per i calcoli coeff di carico pari a 0 75 rendimenti dei motori ad alta efficienza pari a quelli minimi dei motori di classe eff1 1 4545 455 kWh 1 kWh 0 22 x 10 3 Tep Costo energia elettrica assunto pari 0 18 kWh 47 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI 5 2 NUOVE CLASSI DI EFFICIENZA PER I MOTORI TRIFASE IN BASSA TENSIONE IE CODE Il fattore di efficienza definisce l efficienza dei motori quando trasformano l energia elettrica in energia meccanica Per molti anni i motori a bassa tensione trifase nell Unione Europea sono stati venduti in tre classi di efficienza EFF3 EFF2 e EFF1 Il sistema di classificazione di efficienza energetica stato introdotto e ben collaudato in molti paesi in tutto il mondo
72. 9 Sistemi di gestione dell energia Requisiti e linee guida per l uso Milano UNI Valentini G e Vignati S 2006 Risparmiare energia elettrica per essere pi competitivi in Dissemination Extension Application of Motor Challende Program Roma Vignati S e Ferrero E 2002 I motori ad alta efficienza Gestione Energia n 4 2002 174 BIBLIOGRAFIA Zingales G De Paoli L e Berra P 1997 Appunti per il corso di economia della fonti di energia Padova CLEUP Editrice 175 BIBLIOGRAFIA 176
73. AINA tipo con semiconduttore Pec nastriforme rimuovere il nastro e pulire con l ausilio di SEMICONDUTTORE una raspa o apposito solvente SCHERMO METALLICO l isolante primario per evitare Fig 8 4 2 1 Cavo tripolare schermato 138 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI depositi di tracce conduttive ad esso ancorati e tipo con semiconduttore estruso incidere con un coltello in senso longitudinale e trasversale il semiconduttore posto alla periferia dell isolante per una profondit pari allo spessore individuabile con la differenza dei colori rimuoverlo con l ausilio di una pinza I segmenti di pellicola semiconduttrice che si eliminano alla stessa stregua delle bucce di banana lasciano l isolante primario perfettamente pulito e privo di tracce pericolose 8 4 3 Cavo a tre guaine di piombo Viene utilizzato per livelli di tensione uguali o superiori a 15 kV e si compone di tre cavi unipolari completi sino alla guaina metallica o ad una guainetta protettiva riuniti assieme o spiratati con un passo opportuno Per conferire al cavo un opportuna ie SCONO consistenza meccanica il complesso METALLIZZATA dei tre cavi viene arrotondato con riempitivi fibrosi e guaina esterna di cina natura termoplastica L eventuale armatura interposta tra i riempitivi la guaina esterna sempre piu ot som ak raramente utilizzata ma quando la sii posa si snoda in terreni franosi o Fig 8 4 3 1 Cavo tre guaine di piombo comu
74. B F presente 14 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI 2 1 LO STATO DELL AMBIENTE La maggior parte degli scienziati oggi pare ormai che converga sulla convinzione che l incremento dell effetto serra che si sta riscontrando negli ultimi decenni sia dovuto ad un incremento nell atmosfera della concentrazione di alcuni gas fra i quali il pi monitorato senza dubbio l anidride carbonica CO3 Tale incremento stato la a 2 o a E G conseguenza di un notevole sviluppo che si verificato negli ultimi decenni che ha innescato un processo secondo 1960 1970 1980 1990 2000 2010 il quale richiesta di energia Year per i trasporti l industria ed il Fig 2 1 1 Concentrazione di CO in atm ppmv settore civile sempre in aumento Se da parte di alcuni si riscontra la preoccupazione per l innalzamento della temperatura media del pianeta conseguenza dell incremento dell effetto serra dal quale discendono lo scioglimento dei ghiacciai variazioni climatiche da parte di altri la preoccupazione rivolta principalmente alla troppo stretta dipendenza dell Occidente da combustibili fossili prossimi ad un esaurimento comunque propriet quasi esclusiva collari correnti paesi arabi con i quali i rapporti economici non erano del tutto semplici anche prima di tristi attentati terroristici Entrambe le parti hanno
75. CAPITOLO 7 CONVERTITORI prima quella delle basse velocit w lt w ed caratterizzata dall avere una tensione crescente circa linearmente con la velocit e un flusso di statore e una coppia circa costanti la seconda quella delle alte velocit w gt w e presenta una tensione costante e un flusso e una coppia decrescenti con la velocit iperbolicamente Considerando il regolatore alle basse velocit nel campo lt il flusso di statore si muove su un esagono che ha sempre lo stesso lato Gli istanti di commutazione dell inverter vengono determinati valutando proiezione del vettore flusso di statore lungo la direzione corrispondente a quella del vettore di tensione applicata ruotata di 30 in ritardo Quando tale proiezione eguaglia il valore di riferimento si comandano le accensioni e gli spegnimenti delle valvole selezionando quindi il vettore tensione successivo a quello appena applicato figura 7 2 1 3 Se si considerano le grandezze fondamentali di flusso e tensione la velocit della fondamentale cos Fig 7 2 1 3 Definizione esprimibile dell istante di commutazione 51 Wi Vi Poich il modulo del flusso mantenuto costante si pu pensare di controllare tale velocit variando il modulo della fondamentale della tensione Tr te Questo pu essere ottenuto utilizzando tecniche di parzializzazione PWM Infatti ad ogni imposizione nulla del vettore tensione corr
76. CITA NOMINALE D ARMATURA NOMINALE NOMINALE NOMINALE NOMINALE NOMINALE NOMINALE NOMINALE ny In fgirifrnin igirifrnin 995 Tab 5 6 3 1 Dati tecnici di motori Siemens in corrente continua serie 1GG6 1GH6 e sincroni a magneti permanenti serie 1FT6 quindi conveniente sviluppare una valutazione economica che valuti tutta la vita di funzionamento del motore e non solo il costo iniziale 5 6 4 Motori torque I motori detti torque sono destinati agli assi rotativi cos come i motori lineari sono destinati ai movimenti rettilinei entrambi sono l espressione della tecnologia denominata direct drive Il principio di trasmissione diretta o direct drive semplice cio il servomotore elettrico genera l energia meccanica utile ad azionare il carico finale La differenza sostanziale rispetto ai sistemi tradizionali l assenza di ogni intermezzo meccanico di trasformazione del moto niente pi riduttori ne ingranaggi o cinghie vedi par 5 6 2 73 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Velocita coppia e potenza dei sistemi direct drive sono caratteristiche intrinseche al progetto elettromagnetico del motore e ne determinano la sua grandezza fisica cos come la qualit e la dinamica del moto dipendono dal sistema di regolazione elettronica e dalla qualit della retroazione del sistema di misura Ogni soluzione di sistema direct
77. E ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 C3 DIRETTIVA 2003 87 CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 13 ottobre 2003 che istituisce un sistema per lo scambio di quote di emissioni dei gas a effetto serra nella Comunit e che modifica la direttiva 96 61 CE del Consiglio Articolo 1 Oggetto La presente direttiva istituisce un sistema per lo scambio di quote di emissioni di gas a effetto serra nella Comunit in prosieguo denominato il sistema comunitario al fine di promuovere la riduzione di dette emissioni secondo criteri di validit in termini di costi e di efficienza economica Articolo 2 Campo di applicazione 1 La presente direttiva si applica alle emissioni provenienti dalle attivit indicate nell allegato I e ai gas a effetto serra elencati nell allegato II 2 La presente direttiva si applica salvo il disposto della direttiva 96 61 CE Articolo 3 Definizioni Ai fini della presente direttiva valgono le seguenti definizioni a quota di emissioni il diritto di emettere una tonnellata di biossido di carbonio equivalente per un periodo determinato valido unicamente per rispettare le disposizioni della presente direttiva e cedibile conformemente alla medesima b emissioni il rilascio nell atmosfera di gas a effetto serra a partire da fonti situate in un impianto c gas a effetto serra i gas di cui all allegato II d autorizzazione ad emettere gas a effetto serra l autorizzazione rilasciata a norma d
78. ETS Direttiva Emission 3 1 3 I settori coperti nell Allegato I dell EU ETS 3 2 Gestione annuale delle 3 3 Il mercato delle quote di 3 3 1 Il sistema di trading e le piattaforme di scambio 3 4 Il sistema dei registri 3 5 Schema di decisione di assegnazione delle quote di per il periodo 2008 2012 3 5 1 Quantit totale 3 5 2 Quantit assegnata per CAPITOLO 4 I sistemi di gestione per l energia 4 1 Energy Management 4 1 1 Gli Energy Manager in 4 1 2 L esperto in gestione dell energia EGE 4 2 La norma EN 16001 per i sistemi di gestione dell energia 4 2 1 struttura a f 11 11 12 15 15 17 19 20 22 23 27 27 27 27 28 29 29 30 30 32 32 33 37 37 38 38 39 40 4 2 2 Gli elementi Chiave 4 2 3 Motivi per ottenere la Certificazione EN 16001 CAPITOLO 5 Motori elettrici ii 5 1 European Committee of Manifacturers of Electrical Machines and Power Electronics
79. Economico Italia 2010 Bilancio Energetico Nazionale 2008 Roma Ministero dello Sviluppo Economico Paolucci A 1997 Lezioni di Impianti elettrici Padova CLEUP Editore Paolucci A 1998 Trasmissione dell energia elettrica Padova CLEUP Editore Parker Hannifin Francia 2008 Torque Motors for Extruders Solutions for the plastics industry Catalogo tecnico Dijon Cedex Parker Hannifin Poggi M 1980 a cura di Manuale del perito industriale Italia Cremonese Prysmian Cables amp Systems Italia 2008 Plant amp Petrochem Cables General Catalogue Milano Prysmian Cables amp Systems Siemens Deutschland 2008a DC motors Sizes 160 to 630 31 5 kW to 1610 kW Munich Siemens Siemens Deutschland 2008b IEC Squirrel Cage Motors Frame sizes 56 to 450 Power range 0 06 to 1250 kW Catalog D 81 1 2008 Munich Siemens Siemens Deutschland 2008c Sinumerik amp Sinamics Sistemi di automazione per macchine di lavorazione Munich Siemens SMS Sistemi e microsistemi Italia 2005 Guida alla compatibilit elettromagnetica Bologna SMS Sistemi e microsistemi Technai Team Italia 2010 Linea di Motori Torque Serie MK C Catalogo tecnico Varese Technai Team Tesar Italia 2009 Manuale di installazione uso e manutenzione Arezzo Tesar Tomassetti G L interesse alla gestione efficiente dell energia lt http em fire italia org gt 2003 UNI Italia 2009 UNI CEI EN 16001 200
80. I 691 6 1785 2 1820 1 0 851 26 46 778 3 i 0 844 9 i 4 0 844 Tab 5 7 1 2 Caratteristiche a carico di un motore asincrono trifase ELIN EBG serie MKH 6 poli 1650 kW 1671 A 690 V con connessione a triangolo Tensione Corrente Potenza Velocit Potenza Rendimento elettrica meccanica 4 KIA rpm KIA 7 Fig 5 7 1 6 Prestazioni caratteristiche di un motore asincrono trifase ELIN EBG serie MKH 6 poli 1650 kW 1671 A 690 V con connessione a triangolo 5 8 PROSPETTIVE FUTURE LA SUPERCONDUTTIVIT Il fenomeno della superconduttivit venne inaspettatamente scoperto nel 1911 da un fisico olandese di nome Heike Kamerlingh Onnes 1853 1926 premio Nobel per la fisica nel 1913 Questi nell ambito di uno studio delle propriet 82 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI elettriche dei metalli a basse temperature osservo che il mercurio se raffreddato a temperature inferiori ai 4 16 Kelvin cessa improvvisamente di opporre qualsiasi resistenza al passaggio di corrente elettrica la sua resistenza elettrica diventa nulla Successivamente si potuto accertare che questo fenomeno non limitato al mercurio ma esiste una lunga serie di altri elementi o sostanze composte che se raffreddati al di sotto di una determinata temperatura critica come viene denominata la temperatura alla quale il fenomeno della superconduttivit si innesca permettono il trasporto di corrente elettrica senza la bench minim
81. I 20 31 e 20 32 e conduttore filo o corda di metallo generalmente rame o alluminio destinato a condurre la corrente elettrica e isolante involucro di materiale dielettrico destinato a sopportare la tensione elettrica e anima conduttore con relativo isolante in quanto parte costituente del cavo e schermo nastro sottile di rame avvolto a spirale e applicato sull insieme delle anime o attorno all isolante di ciascuna 128 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI e guaina rivestimento protettivo costituito da un tubo continuo e aderente La guaina pu essere metallica e non metallica La denominazione guaina non applicabile al tubo isolante di ogni anima e cintura isolante esterno utile per la protezione meccanica e armatura tubo metallico in piombo o alluminio oppure insieme di fili d acciaio applicati sulla cintura per la protezione da elevate sollecitazioni meccaniche Non tutte le parti sono presenti in tutti i tipi di cavo in particolare il materiale di riempimento lo schermo la cintura e l armatura metallica non vengono utilizzati per cavi di sezione non elevata in bassa tensione non soggetti a particolari stress meccanici I cavi possono essere distinti in funzione di e Tensione di esercizio cavi per bassa tensione impiegati nelle categorie 0 I per media ed alta tensione impiegati nelle categorie II e e Isolante materiale elastomerico materiale termoplastico materia
82. IVA EMISSION TRADING operativo dal 2005 gestito dalla Commissione Europea con la finalit di predisporre controlli automatici per garantire il rispetto dei termini della Direttiva Sul CITL inoltre possibile visionare i dettagli relativi alle quote rilasciate restituite ed alle emissioni verificate per tutti gli impianti autorizzati in Europa Sezione Operator Holding Accounts In Europa sono utilizzati prevalentemente quattro tipi di software per i Registri nazionali e il Seringas predisposto dalla Caisse des D p ts et Consignations stato utilizzato nel primo triennio da Francia Belgio Germania Spagna Portogallo Grecia e altri Paesi dell Europa dell Est e il Greta predisposto dal DEFRA Department for Environment Food and Rural Affairs stato utilizzato nel 2005 2007 dalla maggior parte dei Paesi europei e il terzo elaborato ed utilizzato in Austria e il CR predisposto nel 2007 dalla Commissione Europea e messa gratuitamente a disposizione degli Stati Membri Il Registro Italiano basato sull elaborazione da parte del DEFRA del software GRETA Greenhouse gas Registry for Emissions Trading Arrangements di cui l Italia attualmente si avvale in seguito alla sottoscrizione di un accordo di licenza con il Regno Unito GRETA una banca dati elettronica e standardizzata che registra e le quote di emissione che sono assegnate e mantenute nei conti dei singoli impianti e tutte le transazioni dovute
83. L impegno dell EU prevede la riduzione delle proprie emissioni di GHG del 8 Questo target stato suddiviso fra gli Stati membri sulle basi legali di un accordo stabilendo per ogni singolo Stato Membro dei target specifici In particolare l Italia si impegnata a ridurre le emissioni del 6 5 3 1 2 La Direttiva Europea 2003 87 EC EU ETS Direttiva Emission Trading Il 13 Ottobre 2003 la Commissione Europea ha pubblicato la Direttiva Europea sul mercato delle emissioni meglio conosciuto come Emission Trading System EU ETS vedi Allegato I In applicazione del Protocollo di Kyoto la direttiva prevede che dal 1 gennaio 2005 nessun impianto che ricade nel campo di applicazione della stessa possa emettere ossia possa continuare ad operare in assenza di apposita autorizzazione e i gestori degli impianti che ricadono nel campo di applicazione della direttiva restituiscano annualmente all Autorit Nazionale Competente quote di emissione di CO in numero pari alle emissioni di CO effettivamente 27 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING rilasciate in atmosfera L assegnazione delle quote di emissioni di ai gestori degli impianti regolati dalla direttiva effettuata dall Autorit Nazionale Competente sulla base della Decisione di assegnazione e emissioni di CO effettivamente rilasciate in atmosfera siano monitorate secondo le disposizioni di monitoraggio impartite dall Autorit Nazionale
84. Ministero dell economia e delle finanze e alle regioni e province autonome di Trento e Bolzano nell ambito delle rispettive competenze territoriali una relazione sui risultati degli interventi Roma 9 aprile 2008 Il Ministro dello sviluppo economico Bersani Il Ministro dell economia e delle finanze Visco 170 BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA Andreoni A 2001a a cura di Guida tecnica n 1 Controllo diretto della coppia la pi avanzata tecnologia al mondo per gli azionamenti in c a Milano ABB Andreoni A 2001b a cura di Guida tecnica n 6 Guida alle armoniche negli azionamenti in c a Milano ABB Andriollo M Martinelli G e Morini A 1995 I trasformatori Padova Edizioni Libreria Cortina Andriollo M Martinelli G e Morini A 1998 Macchine elettriche rotanti Padova Edizioni Libreria Cortina BSi Group 2010 La norma EN 16001 per i sistemi di gestione dell energia in Gestione dell energia soluzioni aziendali e tecnologiche Vicenza 1 febbraio 2010 Vicenza Capozza A 2006a Efficienza degli utilizzi elettrici nell industria motori ad alta efficienza ed azionamenti a velocit variabile in Primo incontro con Energy Managers Milano settembre 2006 Milano Capozza A 2006b Motori ad alta efficienza e controllo a velocit variabile in Primo incontro con Energy Managers Milano settembre 2006 Milano Carra D e Pacati 6 1996 Efficient Use of Electricity in Motors a
85. NALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO Dai valori di consumo energetico ponendo un costo dell energia pari a 0 11 kWh possibile ricavare il risparmio annuo in bolletta CODICE RISPARMIO IN APPLICAZIONE Tab 9 4 3 Risparmio ottenibile in bolletta In sede di calcolo si posto che i motori in corrente alternata proposti abbiano un efficienza superiore a quelli dei motori attualmente in campo di circa il 10 9 5 ANALISI DEI POTENZIALI RISPARMI OTTENIBILI PER POMPE E VENTILATORI Le pompe ed i ventilatori sono gi alimentate in corrente alternata ma non controllate da inverter e parzializzate da valvole e serrande Le potenze in questione sono 75 kW 90 kW e 160 kW Quindi analizzato il risparmio energetico ottenibile introducendo il controllo di velocit variabile VSD sui sistemi di ventilazione e pompaggio Nella tabella 9 5 1 sono riportati i codici che nel seguito identificheranno le varie applicazioni e la potenza installata CODICE APPLICAZIONE POTENZA APPLICAZIONE Aspirazione Gabbia Dac 90 kW Ventilatore di combustione E F 75 kW Pompe mandata olio lubrificazione c o suoamic 160 kW Tab 9 5 1 Codici delle applicazioni e relativa potenza installata Secondo i dati di lavoro i due ventilatori sono in funzione 250 giorni all anno mentre le pompe operano per 220 giorni annui 24 ore su 24 Dai dati di potenza riportati nella tabella 9 5 1 stato possibile valutar
86. UNIVERSITA DI PADOVA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN INGEGNERIA ELETTROTECNICA TESI DI LAUREA CRITERI SOLUZIONI PER SODDISFARE LE NUOVE ESIGENZE DI EFFICIENZA ENERGETICA E SOSTENIBILITA AMBIENTALE IN AMBITO INDUSTRIALE RELATORE Prof Roberto Turri TUTOR AZIENDALE Ing Franco Cenghialta LAUREANDO Alessandro Zausa Anno Accademico 2010 2011 INDICE cts CAPITOLO 1 R B F 5 a cides deanna 1 1 Storia dell azienda iii 1 2 LEA CAPITOLO 2 Emissioni 2 1 Lo stato dell ambiente 2 2 Consumi energetici ed emissioni in i 2 3 Emissioni lo scenario tendenziale a 2 4 Le opzioni tecnologiche per vincere la sfida energetica 2 5 L efficienza energetica principale opzione per il breve medio periodo tile ees A dee eke 2 5 1 Il piano d azione per l Efficienza Energetica esteso al 2020 ninni ica pendenza CAPITOLO La direttiva Emission 3 1 Protocollo di Kyoto nell Unione Europea 3 1 1 Sviluppi nell implementazione del Protocollo Kyoto nell Unione Europea 3 1 2 La Direttiva Europea 2003 87 EC EU
87. a all EFF2 Israele efficiency standard Taiwan Svizzera 2010 Tab 5 1 3 1 Confronto tra le classi di efficienza IEC CEMEP ed EPACT Inoltre la IEC 60034 30 introdurra la IE4 Super Premium Efficiency un livello superiore alla IE3 Inoltre dal 16 giugno 2011 data di applicazione della nuova norma le seguenti informazioni devono essere mostrate in targa e nella documentazione del motore e il valore di efficienza nominale minimo al 100 75 e 50 del carico e livello di Efficienza 122 e anno di produzione CE 3 Motor RF12345 1 2 kW A 1487 165 0 85 51 1487 284 0 85 51 1488 277 0 84 51 6907 50 160 400D 160 4150 50 160 315 SMC 4 Pe 2009 No 3GF09123456001 IP 55 Duty lins cl F 1E2 95 6 100 95 5 75 95 1 50 Prod code 3GBP312230 ADG 6319 03 D Nmax 2300 r min 6316 C3 1000 kg Ans IEC 60034 1 Fig 5 1 3 1 Esempio di nuova tipologia di targa dati secondo la EN 60034 30 49 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI 5 3 INCENTIVI FISCALI PER L ACQUISTO DI MOTORI ELETTRICI E INVERTER L 27 dicembre 2006 n 296 legge finanziaria 2007 Disposizioni per la formazione del bilancio annuale e pluriennale dello Stato Art 1 estratto S 0 G U n 299 del 27 12 2006 Comma 358 Detrazione spese per acquisto di motori ad elevata efficienza di potenza elettrica
88. a di inquinamento dell impianto elettrico che pu determinare problemi se la somma delle correnti armoniche supera certi limiti Tra i carichi non lineari pi comuni vi sono gli avviatori dei motori gli azionamenti a velocit variabile i computer e altre apparecchiature elettroniche l illuminazione elettronica i sistemi di saldatura e i gruppi di continuit Gli effetti delle armoniche possono essere il surriscaldamento di trasformatori cavi motori generatori e condensatori collegati alla stessa alimentazione di potenza dei dispositivi che generano le armoniche Si possono verificare fenomeni di sfarfallio dei display elettronici e dell illuminazione lo scatto di interruttori guasti ai computer ed errori di lettura degli indicatori di misura Se la causa di questi sintomi non nota opportuno ricercare la presenza di distorsioni armoniche del sistema di distribuzione elettrica dell impianto Gli effetti possono manifestarsi prima a livello dell impianto dell utente che nel sistema di erogazione dell energia elettrica 107 CAPITOLO 7 CONVERTITORI 7 3 1 Le normative che stabiliscono i limiti delle armoniche Le normative pi comuni a livello nazionale e internazionale che stabiliscono limiti per le armoniche risultano essere e EN61800 3 IEC 1800 3 Sistemi di azionamento elettrico a velocit variabile e 1 1000 2 2 Compatibilit elettromagnetica e IEC1000 2 4 Compatibilit elettromagnetica
89. a perdita di energia Fra gli elementi pi famigliari figurano l alluminio con una temperatura critica di 1 19 Kelvin o il piombo che diventa superconduttore a 7 2 Kelvin Sul fronte delle sostanze composte vale la pena citare per la sua ampia utilizzazione in applicazioni commerciali il niobio titanio una lega metallica che diventa superconduttrice a circa 9 Kelvin Abbastanza interessante e curioso il fatto che il rame l oro e l argento ossia quei materiali che a temperatura ambiente figurano fra i migliori conduttori elettrici a basse temperature non diventano superconduttori Non esiste una regola semplice che permette di stabilire a priori quali materiali diventino superconduttori a temperature sufficientemente basse I seguenti punti basati su osservazioni empiriche meritano comunque di essere citati e solamente metalli o composti metallici diventano superconduttori e metalli nobili non diventano superconduttori e i metalli magnetici non diventano superconduttori L assenza di resistenza elettrica non per l unica caratteristica fondamentale dei superconduttori Esiste infatti una seconda non meno spettacolare propriet che un superconduttore deve manifestare affinch esso possa essere considerato tale si tratta dell effetto di Meissner cos chiamato in onore dello scienziato che lo scopr nel 1933 L effetto consiste nella propriet del materiale superconduttore di escludere dal suo interno qualsiasi campo magnetic
90. a Direttiva 2003 87 prevede l intervento di un Verificatore esterno ed indipendente Dal 01 01 2005 per i siti interessato vigente l obbligo di comunicare un Bilancio Annuale delle proprie emissioni di CO redatto secondo specifiche modalit di calcolo e misura e quindi sottoposto a verifica da parte di un Organismo indipendente entro il 31 marzo dell anno successivo all avvenuta emissione di 3 3 IL MERCATO DELLE QUOTE DI CO La principale misura adottata dall Unione Europea per adempiere agli impegni presi ratificando il protocollo di Kyoto la Direttiva 2003 87 CE sull Emission Trading Scheme ETS che istituisce a livello comunitario un sistema per lo scambio di quote di emissione di denominate EUA EU Allowances Il primo periodo di applicazione della Direttiva riferito al triennio 2005 2007 mentre il secondo coincidente con il periodo di applicazione del Protocollo di Kyoto copre il quinquennio 2008 2012 Il prezzo delle quote definito dal mercato in base alla interazione fra la domanda e l offerta La volatilit del prezzo dei diritti di emissione di causato da serie di fattori macroeconomici offerte di acquisto e vendita assegnazioni a livello europeo ecc cui si aggiungono altri elementi di tipo politico economico ed ambientale All interno del sistema europeo di scambio di quote di CO EU ETS consentito inoltre l utilizzo di crediti di emissione derivanti da progetti di riduzione
91. a almeno dodici mesi prima dell inizio del periodo in oggetto sulla base del piano nazionale di assegnazione di cui all articolo 9 e nel rispetto dell articolo 10 tenendo nella dovuta considerazione le osservazioni del pubblico 160 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE 3 Le decisioni adottate a norma dei paragrafi 1 2 sono conformi alle disposizioni del trattato in particolare agli articoli 87 e 88 Nel decidere in merito all assegnazione delle quote di emissioni gli Stati membri tengono conto della necessit di permettere ai nuovi entranti di accedere a tali quote 4 Per ogni anno del periodo di cui al paragrafo 1 o al paragrafo 2 l autorit competente rilascia una parte delle quote totali di emissioni entro il 28 febbraio di tale anno Articolo 12 Trasferimento restituzione e cancellazione di quote di emissioni 1 Gli Stati membri provvedono affinch le quote di emissioni possano essere trasferite a tra persone all interno della Comunit b tra persone all interno della Comunit e persone nei paesi terzi quando tali quote di emissioni sono riconosciute conformemente alla procedura dell articolo 25 nell osservanza delle sole restrizioni previste dalla presente direttiva o adottate in forza della medesima 2 Gli Stati membri provvedono affinch le quote di emissioni rilasciate dall autorit competente di un altro Stato membro vengano riconosciute ai fini dell adempimento degli obblighi che incombono ad un gestore a norma d
92. a che non ci siano grandi differenze tra motori lineari e rotanti di figura 5 6 2 1 stata fatta su di un motore asincrono a gabbia e l equivalente lineare del rotore a gabbia una scala con sbarre e conduttori laterali le sbarre trasversali sono collocate in cave ricavate in un nucleo laminato e anche le bobine dell avvolgimento sono collocate cave Osservando per la figura si nota immediatamente la pi semplice e fondamentale differenza il motore lineare ha delle estremit nelle quali terminano sia il primario che il secondario e per avere moto con una certa continuit necessario che una delle due parti sia pi lunga Ci ha fatto s che le prime e ancora oggi piu diffuse applicazioni dei motori lineari si abbiano in dispositivi a limitata lunghezza di corsa e quindi in dispositivi a moto alternativo o oscillante Ci non esclude che in certe applicazioni si possa effettivamente ottenere un moto continuo nella stessa direzione come ad esempio nei sistemi di trasporto dove una delle due parti del motore sul terreno e quindi lunga come la pista su cui si muove il veicolo oppure in sistemi a nastro trasportatore in cui il nastro il secondario mobile di un motore lineare Una caratteristica peculiare dei motori lineari che li distingue da quelli rotanti che mentre in questi ultimi l interfaccia con il sistema meccanico esterno ossia con l oggetto da muovere avviene attra
93. a livello mondiale le classi di efficienza IE1 IE2 e IE3 per motori trifase in bassa tensione poi hanno annullato il gap di rendimento tra i motori alimentati in bassa tensione e media tensione Infatti i motori di media tensione hanno normalmente un rendimento intorno al 94 96 mentre quelli di bassa tensione avevano in passato un efficienza media ben inferiore intorno 80 85 come evidenziato nella tabella 5 4 1 1 55 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Nella tabella 5 5 1 e nella figura 5 5 2 si possono apprezzare i rendimenti nominali di alcuni motori alimentati in bassa e in media tensione di produzione Marelli Motori si nota che i motori in B T hanno rendimenti molto simili se non superiori rispetto a quelli in M T BASSA TENSIONE 400 50Hz MEDIA TENSIONE 30007 50Hz MEDIA TENSIONE 60007 50Hz Potenza Rendimento Corrente Potenza Rendimento Corrente Potenza Rendimento Corrente nominale inal inal kw 250 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 250 315 Tab 5 5 1 Confronto dei valori rendimento e corrente nominali per alcuni motori B T M T di produzione Marelli Motori Rendimento 500 560 630 710 800 900 250 315 355 400 450 Potenza kW 400V 3kV 6kV Fig 5 5 2 Confronto dei valori di rendimento nominale per alcuni motori B T e M T di prod
94. a presente direttiva ad attivit ad impianti e a gas a effetto serra che non sono elencati nell allegato I purch l inclusione di tali attivit impianti e gas a effetto serra sia approvata dalla Commissione secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 tenuto conto di tutti 1 criteri pertinenti in particolare le ripercussioni sul mercato interno la potenziale distorsione della concorrenza l integrit ambientale del sistema e l affidabilit del sistema di monitoraggio o di comunicazione previsto Dal 2005 gli Stati membri possono alle stesse condizioni applicare lo scambio delle quote di emissioni ad impianti che svolgono attivit elencate nell allegato I al di sotto dei limiti di capacit di cui a tale allegato 2 Le assegnazioni fatte ad impianti che svolgono tali attivit sono precisate nel piano nazionale di assegnazione di cui all articolo 9 3 La Commissione pu adottare di sua iniziativa o adotta su richiesta di uno Stato membro orientamenti per il monitoraggio e la comunicazione delle emissioni provenienti da attivit impianti e gas a effetto serra che non sono elencati nell allegato I secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 se il monitoraggio e la comunicazione di tali emissioni possono essere effettuati con sufficiente accuratezza Qualora vengano prese siffatte misure le revisioni effettuate ai sensi dell articolo 30 prendono in considerazione anche l opportunit di modificare l allegato I per i
95. a sorgente verso il carico da qui il termine progressiva e viceversa l onda regressiva coslar 8 crescere del tempo t se si vuole seguire un punto dell onda si deve diminuire il valore di z al fine sempre di mantenere costante l argomento del coseno Si tratta quindi di un onda che si muove lungo la direzione negativa dell asse z dal carico verso la sorgente da qui il termine regressiva Si definisce adesso coefficiente di riflessione per la tensione la seguente quantit T z V z 1 V z Si tratta dunque del rapporto tra l onda regressiva e quella progressiva di tensione e risulta quindi variabile con la sezione z che si considera sulla linea Se si considera in particolare la sezione di carico z L si ottiene V L V_ V L v Facendo qualche passaggio ulteriore si trova che il coefficiente di riflessione al 1 ZL Ze DIE Tale relazione molto importante in quanto afferma che quando Z Z risulta T 0 si tratta della condizione di adattamento tra linea e carico in corrispondenza della quale non c onda regressiva lungo la linea ma solo onda progressiva _ V z Vte e V z 2 I 2 e e z Z E 123 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI significa che tutta la potenza disponibile al carico viene effettivamente ceduta al carico stesso senza che u
96. a termica realizzabili negli edifici Poco si dibatte sulla possibilit di risparmiare applicando concetti di efficienza nel campo degli usi dell elettricit ed in particolare in quello dei motori elettrici Infatti in Italia ove il mix produttivo e prevalentemente basato su energia da combustibili fossili non solo evitando di consumare 1 kWh elettrico si risparmiano circa 3 kWh in termini di energia primaria ma il potenziale di risparmio d elettricita dei motori elettrici assai elevato sia nel settore industriale che nel terziario Gi dall inizio degli anni 90 gli esperti dell Unione della Commissione Europea si sono resi conto delle grandi potenzialit di risparmio in questo campo Nei paesi industrializzati i motori elettrici assorbono fra il 40 ed il 60 di tutta l elettricit consumata In Italia l energia assorbita dai circa 18 milioni di motori esistenti consuma si stima sia circa 105 TWh anno Nel settore industriale i motori elettrici consumano fra il 60 e 1 80 di tutta l elettricit richiesta nel settore I sistemi azionati da motori elettrici costituiscono di gran lunga il pi importante tipo di carico elettrico Sono impiegati in una vasta gamma d applicazioni ed per questo che rappresentano un importante obiettivo di risparmio energetico Nell industria la maggior parte dei motori usata per periodi abbastanza lunghi per cui al termine della durata di vita 12 20 anni un motore elettrico ha consumato q
97. a trasferimenti di quote tra i conti e le emissioni annuali dichiarate dagli operatori e convalidate dai verificatori e la restituzione annuale delle quote a fronte delle emissioni verificate L Amministratore del Registro nazionale delle emissioni e delle quote di emissione dispone l apertura di un conto del gestore per ogni impianto che ricade nell ambito di applicazione della direttiva successivamente rilascia su ciascun conto le quote assegnate in base al Piano di Allocazione Nazionale Le quote possono essere trasferite tra i diversi conti all interno dello stesso Registro o tra Registri diversi Il Registro serve a monitorare tenere traccia del rilascio possesso trasferimento restituzione e cancellazione delle quote Il registro nazionale gestito da ISPRA ISPR A ex APAT Ii Superiore qua corso mese di ottobre 2008 avvenuta l interconnessione fra i due I ITL ed il CITL Ci ha permesso ai Registri nazionali degli Stati Membri l import dei crediti derivanti da progetti CDM JI favorendo anche la nascita di un mercato spot sufficientemente liquido di CERs ed ERUs primari 31 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING Issuance Creazione iniziale di AAU RMU CER tCER o ICER Conversion Trasformazione di AAU o RMU in ERU sulla base di un progetto JI External Trasferimento esterno di un unit da un registro all altro Trasferimento interno di un unit a un
98. abili il nostro Paese per far fronte alla crescente domanda di energia elettrica costretto da sempre ad importare quote significative sia di combustibili fossili dalle aree di estrazione sia di energia elettrica dai nostri vicini d oltralpe evidenziando la sua vulnerabilit a causa delle perduranti oscillazioni del prezzo del greggio e delle possibili tensioni politiche nei Paesi produttori con le conseguenti difficolt di approvvigionamento La forte dipendenza della produzione di energia elettrica dai combustibili fossili si riflette negativamente sia sulle emissioni inquinanti sia sul costo della bolletta prova ne sia che l Italia tra i paesi europei ha uno dei prezzi pi alti dell energia elettrica per le aziende industriali le quali si trovano cos a dover competere nel mercato globale con le concorrenti estere gravate da un handicap in partenza dunque imperativo al fine di migliorare la propria competitivit che le imprese cerchino di contenere i costi della bolletta elettrica riducendo i consumi A livello nazionale l energia elettrica utilizzata dal settore industriale Illuminazione pari a circa il 50 del consumo lt 4 totale e di questa circa il 74 stata utilizzata per il funzionamento dei sistemi motore Vari studi afferenti al Progetto SAVE della Motori Commissione Europea hanno elettrici evidenziato la possibilit di 74 risparmiare sino al 29 dell energia Fig 5 1 Consumi di energia
99. acita parassite sono grandi oltre ai problemi EMC vi saranno grandi correnti di fuga verso terra con possibili problemi agli interruttori differenziali di protezione Un corretto cablaggio di un sistema logica inverter motore deve essere fatto nel modo seguente 1 La terra generale dell edificio deve essere connessa direttamente sia all armadio contenente l azionamento e la logica di comando sia al motore 2 L armadio deve comprendere una piastra di fondo quale piano di massa Tutte le masse metalliche dei componenti all interno dell armadio azionamenti filtri ecc dovranno essere bullonate direttamente sulla piastra del piano di massa assicurandosi che ci sia una buona connessione metallo metallo 3 bene prevedere una barra di terra imbullonata alla piastra di fondo a cui fanno capo le masse e la terra del sistema 4 I cavi di collegamento motore inverter devono essere il pi corto possibile quadripolari tre fasi pi filo giallo verde di terra di tipo schermato oppure quattro cavi non schermati fasciati fra loro e inseriti all interno di una canalina o un tubo metallico collegato a terra In altre parole nello stesso cavo o nello stesso tubo ci deve essere un conduttore di terra il pi vicino possibile ai cavi di potenza Il conduttore giallo verde e lo schermo devono essere collegati a terra sia dal lato quadro che dal lato motore Lo schermo deve essere messo a terra con una connessione a 360 fig
100. ala Il loro potenziale per a tutt oggi immutato Il materiale di base di questi nuovi superconduttori sempre un isolante costituito da strati di ossido di rame il quale per mezzo di un drogaggio chimico viene trasformato in un metallo per drogaggio chimico si intende l aggiunta controllata nel reticolo cristallino di imperfezioni o di atomi estranei La struttura formata intercalando strati di ossido di rame elettricamente conduttori con strati isolanti composti da altri ossidi vedi figura 5 8 2 Si tratta dunque di una struttura fortemente bidimensionale dunque fortemente anisotropa che si distingue decisamente dalla struttura generalmente isotropa dei superconduttori convenzionali La forte anisotropia uno dei fattori principali che attualmente ostacola l ingegnerizzazione dei superconduttori ad alta temperatura Il suo effetto combinato con le alte temperature infatti quello di rendere il reticolo delle linee di flusso che nei materiali classici una struttura relativamente rigida e statica molto dinamico e mobile La mobilit delle linee di flusso compromette la propriet del materiale di trasportare corrente elettrica senza dissipazione di energia L altro fattore che unitamente Fig 5 8 2 Struttura cristallina diun ll anisotropia ostacola l utilizzo dei nuovi superconduttore ad alta temperatura materiali per applicazioni tecniche a base di ittrio rappresentato dalle loro particolar
101. ale Pertanto le assegnazioni a livello di attivit sono state individuate come segue e L assegnazione del settore termoelettrico impianti esistenti stata ridotta di 9 5 MtCO anno ad esclusione degli impianti CIP6 di quelli cogenerativi e degli impianti di teleriscaldamento in virt dei benefici ambientali ad essi connessi La riduzione per gli impianti interessati stata effettuata 33 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING applicando all assegnazione coefficienti di riduzione differenziati in relazione al contenuto di carbonio dei combustibili utilizzati dall impianto gas olio e carbone e L assegnazione del settore di raffinazione stata ridotta di 1 MtCO2 anno e L assegnazione del settore acciaio stata ridotta esclusivamente per gli impianti di produzione di elettricit asserviti alle acciaierie e alimentati da gas siderurgici Tale riduzione pari a 1 72 MtCO anno e La riserva complessiva per gli impianti nuovi entranti stata ridotta di 2 61 MtCO2 anno rispetto al PNA2 Il Comitato nazionale di gestione e attuazione della Direttiva 2003 87 CE prevede in caso di esaurimento della riserva nuovi entranti l impegno del Governo ad acquisire le quote mancanti ed assegnarle gratuitamente agli operatori che ne abbiano diritto La tabella 3 5 2 1 riporta i passaggi principali che hanno condotto alla determinazione delle quote da assegnare a livello di attivit La quantit media annua da assegnare nel
102. amenti locali del nastro A titolo di esempio si riportano i valori caratteristici di alcuni motori lineari sincroni con eccitazione a magneti permanenti Siemens serie 1FN3 composti da una parte primaria e da una secondaria con materiale magnetico a terre rare Il primario ha dimensioni fisse mentre il secondario viene assemblato con elementi singoli 68 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI segmenti in funzione della corsa richiesta Le perdite di calore che si verificano quasi esclusivamente nel primario sono dissipate tramite un sistema di raffreddamento a liquido integrato Grazie al sistema di raffreddamento a doppio circuito in design Thermo Sandwich viene garantito sia un disaccoppiamento termico tra la macchina e il motore sia un concetto di raffreddamento economico L incapsulamento totale del primario con lamiera in acciaio inox permette di ottenere la necessaria robustezza meccanica e insensibilit alla sporcizia requisiti necessari per l impiego sulle macchine utensili Inoltre sono consentite tolleranze di montaggio per il traferro di 0 3 mm grazie all abbondante dimensionamento del suo traferro In caso di processi con richiesta di continue accelerazioni per la tipologia di motori appena descritti disponibile una campo di sovraccarico La forza Fmax essere sfruttata solo fino ad una velocit massima fino m min alla velocit Vmax Fn VMAX disponibile solo la
103. amica del sistema alle basse frequenze II modello di calcolo problematico complesso spesso ci si deve accontentare dei risultati ottenuti dal collaudo operativo del sistema Le applicazioni elevati evidenziano soluzione con riduttore molto della con cicli dinamici tutti i limiti Tab 5 6 4 1 Caratteristiche fondamentali dei servo sistemi a trasmissione diretta comparate con sistemi tradizionali con riduttore Da tutto ci si pu comprendere che la trasmissione diretta oltre ai vantaggi sopra descritti in tabella 5 6 4 1 comporta un miglioramento del rendimento del sistema macchina anche se dal punto di vista dell efficienza energetica il motore torque considerato singolarmente presenta rendimenti peggiori rispetto alle macchine tradizionali Tale problematica si pu osservare in figura 5 6 4 2 dove sono riportati come esempio dei grafici relativi alle caratteristiche di funzionamento di un motore torque di produzione Etel Motion Technology 75 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Torque and mechanical power Efficiency J 4 II mm gt 7 gere I 1 1 1 1 r 1 L 1 1 1 1 1 fl iii T 1 mi i ae ee etd ee eee em Teq 100 Teg 40 Teg peak O 100 Pm 40 Pm peak Fig 5 6 4 2 Caratteristiche di funzionamento di motore
104. ando il controllo del flusso statorico si pu notare che la traiettoria esagonale non la pi congeniale da seguire infatti possibile avvicinarsi con maggiore approssimazione alla traiettoria ottima circonferenza confinando Fig 7 2 2 1 Comparatore di flusso l estremo del vettore flusso di statore in una corona circolare il modulo di tale vettore cio mantenuto cos come per la coppia all interno di una banda La logica di controllo quella di confrontare il flusso con due soglie simmetriche rispetto ad un determinato flusso di riferimento viene cos selezionato l opportuno vettore tensione a seconda che la soglia superiore o inferiore venga superata e a seconda della posizione del vettore flusso rispetto agli assi di riferimento Un comparatore di livello confronta il modulo del vettore flusso con il flusso di riferimento fornendo un uscita discreta 1 seconda che la differenza fra i due valori superi rispettivamente la soglia superiore o inferiore 103 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Il piano di Park viene suddiviso in sei settori equispaziati contenenti ciascuno un vettore tensione e numerati come in figura 7 2 2 2 L angolo che il vettore flusso forma con gli assi di riferimento viene utilizzato per determinare in quale dei sei settori esso si trova e dunque quale vettore tensione deve essere selezionato La logica di selezione delle tensioni in funzione del vettor
105. ano inoltre un forte stimolo di progresso tecnologico per il Paese mediante un impulso allo sviluppo di nuove tecnologie Si visto che gli scenari energetici elaborati dall ENEA per l Italia mostrano come soprattutto nel breve medio periodo 2020 la possibilit di riduzioni consistenti dei consumi di energia e pi ancora delle emissioni di sia legata in primo luogo a un uso massiccio di tecnologie pi efficienti il che richiede evidentemente investimenti per la diffusione e lo sviluppo di tecnologie innovative quasi il 50 dell abbattimento dipende infatti dalla riduzione dei consumi energetici nei settori di uso finale grazie in primo luogo all accelerazione nella sostituzione delle tecnologie Tra le diverse opzioni il potenziale maggiore si ha nel settore residenziale pi di 15 Mt di CO l effettiva realizzazione di questo potenziale legato per alla difficile concordanza di molti decisori diversi le cui resistenze al cambiamento tecnologico sono pi difficili da superare rispetto a quelle che si possono riscontrare in un numero limitato di pochi grandi singoli emettitori come nel caso delle grandi 22 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI imprese Un contributo di poco inferiore pu venire dai trasporti per met grazie al vero e proprio incremento di efficienza per l altra met a seguito di un cambiamento nella ripartizione modale Dall industria che rappresenta circa 1 3 dei consumi finali di en
106. aranno nello statore e si evita il sistema spazzole i collettore con notevoli Verso di vantaggi Infatti nel motore in 1 rotazione del collettore continua il problema di ottenere alte coppie in Arco velocit male affrontato L LJ CJ perch lo scorrimento delle spazzole sulle lamelle del collettore porta per fenomeni Fig 5 6 3 3 Spostamento del contatto spazzola induttivi al mantenimento di collettore durante il moto archi elettrici che saranno sempre pi intensi quanto pi elevata la corrente alte coppie e quanto pi cresce la velocit e problemi di peso ed inerzia il motore brushless ha rotori molto leggeri volte cavi e i magneti in Samario Cobalto o in Neodimio Ferro Boro sono incollati solo su di uno strato sottile superficiale Ci riduce di molto il peso ed anche il momento di inerzia del motore e durata di vita affidabilit e velocit di risposta sono elevate e i rendimenti sono sensibilmente superiori rispetto ad altri motori e manutenzione molto ridotta data l assenza del collettore e i disturbi elettromagnetici il rumore sono molto limitati _Lamella del collettore e il regolatore di velocit non richiede la presenza di una dinamo tachimetrica e si possono raggiungere velocit molto elevate fino a 100 000 giri min e si pu avere una regolazione ed un controllo di velocit molto buoni in un ampio campo e possibilit di rimanere in copp
107. atore di combustione e le pompe della mandata dell olio di lubrificazione sono invece in corrente alternata Le macchine in continua risultano controllate da convertitori mentre quelle in alternata non lo sono Le ultime tre applicazioni evidenziate pompe e ventilatori sono parzializzate da valvole e serrande Le potenze in questione risultano essere 75 kW 90 kW e 160 kW Secondo i dati forniti i due ventilatori sono in funzione 250giorni all anno mentre le pompe operano per 220 giorni annui 24 ore su 24 I quadri di controllo risultano avere pi di 20 anni di et e distano circa 150 metri dall applicazione Le caratteristiche dei vari motori sono riportate in figura 9 3 1 mentre in figura 9 3 2 possibile osservare lo schema di principio del laminatoio con la disposizione dei vari motori 9 4 ANALISI DEI POTENZIALI RISPARMI OTTENIBILI PER LA VIA A RULLI La via a rulli azionata in continua composta da 122 motori distribuiti su 7 tavole Le potenze dei motori variano da 4 kW a 10 kW per un totale 716 kW installati Dal rilevamento dei consumi si osservato come ci siano punte di assorbimento di 700 kW ma come ci sia una base fissa di potenza richiesta alla rete di 100 kW dovuta al fatto che i rulli comunque girano anche se poco a processo fermo Il passaggio dall alimentazione in corrente continua all alternata sotto inverter da un punto di vista energetico porta ai due seguenti macro vantaggi e eliminazione
108. bolimento di campo e possibilit di generare potenza reattiva e di compensare le correnti armoniche dei carichi paralleli e corrente di alimentazione quasi sinusoidale con basso contenuto di armoniche La figura 7 3 2 5 illustra i risultati misurati per un azionamento Confrontandoli con quelli della figura 7 3 2 3 si nota una chiara differenza L IGBT ha un bassissimo contenuto di armoniche alle frequenze pi basse ma un po pi elevato a frequenze pi alte e capacit di incremento di tensione In caso di bassa tensione di alimentazione la tensione in c c pu essere incrementata per mantenere la tensione del motore pi alta rispetto alla tensione di alimentazione Lo svantaggio principale consiste nel costo elevato connesso al ponte IGBT e alla necessit di altri filtri 113 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Unita di generazione Moi linea Unit di generazione di linea 3 se A 7 11 13 17 19 23 25 29 DI 35 27 4147 40 53507777 Ordine delle armoniche Fig 7 3 2 5 Armoniche nell unita di generazione di linea IGBT della corrente di linea Le armoniche di un azionamento in c a della sorgente di tensione possono essere notevolmente ridotte collegando un induttanza di dimensioni sufficienti in corrispondenza dell ingresso in c a o del bus in c c Si riscontrata una tendenza a ridurre le dimensioni del convertitore mentre l induttanza stata rimpicciolita e i 5 induttore in alcuni casi eliminata
109. causa di coppie aggiunte di tipo alterno rispetto alla coppia del motore con conseguenti vibrazioni e rumorosita del motore calo del rendimento ed una maggior perdita dovuta al surriscaldamento del motore Dal punto di vista elettrico le armoniche possono anche causare eventuali fenomeni di risonanza nei condensatori qualora presenti perdite nei cavi di alimentazione e funzionamenti non corretti delle protezioni elettroniche Qualora l effetto sia notevole si deve prevedere un filtro sulla linea di alimentazione dell inverter con aumento dell investimento iniziale La presenza dei transistor IGBT nei moderni inverter che permettono frequenze di swicthing dell ordine dei 16 kHz hanno ridotto la rumorosit delle macchine Per quanto riguarda l alimentazione elettrica degli inverter i cavi devono rispondere a determinate caratteristiche quali la schermatura inoltre la distanza massima tra il punto di alimentazione del motore e l inverter non pu superare in genere i 100 metri Tali informazioni sono riportate dai costruttori nel fascicolo d uso e manutenzione nel quale vengono indicati tutti i dati necessari per un corretto dimensionamento del sistema In particolare i cavi schermati di potenza e quelli di controllo devono essere separati per almeno 20 cm Si consiglia comunque di considerare sempre una distanza maggiore quando i cavi si trovano installati in parallelo Per i cavi di segnalazione rete Bus cablaggio strutturato
110. ccurata contabilizzazione precisa delle quote di emissioni rilasciate possedute cedute e cancellate Gli Stati membri possono conservare i loro registri per mezzo di un sistema consolidato unitamente ad uno o pi Stati membri 2 Qualsiasi persona pu possedere quote di emissioni Il registro accessibile al pubblico e contiene una contabilit separata per registrare le quote di emissioni possedute da ciascuna persona alla quale siano state rilasciate o dalla quale siano state trasferite quote di emissione 3 Ai fini dell attuazione della presente direttiva la Commissione adotta secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 un regolamento relativo ad un sistema standardizzato e sicuro di registri sotto forma di banche di dati elettroniche standardizzate contenenti elementi di dati comuni che consentano di controllare il rilascio il possesso il trasferimento e la cancellazione delle quote di emissioni nonch di assicurare l accesso al pubblico e la riservatezza ove necessario e di garantire che ogni cessione sia compatibile con gli obblighi risultanti dal protocollo di Kyoto Articolo 20 Amministratore centrale 1 La Commissione designa un amministratore centrale incaricato di tenere un catalogo indipendente nel quale sono registrati gli atti di rilascio trasferimento e cancellazione delle quote di emissioni 2 L amministratore centrale esegue un controllo automatico sui singoli atti inseriti nei registri mediante il catal
111. che il calore pu essere trasferito molto pi velocemente Il calore specifico un altra importante propriet fisica e indica la quantit di energia necessaria per aumentare la temperatura di una sostanza di un grado Il calore specifico dell acqua 78 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI circa quattro volte quello dell aria e cid significa che necessita di un energia quattro volte superiore per scaldarsi di un grado rispetto all aria Ancora una volta l abilit dell acqua di assorbire energia termica senza aumentare la sua temperatura un grande vantaggio rispetto al raffreddamento ad aria Per sviluppare l argomento si prenderanno in esame dei motori ELIN EBG societ che da molti anni ha posto a brevetto un sistema di raffreddamento ad acqua addossato per macchine elettriche rotanti Grazie alle migliori propriet fisiche dell acqua rispetto all aria il raffreddamento ad acqua un sistema molto efficiente per asportare il calore prodotto da motore Ci porta dei considerevoli vantaggi per tale tipologia di motori Water inlet and Water outlet Termina Water flow Inner water jacket Outer water jacket Seperating bars Fig 5 7 1 1 Sistema di raffreddamento ad acqua di un motore Elin EBG Prima di tutto l acqua di raffreddamento si trova gi in loco evitando cos costosi raffreddamenti ad aria forzata Essendo motori progettati per l utilizzo di acqua di torre non necessario sviluppare un impia
112. con il passare del tempo e aumento della rumorosit In caso di blocco della parte condotta vi possono essere seri danneggiamenti della parte meccanica per cui pu essere necessario prevedere una frizione Infine le corse ottenibili sono limitate Anche gli accoppiamenti puleggia cinghia realizzano una conversione tra moto rotatorio e lineare Sono sistemi di tipo generalmente economico ma l elasticit della cinghia riduce la precisione del posizionamento e la manutenzione richiesta notevole a causa della maggior usura cui sono soggette le cinghie Anche in tale caso le corse realizzabili sono limitate I tre sistemi richiedono quindi tutti una manutenzione pi o meno elevata e tendono a perdere accuratezza nel tempo per cui il numero di corse realizzabile ha un limite Ad esempio le cinghie trapezoidali sono uno dei sistemi di trasmissione pi utilizzati in funzione della loro praticit e basso costo Il loro rendimento di 63 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI trasmissione inizialmente piuttosto elevato attorno al 97 decade piuttosto rapidamente con il funzionamento a causa dell usura e della perdita di aderenza delle cinghie rendendo necessari pena grosse dispersioni di energia frequenti interventi di manutenzione e regolazione A fronte dei sistemi sopra descritti si hanno i motori lineari che sviluppano direttamente un moto lineare senza che ci siano giochi introdotti dall accoppiamento tra parti meccaniche Il contat
113. conto cancellazione al fine di non Cancellation oe renderla disponibile conformita obiettivo di riduzione Trasferimento interno di un unit un conto per il rimpiazzo al fine di Replacement sostituire CER ICER quando richiesto Trasferimento interno di un unit a un conto per il ritiro al fine di poter Retirement essere utilizzata da un paese Annesso per la conformit con l obiettivo di riduzione Cambio della validit di un AAU ERU solo quelle convertite da AAU o CER Carry Over 7 da un periodo di adempimento al successivo Expiry date Cambio della data scadenza di un tCER ICER change Tab 3 4 1 Tipologie di transizioni 3 5 SCHEMA DI DECISIONE DI ASSEGNAZIONE DELLE QUOTE DI CO PER IL PERIODO 2008 2012 Il numero di quote di CO complessivo a livello di settore e a livello di impianto che sar assegnato dal Comitato nazionale di gestione e attuazione della direttiva 2003 87 CE individuato dallo Schema di Decisione di assegnazione delle quote di per il periodo 2008 2012 Lo Schema di Decisione di assegnazione stato elaborato sulla base e degli elementi e delle metodologie descritte dal Piano Nazionale di Assegnazione delle quote di CO per il periodo 2008 2012 2 e di quanto disposto dalla decisione della Commissione Europea del 15 maggio 2007 relativa al PNA2 e del risultato del processo di c
114. de anche la possibilit di fornire coppie negative nel caso si desideri invertire la velocit o frenare il motore Esso fornisce in uscita il valore 0 quando la coppia supera la soglia superiore il valore 1 quando la coppia raggiunge la soglia inferiore e la rotazione del vettore flusso avviene in senso antiorario il valore 1 quando la coppia raggiunge la soglia inferiore e la rotazione del vettore flusso avviene in senso orario Anche in questo caso le commutazioni delle valvole vengono studiate in modo tale da minimizzarne il numero l arresto del flusso equivalente all imposizione della tensione nulla t 0 in uscita dal comparatore di livello avviene per l accensione contemporanea di tutte le valvole superiori o inferiori dell inverter mettendone in gioco la commutazione di due sole alla volta Questo tipo di controllo consente 104 CAPITOLO 7 CONVERTITORI dunque una spontanea sviluppabilita in forma numerica l utilizzo di logiche a soglia infatti riduce le uscite a valori discretizzati comodamente gestibili dagli algoritmi digitali Ma la peculiarit del controllore DTC consiste senza dubbio nella switching table una tabella di valori che il vettore tensione deve assumere in funzione del modulo del flusso di statore della sua posizione nel piano di Park e del valore della coppia Essa riceve i valori discreti f e t delle uscite dai comparatori di flusso e coppia unitamente al valore g N rappresentativo del settore in cui il flus
115. del 20 si applica sulla spesa massima di acquisto ammissibile di cui alla stessa tabella 1 3 La spesa ammissibile per l installazione del motore ad elevata efficienza e pari ai valori forfetari di tabella 1 4 In tutti i casi la detrazione dall imposta lorda della spesa totale ivi inclusa la spesa di installazione non potra superare il valore di 1 500 euro per ciascun motore Tabella 1 Motori ad elevata efficienza Tetti di spesa ammissibile in funzione della potenza nominale Spesa massima Spesa ammissibile Spesa massima Potenza ammissibile per per installazione ammissibile totale nominale acquisto singolo singolo motore per singolo kW motore euro euro motore euro 5 5 700 100 800 7 5 850 100 950 11 1000 100 1100 15 1200 100 1300 18 5 1500 150 1650 22 1800 150 1950 30 2200 150 2350 37 2600 150 2750 45 3300 200 3500 55 4000 200 4200 75 5300 200 5500 90 6100 200 6300 168 ALLEGATO II DECRETO 9 APRILE 2008 Art 4 Modalita per usufruire della detrazione dall imposta lorda per motori elettrici ad elevata efficienza 1 I soggetti che intendono beneficiare della detrazione di cui all art 1 sono tenuti a a conservare ed esibire previa richiesta degli uffici finanziari le pertinenti fatture con l indicazione della potenza e dei codici prodotto dei singoli motori comprovanti le spese effettivamente sostenute per l acquisto degli stessi Nel caso in cui i motori ve
116. di 100MHz viene detto che ds qs 100 4 5dB 100ft Da questo dato si pu ottenere la costante di attenuazione del cavo a 4 5 518 107 neper 8 686 100 8 686 100 _ ft 126 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI Se invece si moltiplica l attenuazione specifica per la lunghezza effettiva del cavo rapportata 100ft si ottiene direttamente l attenuazione del cavo in termini di dB sempre per quella specifica frequenza a Tonge aB Ad esempio un cavo RG 58U che alla frequenza di 100MHz presenta 05 48 100 4 5d4B 100ft lungo 30ft introduce una attenuazione complessiva 45 eu 1 35dB 100 Per concludere molto importante ricordare che la caratterizzazione della perdita di potenza di un cavo fa riferimento al fatto che esso sia adattato al carico In caso contrario la misura delle grandezze sopra indicate non ha niente a che vedere con la perdita di potenza del cavo 8 2 CLASSIFICAZIONE E STRUTTURA DEI CAVI ELETTRICI trasporto dell energia elettrica dal punto di produzione al punto di utilizzazione in maniera pi frequente dal punto di consegna a quello di utilizzazione avviene attraverso il cavo elettrico o il conduttore nudo I materiali impiegati per il trasporto dell energia sono il rame e l alluminio Rispetto al rame l alluminio pi leggero circa il 30 ed ha una minore conducibilit circa il 60 Ne consegue che se teoricamente si volesse impiegare
117. di potenza sono relativi principalmente alla media tensione L alluminio i cui costi di produzione sono di gran lunga inferiori a quelli del rame si adopera esclusivamente sotto forma di conduttore cordato a 7 19 37 o 61 fili essendo molto difficile ottenere fili di un certo spessore con sufficiente omogeneit esso resiste bene come il rame alle azioni atmosferiche grazie alla pellicola di ossido che rapidamente lo riveste e lo protegge Nelle linee di trasmissione vengono impiegati conduttori bimetallici in cui presente anche l acciaio o conduttori in lega di alluminio aldrey e ci allo scopo di migliorare le caratteristiche meccaniche del conduttore nel suo complesso Nel campo delle altissime tensioni infine per migliorare la trasmissione dell energia si adottano pi conduttori alluminioacciaio in parallelo per ciascuna fase opportunamente distanziati tra loro conduttori a fascio Il cavo elettrico un conduttore uniformemente isolato o un insieme di conduttori uniformemente isolati e muniti generalmente di uno o pi rivestimenti protettivi e caratterizzato da un grande sviluppo in lunghezza CEI 20 31 Fig 8 2 1 Cavo tripolare sotto guaina A guaina protettiva B eventuale riempimento C isolante D conduttore Cavo tripolare con armatura metallica A guaina protettiva C isolante D conduttore E guaina esterna F armatura metallica Il cavo risulta costituito da pi parti e precisamente CE
118. drive per assi rotativi realizza una nuova forma di servomotore il componente elettromagnetico si fonde il progetto meccanico del sottoinsieme di macchina che costituisce l asse rotativo principale vantaggio della tecnologia direct drive rispetto alle soluzioni convenzionali l eliminazione dei riduttori meccanici tal modo il sistema notevolmente semplificato nella sua struttura meccanica ne deriva un alta affidabilit e riproducibilit sia delle prestazioni che della precisione Quindi l assenza del riduttore permette e di superare tutte le problematiche collegate quali attriti usura difetti ciclici del moto Fig 5 6 4 1 Motori torque e benefici relativi al rendimento di trasmissione e all efficienza energetica e di abbattere la complessit meccanica riducendo il numero di componenti ed i costi di montaggio e di agevolare e semplificare la costruzione delle strutture degli impianti adiacenti grazie alla struttura semplificata e simmetrica e di rendere facilmente raggiungibili obiettivi quali la riduzione dei costi e contemporaneamente l incremento delle prestazioni Fig 5 6 4 2 Esempio di estrusore azionato da un motore ad induzione o in corrente continua con riduttore Fig 5 6 4 3 Esempio di estrusore azionato da un motore torque I sistemi direct drive realizzano con la regolazione elettronica alcune funzioni prima collegate dalla qualit meccanica
119. e ani 6 asva xvw asva IAA 3A SVIIO dadi IHOIUVI 240 2 Yad BEE a a W a asva WHO n pas Hw ZVLO 05 35 ODIUVI 2 SIY SNAL 2 Id ILYA ojm n 6 02 216 6 62 OT 5 WUV AAW 01 X WHO WZNI1SISI 025 ta 456 059 OSTr OEZ dHote T ESE oez dHs 9e OEZ T ort ocz dupe 56 Tr Iv OEZ TW 29 z9 8 dHose 8 oez dHose 8 i ome osz dhoso se st ose osz eve sa ooo mws z oooozt ooz Z ce 44 27 dd Zg ZZ 44 OT ss e ss uw w LIOA WZN310d OLN3WWNOIZNNA VILIDOTIA VZNIANOdSIHHOI FIVLOL IYOLOW S SL 54 S4 54 54 S4 SL S4 S4 SL SL 09 5 n in 54 n 09 54 m m aI
120. e del controllo Il confronto tra brushless e macchia sincrona fa emergere il vantaggio di sostituire l avvolgimento di eccitazione i magneti permanenti consistono nel fatto che si evita di dover addurre al rotore le correnti necessarie a creare il campo magnetico di rotore per cui si evita di avere delle perdite nel rame sul rotore e la conseguente necessit di avere un adeguato raffreddamento del rotore e di dover disporre di un sistema per addurre le correnti al rotore che fonte di ulteriori perdite si aumenta in questo modo l efficienza e l affidabilit della macchina Lo svantaggio dell usare i magneti permanenti risulta nella impossibilit di potere regolare direttamente il campo magnetico prodotto da questi e nella eventualit che avvenga la smagnetizzazione reversibile o irreversibile dei magneti permanenti a causa del campo smagnetizzante prodotto da una corrente di reazione di armatura troppo intensa oppure di un aumento eccessivo della temperatura di lavoro dei magneti La disponibilit di magneti permanenti alle terre rare ha reso possibile un sensibile miglioramento delle caratteristiche magnetiche quali una migliore protezione rispetto alla smagnetizzazione per campi smagnetizzanti ed una maggiore densit di energia con il conseguente aumento del rapporto potenza peso della macchina mentre ha comportato un peggioramento dal punto di vista della smagnetizzazione per aumento della temperatura In ultimo occorre cons
121. e emissioni provenienti dal proprio impianto Articolo 29 Forza maggiore 1 Nel periodo di cui all articolo 11 paragrafo 1 gli Stati membri possono chiedere alla Commissione che a determinati impianti siano assegnate emissioni aggiuntive per cause di forza maggiore La Commissione determina la fondatezza della forza maggiore e se questa viene dimostrata autorizza lo Stato membro ad assegnare emissioni aggiuntive non trasferibili agli operatori di tali impianti 2 Entro il 31 dicembre 2003 la Commissione fatte salve le disposizioni del trattato definisce gli orientamenti volti a illustrare le circostanze in cui dimostrata la forza maggiore Articolo 30 Riesame e sviluppi ulteriori 1 Sulla base dei progressi realizzati nel monitoraggio delle emissioni dei gas a effetto serra la Commissione pu presentare al Parlamento europeo ed al Consiglio entro il 31 dicembre 2004 una proposta intesa a modificare l allegato I per includervi altre attivit ed emissioni di altri gas a effetto serra elencati nell allegato II 2 Sulla base dell esperienza acquisita nell applicazione della presente direttiva e dei progressi realizzati nel monitoraggio delle emissioni dei gas a effetto serra e tenuto conto degli sviluppi registrati a livello internazionale la Commissione redige un rapporto sull applicazione della presente direttiva riguardante quanto segue a il modo e l opportunit di modificare l allegato I allo scopo di includervi altri importan
122. e flusso di statore stabilisce che in ogni settore vengano selezionati sempre i vettori tensione Fig 7 2 2 2 Settori del piano complesso vettori tensione e traiettoria del flusso di statore appartenenti ai due settori successivi a quello in cui si trova il flusso Questo garantisce al convertitore di effettuare il minor numero di commutazioni principali infatti vengono messe in gioco sempre due sole commutazioni per volta limitando dunque le perdite per commutazione e gli eccessivi oneri termici a vantaggio del dimensionamento del dissipatore e aumentando la vita media delle valvole Il confinamento del vettore flusso di statore all interno di una corona circolare garantisce un contenuto armonico dello stesso decisamente inferiore rispetto a quello fornito dal regolatore DSC Col miglioramento della forma d onda del flusso migliora la forma d onda delle correnti di statore e con essa diminuiscono le perdite Joule e le perdite per correnti parassite per contro aumentano le perdite per commutazione dovute all utilizzo di valvole aventi necessariamente frequenze di commutazione elevate Il controllo della coppia avviene secondo le medesime modalit viste per il controllo DSC arrestando o facendo avanzare il vettore flusso di statore in modo da confinare la coppia in una determinata Fig 7 2 2 3 Comparatore di coppia banda Il comparatore di livello simile a quello visto per il flusso ma preve
123. e 1 1000 3 2 Compatibilit elettromagnetica e 1 1000 3 4 Compatibilit elettromagnetica e IEEE 519 IEEE Procedure consigliate e requisiti per il controllo delle armoniche negli azionamenti elettrici I paesi dello Spazio Economico Europeo SEE hanno concordato alcuni requisiti normativi minimi comuni al fine di assicurare la libera circolazione dei prodotti all interno del SEE La marcatura CE indica che il prodotto conforme alle direttive valide per lo stesso Le direttive stabiliscono i principi da seguire Le normative specificano i requisiti che devono essere assicurati La norma di prodotto EMC per gli azionamenti elettrici a velocit variabile la norma EN61800 3 La conformit ai requisiti di tale norma la condizione minima perch sia consentita la libera circolazione di convertitori elettronici dei potenza all interno del SEE La norma EN61800 3 stabilisce che il produttore tenuto a fornire nell ambito della documentazione dell azionamento elettrico su richiesta il livello delle armoniche di corrente alle condizioni nominali in percentuale sulla corrente fondamentale nominale in corrispondenza della porta di potenza I valori di riferimento dovranno essere calcolati per ciascun ordine almeno fino alla 258 E opportuno valutare la distorsione armonica di corrente totale valori fino al 40 compreso e la relativa distorsione armonica parziale del componente ad alta frequenza valori dal 14 al 40 com
124. e con i maggiori produttori Inoltre l inverter va visto nel contesto di un impianto elettrico L unit va quasi sempre posizionata esternamente alla macchina che deve controllare in un quadro elettrico dedicato Un analisi di questo tipo potrebbe per portare a Fig 7 1 1 1 Quadro elettrico con la presenza di inverter valutazioni sbagliate L analisi tecnico economica deve essere fatta considerando l investimento da un punto di vista dinamico In pratica bisogna considerare ad esempio il risparmio energetico che si ottiene con l utilizzo di un inverter in luogo di un impianto tradizionale a portata costante e valutare il tempo di rientro dell investimento fatto ipotizzando la vita dell impianto Un altro aspetto da tenere attentamente in considerazione la presenza di armoniche di tensione che il motore assorbe oltre alla tensione richiesta Le armoniche si generano per il fatto che la tensione di uscita non segue un onda perfettamente sinusoidale in quanto l inverter nel suo insieme considerato un carico non lineare Dal punto di vista matematico una forma d onda non sinusoidale si pu considerare come somma di pi funzioni d onda sinusoidali 98 CAPITOLO 7 CONVERTITORI si pensi alla serie di Fourier composta da una principale fondamentale e una serie con frequenze multiple della prima chiamate appunto armoniche La presenza nel circuito di armoniche essere
125. e elettrico superconduttore x Per capirne il motivo sufficiente dire che nelle attuali linee aeree circa il 10 dell energia elettrica trasportata viene persa e che una quantit ancora maggiore di energia viene persa durante i suoi processi di conversione Nonostante la tecnologia di fabbricazione di cavi superconduttori a bassa temperatura abbia gi da tempo raggiunto un alto grado di maturazione e fatta eccezione per alcune applicazioni nel campo della medicina diagnostica nelle apparecchiature utilizzate per la risonanza magnetica nucleare o della ricerca scientifica acceleratori di particelle le applicazioni sopraccitate sono ancora poco diffuse essendo esse da un punto di vista economico non ancora sufficientemente interessanti La causa risiede nel fatto che gli investimenti e le spese necessarie al raffreddamento dei superconduttori sono ampiamente superiori ai benefici che si possono trarre a livello ad esempio di risparmio energetico e guadagni di efficienza Le proporzioni appena descritte potrebbero per rapidamente capovolgersi nel momento in cui si riuscir a produrre cavi superconduttori ad alta temperatura di lunghezza e qualit sufficienti da soddisfare le esigenze dell industria Si potrebbero citare ancora molte altre possibili applicazioni della superconduttivit ma le poche citate comunque riescono gi da sole a rendere l idea dell enorme potenziale tecnologico che l umanit ha a portata di mano ma che fors
126. e nelle modalit di attuazione riguardano le seguenti categorie di intervento illuminazione degli edifici e dei luoghi di lavoro motorizzazioni efficienti azionamenti a velocit variabile cogenerazione ad alto rendimento cui si aggiungono nello scenario 2020 significativi interventi per la riduzione dei consumi dei forni elettrici ad arco in siderurgia e risparmi di calore nei settori della Chimica del Vetro e Ceramica e della Carta In questo caso le misure considerate corrispondono alle disposizioni previste dalla Direttiva 92 75 CEE EUP per l illuminazione dalla Direttiva 2004 8 CE per la cogenerazione e all accordo volontario del 1999 fra UE e associazione CEMEP per i motori efficienti 24 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI Risparmi Risparmi al 2016 al 2020 Azioni aggiuntive rispetto al PAEE 2016 GWh a GWh a ENERGIA ELETTRICA Adozione di frigoriferi e congelatori efficienti A e A Dal 2017 sono installati solo apparecchi A consumi ridotti del 30 ca Adozione di lavastoviglie in classe superiorea alla A Dal 2017 sono installati solo apparecchi con consumo ridotto del 15 adozione di lavabiancheria in classe A Entro il 2020 4 CFL per abitazione una in pi rispetto alle 3 previste al 2016 Eliminazione scaldacqua standard dal 2017 il 70 degli scaldacqua HE a fine vita sostituito con apparecchi solari PdC Aumento delle efficienze degli impianti di condizionamento autonomi EER gt 3 3 e maggiore i
127. e ora un ipotesi di crescita economica media leggermente negativa per l intero periodo 2008 2012 con una significativa riduzione del valore aggiunto industriale Dopo il 2012 lo scenario di riferimento rivisto torna a utilizzare le ipotesi di crescita simili a quelle dello scenario precedente con una crescita media annua dell 1 5 circa si tratta di stime piuttosto conservative coerenti con le tendenze settoriali degli ultimi due decenni che adottano una visione prudente basata sulla considerazione che negli ultimi due decenni l Italia cresciuta sempre meno della media europea Il principale elemento di rilievo dello scenario di riferimento aggiornato al 2009 riguarda l impatto che la crisi economica pu avere sulle emissioni del sistema energetico italiano il semplice aggiornamento della crescita economica per il periodo 2008 2012 determina un abbassamento dell intera curva delle emissioni tendenziali di CO vedi di nuovo figura 2 3 1 Una possibile conseguenza di rilievo dell abbassamento della curva delle emissioni tendenziali per che all orizzonte 2020 si riduce la distanza di queste rispetto agli obiettivi europei di riduzione per un valore pari a poco pi di 20 Mt di dalle 19 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI 492 Mt del 2005 lo scenario di riferimento 2008 prevede per il 2020 una crescita del 6 5 lo scenario aggiornato una riduzione di quasi il 5 e il gap rispetto all obiettivo si riduce amp
128. e portata e prevalenza delle tre applicazioni Pensando quindi che i due ventilatori possano operare all 85 della portata nominale e che le pompe possano modulare la portata in continuo dal 60 al 100 della nominale stato possibile ricavare una stima del consumo attuale e di quello ottenibile dall introduzione di inverter CODICE CONSUMO ATTUALE CONSUMO CON RISPARMIO APPLICAZIONE STIMATO kWh INVERTER STIMATO OTTENIBILE STIMATO kWh kwh 327 068 272 132 54 936 a 245 301 204 099 41 202 C 627 169 500 516 126 653 Tab 9 5 2 Consumo annuale di energia elettrica attuale e stimato 151 CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO Ponendo un costo dell energia a 0 11 kWh ed ipotizzando un costo budgetario per l acquisto dell inverter possibile ricavare i tempi di payback il risparmio annuo in bolletta e I NPV a 5 anni dell investimento CODICE COSTO RISPARMIO PAYBACK APPLICAZIONE INVESTIMENTO ANNUO ANNI 10 000 6 043 1 7 9 5 3 Riepilogo dei costi dell investimento del risparmio ottenibile in bolletta e dei tempi di payback Dai valori indicati nelle precedenti tabelle quindi possibile ricavare una tabella riepilogativa che riporti i risparmi ottenibili nel momento in cui si realizzassero tutti e tre gli interventi Costo budgettario investimento 38 000 NPV a 5 anni 68 103 Tempo di payback 1 6
129. e richiedono sempre circuiti elettronici per il pilotaggio in genere di tipo digitale anche se ci pu non essere considerato sempre come uno svantaggio e rotazione angolare corrispondente ad un passo fissa e il funzionamento a scatti pu dar luogo a vibrazioni in particolare ai bassi regimi e con le tecniche di pilotaggio pi semplici e il rendimento basso e in genere la potenza meccanica piccola e le prestazioni dinamiche sono intrinsecamente limitate difficolt a raggiungere velocit di rotazione elevate possibilit di sovraoscillazioni scarsa capacit di movimentare carichi di elevata inerzia carichi ad elevato attrito possono aumentare l errore di posizione se il controllo ad anello aperto 61 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI e hanno un costo elevato relativamente ad altri tipi di motore con analoghe prestazioni Da tutto ci riusciamo a dedurre che motore passo passo deve essere utilizzato solamente per applicazioni che lo richiedano in quanto rendimenti e costi di tali macchine sono sensibilmente peggiori di altre tipologie 5 6 2 Motori lineari Si definisce motore lineare la struttura che si ottiene immaginando di tagliare lungo una generatrice e di sviluppare in piano una macchina elettrica rotante figura 5 6 2 1 Fig 5 6 2 1 Un motore lineare puo essere assimilato ad una macchina rotante tagliata lungo una generatrice e sviluppata in un piano A prima vista sembr
130. e solo per poco ancora gli sfugge e degli influssi che esso una volta afferrato potrebbe avere sulla nostra vita quotidiana sul modo di esercitare le nostre attivit sul nostro modo di comunicare e di viaggiare Sulla superconduttivit molto gi stato scoperto Ma molto rimane ancora da scoprire dunque difficile e forse ancora un poco prematuro disegnare scenari e fare pronostici precisi per il futuro Una cosa la si pu comunque affermare senza correre il rischio di essere clamorosamente smentiti quella dei superconduttori una tecnologia chiave una tecnologia che nel prossimo secolo contribuir parecchio a modellare il nostro futuro 86 CAPITOLO 7 CONVERTITORI CAPITOLO 7 CONVERTITORI 7 1 INVERTER VETTORIALI L inverter vettoriale per il controllo dei motori asincroni trifasi ha praticamente reso quasi identiche le caratteristiche di un motore AC con un motore DC a collettore Negli inverter tradizionali detti anche scalari la stabilit della velocit non pu essere assicurata in quanto dipende dalla coppia del carico Negli inverter vettoriali invece grazie a microprocessori ad elevata velocit che hanno in memoria un modello sofisticato del motore ad induzione si ottiene un sistema efficace per il Fig 7 1 1 Inverter di produzione controllo della coppia e della velocit come nel ABB motore DC Nel motore DC il controllo di coppia e velocit si attua con le correnti di eccitazione e di
131. eattanze da ottimi risultati specie in ambienti industriali Le tipologie delle reattanze richieste sono indicate nei manuali dei convertitori Le induttanze di linea devono essere interposte tra il filtro EMC ed il driver Il filtro EMC non deve essere mai interposto tra le reattanze ed il driver Se esiste un trasformatore autotrasformatore di adattamento il filtro EMC in genere sempre a monte dalla parte della rete Se viene inserito a valle deve poi seguire la relativa reattanza possibile osservare come agisce una reattanza induttiva di linea 12 5 A div 2 5ms div 200 V div 2 5 ms div nelle figure 7 3 3 1 7 3 3 2 7 3 3 3 e 7 3 3 3 115 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Tensione 50 Hz Fig 7 3 3 1 Andamento di Fig 7 3 3 2 Andamento tensione e corrente senza di tensione e corrente reattanza di linea con reattanza di linea 1 Fig 7 3 3 3 Andamento di Fig 7 3 3 4 Andamento di tensione e corrente con tensione e corrente con reattanza di linea 2 reattanza di linea 4 In fig 7 3 3 1 la tensione di ingresso ha disturbi ad alta frequenza sovrapposti che giungono alla rete La corrente ha picchi elevati e brevi periodi di conduzione Con l inserimento di una reattanza con impedenza di ingresso che crei una caduta di tensione dal 1 al 4 del valore nominale di linea la tensione rimane invariata ma il valore massimo della corrente si ridotto del 40 60 La componente armonica diminuita e la potenza reat
132. egli articoli 5 e 6 e impianto un unit tecnica permanente in cui sono svolte una o pi attivit elencate nell allegato I e altre attivit direttamente associate che hanno un collegamento tecnico con le attivit svolte in tale sito e che potrebbero incidere sulle emissioni e sull inquinamento f gestore la persona che gestisce o controlla un impianto o se previsto dalla normativa nazionale alla quale stato delegato un potere economico determinante per quanto riguarda l esercizio tecnico del medesimo persona qualsiasi persona fisica o giuridica h nuovo entrante l impianto che esercita una o pi attivit indicate nell allegato I che ha ottenuto un autorizzazione ad emettere gas a effetto serra o un aggiornamento della sua autorizzazione ad emettere gas a effetto serra a motivo di modifiche alla natura o al funzionamento dell impianto o suoi ampliamenti a seguito della notifica alla Commissionedel piano nazionale di assegnazione 1 pubblico una o pi persone nonch secondo la normativa o la prassi nazionale le associazioni le organizzazioni gruppi di persone j tonnellata di biossido di carbonio equivalente una tonnellata metrica di biossido di carbonio una quantit di qualsiasi altro gas a effetto serra elencato nell allegato II che abbia un equivalente potenziale di riscaldamento planetario Articolo 4 Autorizzazione ad emettere gas a effetto serra Gli Stati membri provvedono
133. el paragrafo 3 3 Gli Stati membri provvedono affinch entro il 30 aprile di ogni anno il gestore di ciascun impianto restituisca un numero di quote di emissioni pari alle emissioni totali di tale impianto nel corso dell anno civile precedente come verificato a norma dell articolo 15 e che tali quote vengano successivamente cancellate 4 Gli Stati membri adottano i provvedimenti necessari per garantire che le quote di emissioni vengano cancellate in qualsiasi momento a richiesta della persona che le detiene Articolo 13 Validit delle quote Le quote sono valide per le emissioni prodotte durante il periodo di cui all articolo 11 paragrafo 1 paragrafo 2 per il quale sono rilasciate 2 Quattro mesi dopo l inizio del primo quinquennio di cui all articolo 11 paragrafo 2 l autorit competente cancella le quote che non sono pi valide e che non sono state restituite e cancellate ai sensi dell articolo 12 paragrafo 3 Gli Stati membri possono rilasciare quote di emissioni per il periodo in corso a persone le cui quote di emissioni siano state cancellate a norma del primo comma 3 Quattro mesi dopo l inizio di ciascun quinquennio successivo di cui all articolo 11 paragrafo 2 l autorit competente cancella le quote che non sono pi valide e che non sono state restituite e cancellate ai sensi dell articolo 12 paragrafo 3 Gli Stati membri rilasciano quote di emissioni per il periodo in corso a persone le cui quote di emissioni siano
134. emissione calcolato per gli impianti dei gestori in deroga all articolo 11 b che sar responsabile della restituzione di quote di emissione uguali al totale delle emissioni degli impianti del raggruppamento in deroga all articolo 6 paragrafo 2 lettera e e all articolo 12 paragrafo 3 e c al quale non sar permesso di effettuare ulteriori trasferimenti se la comunicazione di un gestore non sar stata riconosciuta conforme ai sensi dell articolo 15 secondo comma 4 L amministratore fiduciario soggetto alle sanzioni previste per la violazione dei requisiti di restituzione di quote di emissioni sufficienti per coprire le emissioni totali degli impianti del raggruppamento in deroga all articolo 16 paragrafi 2 3 e 4 5 Uno Stato membro che desideri autorizzare la costituzione di uno o pi raggruppamenti presenta alla Commissione la richiesta di cui al paragrafo 2 Fatto salvo il trattato la Commissione pu respingere entro tre mesi dal ricevimento una richiesta che non soddisfa i requisiti della presente direttiva Una decisione in tal senso motivata In caso di rigetto della richiesta lo Stato membro pu autorizzare la costituzione del raggruppamento soltanto se le modifiche proposte sono accettate dalla Commissione 6 Qualora l amministratore fiduciario non rispetti le sanzioni di cui al paragrafo 4 ciascun gestore di un impianto del raggruppamento responsabile ai sensi dell articolo 12 paragrafo 3 e dell articolo 16 per l
135. emissioni dell anno civile seguente 4 Durante il triennio che ha inizio il 10 gennaio 2005 per ogni tonnellata di biossido di carbonio equivalente emessa da un impianto per il quale il gestore non ha restituito le quote di emissione gli Stati membri applicano un ammenda di livello inferiore per le emissioni in eccesso pari a 40 EUR Il pagamento dell ammenda per le emissioni in eccesso non dispensa il gestore dall obbligo di restituire un numero di quote di emissioni corrispondente a tali emissioni in eccesso all atto della restituzione delle quote relative alle emissioni dell anno civile seguente Articolo 17 Accesso all informazione Le decisioni sull assegnazione di quote e le comunicazioni delle emissioni previste dalle autorizzazioni ad emettere gas a effetto serra e detenute dall autorit competente sono messe a disposizione del pubblico da tale autorit entro i limiti di cui all articolo 3 paragrafo 3 e all articolo 4 della direttiva 2003 4 CE Articolo 18 Autorit competente Gli Stati membri prendono le opportune disposizioni amministrative compresa la designazione di una o pi autorit competenti ai fini dell attuazione delle disposizioni della presente direttiva Qualora sia designata pi di un autorit competente le attivit che tali autorit svolgono ai sensi della presente direttiva devono essere coordinate Articolo 19 Registri 1 Gli Stati membri provvedono ad istituire e conservare un registro per assicurare l a
136. emperatura ambiente La massima temperatura ammessa per il cavo quella che consente una durata di vita accettabile per il tipo di isolante usato Dall equazione di equilibrio termico si perviene alla formula che permette di ricavare la portata T I prado a r 135 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI dove Tis la temperatura massima ammessa per l isolante la temperatura ambiente e S la superficie disperdente del e la resistivit del rame alla temperatura Tis e d il diametro del del conduttore e diametro del e K il coefficiente di trasmittanza termica globale che dipende fortemente dal tipo di posa E questo un valore di difficile determinazione teorica ed per questo motivo si forniscono tabelle di portata per i vari tipi di cavo e per ogni sezione nelle diverse condizioni di posa L utilizzo di inverter e motori in media tensione in bassa tensione comporta rilevanti differenze sulle sezioni dei cavi necessarie Nella tabella 5 5 1 si sono gi evidenziati i diversi assorbimenti dei motori alimentati con tensioni diverse sicuramente da tale punto di vista le macchine in M T hanno un evidente vantaggio Nelle tabelle seguenti possibile osservare le portate di corrente di cavi in B T e in M T TIPOLOGIA DEL CAVO A B unipolare Cavi multipolari e prolunghe per multipolari e prolunghe Cavi multipolari gomma esclusi I
137. endimento con le stesse specifiche perch un motore ad alta efficienza funziona con un minor scorrimento e quindi con maggiore velocit con la conseguenza di un maggiore assorbimento di potenza Per effettuare un azione sostitutiva in modo corretto bisogna quindi ricalcolare le specifiche del motore ad alta efficienza rispetto al carico compito non sempre gradito da chi deve decidere in fretta la sostituzione dei motori 156 CONCLUSIONI Per quanto concerne l installazione dei variatori di velocit vi sono altre difficolt tecniche alcune peraltro ovviabili con semplici misure e i convertitori possono generare armoniche in rete e danneggiare altri apparecchi sensibili ad esse e le variazioni di tensione generate dall inverter possono ridurre la vita di certi motori di vecchia concezione e taluni tipi di inverter hanno fama di scarsa affidabilit e i motori devono essere adattati al variatore di velocit Ci non sempre possibile per i motori esistenti che vanno quindi pure sostituiti anche se ben funzionanti e la messa a punto commissioning di certi convertitori pu essere assai lunga e complicata anche se i produttori cercano di migliorare e semplificare questa procedura e il costo della fase di commissioning e di controllo di collaudo pu portare a lievitare i costi in modo inaccettabile e soprattutto manca troppo spesso un adeguata conoscenza degli inverter e di tutte le loro caratteristiche tecniche d inserim
138. ene attraverso la massa di un corpo La quantit di calore AW trasmessa nel tempo At tra due punti aventi differenza di temperatura attraverso la sezione A direttamente proporzionale ai termini suddetti e inversamente proporzionale alla distanza d tra i due punti Essa inoltre dipendente dal tipo di materiale secondo il coefficiente di conducibilit termica W K m ed quindi data da AW K A At A La potenza termica trasmessa risulta 2 AW ed a E _K A A A d d I metalli sono buoni conduttori di calore e hanno un elevato valore di conducibilit termica i materiali isolanti sono caratterizzati da piccoli valori di K se attimo im esito son Tab 8 2 2 1 valori di K di metalli conduttori e materiali isolanti 134 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI In base all analogia con i sistemi elettrici Conduttanza termica ace d L irraggiamento invece la trasmissione del calore a mezzo di onde elettromagnetiche la convezione avviene invece tramite i moti convettivi dei fluidi originati dalla diminuzione di peso specifico causata dal riscaldamento e dal conseguente moto ascensionale del fluido caldo Il calore AW che viene ceduto da un corpo per irraggiamento e convezione proporzionale alla differenza di temperatura tra corpo e ambiente alla superficie di scambio termico A e all intervallo di tempo considerato At esso inoltre dipendente dal coefficiente globale
139. ent System EnMS proposto dalla norma EN 16001 consente alle organizzazioni di sviluppare e implementare politiche e obiettivi che prendano adeguatamente in considerazione la problematica relativa al consumo energetico EN 16001 sollecita lo sviluppo di una politica energetica partendo dall identificazione dei consumi energetici passati presenti e futuri fino all adozione di un piano di monitoraggio Dalla comparazione e analisi dei consumi si possono ottenere informazioni utili per mettere in atto piani di miglioramento dell efficienza energetica con conseguente riduzione dei costi per l energia EN 16001 non descrive nel dettaglio la modalit con cui le attivit operative aziendali devono essere condotte bens identifica il quadro di riferimento framework che consente di avere un sistema di gestione energetico efficace Inoltre anzich suggerire una vasta gamma di soluzioni tecniche da adottare nelle 39 CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA aree di maggiore consumo preferisce sollecitare un vero e proprio cambiamento delle abitudini individuali e collettive al fine di integrare considerazioni di efficienza energetica nei processi decisionali quotidiani 4 2 1 La struttura EN 16001 uno standard Europeo che si basa su una metodologia consolidata nota come PDCA Plan Do Check Act I requisiti necessari per implementare lo standard includono e Plan identificare aspetti energetici e obblighi legali s
140. enti che interessano i conduttori di potenza stessi In particolare relativamente all isolante due problemi devono essere considerati e il cedimento dell isolante e l invecchiamento dell isolante Nei cavi utilizzati in bassa tensione a causa del cedimento dell isolante che si determina per problemi termici ma anche meccanici o chimici si possono stabilire deboli correnti di dispersione tra fase fase o fase terra Questo evolvendosi nel tempo pu aumentare d intensit innescando un arco probabile causa d innesco d incendio L invecchiamento dell isolante strettamente legato ai valori di sovraccarico ai quali sottoposto e quindi alla temperatura che il cavo assume durante la sua vita ad esempio nei cavi in PVC una corrente pari a 10 volte la portata del cavo provoca la perdita di un millesimo di vita del cavo se permane per un tempo compreso tra 3 e 50 5 opportuno sottolineare che la temperatura di esercizio dell isolante va considerata pari a quella del conduttore essendo egli stesso a stretto contatto Fissato il tipo di materiale isolante e il valore minimo della durata utile dello stesso tipicamente 25 30 anni per ogni tipo di isolante di conseguenza per ogni tipo di cavo rimane fissato un valore massimo della temperatura del conduttore detta temperatura massima di servizio del conduttore nel caso di PVC essa vale 70 C nel caso di EPR e di XLPE essa vale 90 C Generalmente a ciascun condut
141. ento e di funzionamento da parte degli utilizzatori I variatori di velocit non sono semplici apparecchi che si comprano e si mettono in marcia ma richiedono un adeguato supporto informativo e di servizio che i possibili utilizzatori non sempre sono disposti a pagare Anche se il tempo di payback breve il tempo e lo sforzo di apprendimento per la scelta di un inverter adatto alla situazione particolare sono giudicati inaccettabili per i decisori che preferiscono ripiegare sulle soluzioni standard Le potenzialit di risparmio energetico nel campo dei sistemi azionati dai motori elettrici quindi di gran lunga il pi importante fra i vari giacimenti di risparmio disponibili Se le potenzialit tecniche ed economiche sono notevoli tuttavia gli ostacoli dovuti sia alle logiche interne alle aziende che alla struttura del mercato spesso riducono considerevolmente queste potenzialit Azioni e programmi volti a superare questi ostacoli sono quindi assolutamente indispensabili affinch questo potenziale sia sfruttato Troppe piccole e medie industrie ignorano le possibilit e la convenienza ad attivare programmi d efficienza energetica nei loro stabilimenti V quindi la necessit di predisporre tutta una serie di programmi incentivazioni azioni informative e formative onde poter diffondere l efficienza energetica anche in questo campo sinora abbastanza trascurato 157 CONCLUSIONI 158 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 C
142. ergia viene invece un contributo all abbattimento delle emissioni di CO pari a circa 1 5 della riduzione corrispondente all incremento di efficienza negli usi finali A tutto cid si aggiunge infine il potenziale contributo rilevante delle opzioni di riduzione della domanda di servizi energetici che implicano cambiamenti nei modelli di uso dell energia da parte dei consumatori 2 5 1 Il piano d azione per l Efficienza Energetica esteso al 2020 La task force sull efficienza energetica istituita dal Ministero dello Sviluppo Economico che si occupata della preparazione del Piano d azione dell Efficienza Energetica Italiano presentato a settembre 2007 descrive gli orientamenti che il Governo ha gi intrapreso ed intende proseguire per centrare l obiettivo previsto dalla direttiva 9 6 di risparmio energetico entro il 2016 circa 11 Mtep Queste valutazioni sono state estese al 2020 in occasione dell elaborazione degli scenari di accelerazione tecnologica dell Enea Secondo lo schema fornito dalla Commissione UE il documento si articola in 5 sezioni corrispondenti al settore residenziale terziario industriale non ETS trasporti e pubblico per ciascun settore stato richiesto di descrivere un certo numero di misure da adottare per ridurre i consumi ad es motori inverter impiegati consumi per illuminazione consumi per apparecchiature ecc Nella tabella 2 5 1 1 sono sinteticamente riportate tutte le misure proposte e le
143. erimento rifiuti pericolosi e Raffinerie di olio minerale Forni a carbone e Metalli Ferrosi produzione e processo Minerali metalliferi Produzione di ferro and acciaio e Industria dei minerali Cemento Calce Vetro Ceramica Pasta carta Carta e cartone con capacit di produzione superiore a 20 t g 28 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING Il campo di attuazione della Direttiva sar gradualmente esteso in modo da includere altre attivit e settori quali il chimico l alluminio ed i trasporti anche prevista l estensione della Direttiva a tutti i sei gas effetto serra oltre alla 3 2 GESTIONE ANNUALE DELLE EMISSIONI Ogni azienda che ricade nei vincoli normativi sopra descritti viene ad ogni anno solare attribuita di uno specifico quantitativo di tonnellate di CO autorizzate da emettere AI termine di ogni anno solare le emissioni effettivamente prodotte devono assicurare il pareggio con quelle autorizzate Chi ha rilasciato pi emissioni rispetto alle quote possedute pu comprare quote mancanti con accordi bilaterali o su mercati organizzati Tale meccanismo fondato su un regime di controllo delle emissioni rilasciate che debbono essere comunicate ad una Autorit Nazionale in modo trasparente completo e verificabile attraverso la redazione di un Bilancio Annuale A garanzia della corretta raccolta e presentazione dei dati di bilancio delle quote emesse l art 15 dell
144. esercizio Inoltre se Up tensione nominale d isolamento verso terra tra ogni conduttore e massa U tensione nominale d isolamento tra le fasi non definibile per i cavi unipolari All aumentare del valore nominale della tensione d esercizio occorre scegliere cavi con tensioni di isolamento sempre pi elevate Esiste quindi una corrispondenza tra le tensioni e la tensione nominale del sistema e Portata la massima corrente che pu circolare in ogni conduttore senza che la temperatura superi quella ammissibile dall isolante generalmente viene indicata con I ed riferita al funzionamento in regime permanente e Temperatura di servizio temperatura ammissibile in esercizio temperatura stabilita dalla normativa in base al tipo di isolante il suo valore uno dei fattori che determina la portata dei cavi tra 60 e 105 e Temperatura massima in corto circuito la massima temperatura sopportabile dal cavo in presenza di corto circuito e dipendente dal tipo di isolante tra 150 e 3509 e Propagazione della fiamma e dell incendio e Resistenza al fuoco e Emissione di gas e fumi 130 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI I conduttori presenti in un cavo quando sono percorsi da corrente sono sede di dissipazioni di potenza per effetto Joule tali dissipazioni avvengono non soltanto nei conduttori di potenza veri e propri ma anche in tutte le altre parti metalliche del cavo per effetto di induzione da parte delle corr
145. forza di avanzamento Fy Fig 5 6 2 8 Campo di sovraccarico disponibile dei motori lineari Siemens 1FN3 FORNZA DI SPINTA YELOCITA MASSIMA CORRENTE CORRENTE POTENZA NOMINALE MASSIMA Fn Fmax iN Vmax per Fmax Vmax per Fn imymin 770 126 234 4 5 1530 110 201 2300 163 292 16 9 3060 109 200 15 9 1470 129 230 8 1 2940 127 228 16 2 4400 144 257 27 3 5870 109 196 28 4 4400 153 271 28 4 6600 152 270 42 5 8810 106 190 40 8 5870 112 200 i 59 6 19 1 Tab 5 6 2 1 Dati caratteristici dei motori lineari Siemens 1FN3 tipo standard esecuzione per carico continuativo raffreddamento a acqua 28 4 69 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI 5 6 3 Motori brushless La macchina brushless a magneti permanenti dal punto di vista costruttivo pu essere sostanzialmente vista come una macchina sincrona nella quale sia stato sostituito all avvolgimento di eccitazione disposto come noto sul rotore un insieme di magneti permanenti in grado di instaurare al traferro un campo magnetico del tutto simile a quello prodotto dall avvolgimento di eccitazione L aggettivo brushless senza spazzole deriva appunto dal fatto che non essendoci un avvolgimento Fig 5 6 3 1 Schema motore brushless di eccitazi
146. gah 1000 dove mV A m il coefficiente che tiene conto della caduta di tensione del da cui infine possibile calcolare la caduta di tensione percentuale Av 100 V Risulta immediato quindi comprendere l utilizzo della media tensione permetta di avere lunghezze maggiori dei cavi senza che emergano problemi di caduta di tensione 8 4 STRUTTURA DEI CAVI DI MEDIA TENSIONE PI DIFFUSI 8 4 1 Cavo unipolare schermato una elaborazione della versione di bassa tensione con l aggiunta del semiconduttore sia sul conduttore che sull isolante primario e dello schermo fisico SCHERMO METALUCO ISOLANTE PRIMARIO Le versioni pi ricorrenti tengono GUAINA ISOLANTE PRIMARIO conto di semiconduttori nastriformi me CONTR imbevuti di sostanze che si depositano anche sull isolante di tipo estruso riportati SCHERMO METALLICO SEMICONDUTTORE direttamente durante il processo di Fig 8 4 1 1 Cavo unipolare schermato formazione del cavo 8 4 2 Cavo tripolare schermato Rappresenta l unione di tre cavi unipolari sprovvisti della guaina protettiva in PVC e costituenti un complesso tripolare I riempitivi consentono l arrotondamento del sistema ed una pi agevole applicazione della guaina esterna Per la rimozione dello schermo elettrico di questi cavi opportuno tenere presente i seguenti punti CONDUTTORE ISOLANTE PRIMARIO GU
147. gente sia sinusoidale monofrequenziale e che ogni eventuale segnale transitorio sia estinto In queste circostanze possibile risolvere l equazione delle linee nel dominio della frequenza ossia in termini di fasori associati alle tensioni ed alle correnti lungo la linea Indicati infatti rispettivamente con V z ed I z tali fasori che quindi descrivono l andamento spaziale ma anche temporale della tensione e della corrente lungo la linea si trova che essi sono dati dalle seguenti equazioni V 2 V e e V ere I z V ag ereit Ze Ze Le quantit V e sono costanti in generale complesse ed il loro valore pu essere determinato solo dopo aver specificato la sorgente ed il carico connessi alla linea si tratta cio di fissare le condizioni al contorno del problema Il parametro a la cosiddetta costante di attenuazione associata alle perdite lungo la linea ossia alle perdite sia nei conduttori sia nel mezzo circostante In assenza di perdite risulta evidentemente 0 La costante asi misura in neper m Il parametro invece la costante di fase essa esprime la variazione di fase subita nel suo propagarsi lungo la linea Si misura in rad m Le equazioni prima riportate si possono anche riscrivere nella forma seguente V z V z V 2 I z Va lt lt dove si sono fatte le seguenti due supposizioni 2 fe Questo per evidenziare che V z un
148. he alle spese sostenute entro il 31 dicembre 2010 Visto il decreto del Ministro dello sviluppo economico di concerto con il Ministro dell economia e delle finanze 19 febbraio 2007 recante disposizioni in materia di detrazioni per le spese sostenute per l acquisto e l installazione di motori ad elevata efficienza e variatori di velocita inverter di cui all art 1 commi 358 e 359 della legge finanziaria 2007 Visto il testo unico delle imposte sui redditi approvato con decreto del Presidente della Repubblica 22 dicembre 1986 n 917 Visto il decreto del Presidente della Repubblica 29 settembre 1973 n 600 recante disposizioni comuni in materia di accertamento delle imposte sui redditi Visti gli articoli 2 e 23 del decreto legislativo 30 luglio 1999 n 300 e successive modificazioni concernenti l istituzione del Ministero dell economia e delle finanze ed il relativo trasferimento di funzioni gia attribuite al Ministero delle finanze Visto l art 57 del decreto legislativo 30 luglio 1999 n 300 e successive modificazioni che ha istituito le Agenzie fiscali Visti i decreti del Ministro delle attivita produttive di concerto con il Ministro dell ambiente e della tutela del territorio 20 luglio 2004 recanti rispettivamente nuova individuazione degli obiettivi quantitativi per l incremento dell efficienza energetica negli usi finali di energia ai sensi dell art 9 comma 1 del decreto legislativo 16 marzo 1999 n 79 e nuova individuazi
149. he per ridurre i costi ed aumentare la competitivit industriale Una valutazione pi puntuale degli interventi per la riduzione delle emissioni si ricava dall indicatore rappresentato dal costo per ogni unit di abbattimento della CO 2 Le curve di costo di abbattimento delle emissioni hanno avuto di recente una rinnovata attenzione dimostrata da lavori di analisi come quelli relativi alle curve di costo di abbattimento a livello globale contenute rapporto di valutazione dell IPCC 2007 e le curve di costo elaborate dalla McKinsey sia a livello globale che per alcuni singoli paesi 2007 20 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI 2008 2009 tra i quali l Italia in collaborazione con numerose societ e organizzazioni del settore per l Italia l ENEL Le curve di abbattimento elaborate dall ufficio studi dell ENEA per il sistema energetico italiano mediante il modello Markal Italia sono la prima valutazione di questo genere condotta per il nostro paese mediante una cosiddetta analisi di sistema Contributo alla riduzione di CO Usi finali dell energia Efficienza energetica edifici residenziale e terziario Efficienza energetica nell industria Efficienza del parco veicoli e cambiamento modale nel trasporto gt 10 passeggeri e merci Biocombustibili 10 Solare termico e altre rinnovabili per usi es 5 5 termici Settore energetico Incremento efficienza parco es oe i 10
150. he provochino livelli inaccettabili di distorsione della 109 CAPITOLO 7 CONVERTITORI tensione per le caratteristiche normali del sistema e per limitare la distorsione armonica totale a livello della tensione di alimentazione fornita dall ente erogatore La norma riconosciuta inoltre come Norma Nazionale Americana ed ampiamente utilizzata negli USA specialmente a livello di amministrazioni locali La norma non stabilisce limiti per le singole apparecchiature ma per i singoli utenti Gli utenti sono categorizzati in base al rapporto della corrente di cortocircuito disponibile Isc in corrispondenza della loro massima richiesta di corrente di carico in corrispondenza del punto di accoppiamento comune La richiesta totale di corrente di carico costituita dalla somma non lineare dei carichi lineari Nell ambito dell impianto industriale il valore PCC chiaramente definito come il punto tra il carico non lineare e gli altri carichi Le singole correnti armoniche e la distorsione armonica totale consentite sono tabulate dal rapporto della corrente di cortocircuito disponibile in corrispondenza della domanda totale di corrente di carico Isc IL nel punto di accoppiamento comune I limiti sono espressi in percentuale di IL per tutte le armoniche di ordine pari e dispari da 2 all infinito La distorsione armonica totale viene definita distorsione della domanda totale e dovrebbe essere calcolata fino all infinito Molti autori limitano il
151. i Alternativa Tipo di raddrizzatore 6 12 p 24 p A DIODI TIRISTORI INVERTER AZIONAMENTO Induttanza m IN Tipo di Inverter DO AL Potenza e carico Motore STA nominali CARICO AZ Fig 7 3 2 1 Elementi del sistema di azionamento con un impatto sulle armoniche Nella figura 7 3 2 2 sono illustrati i collegamenti per diverse soluzioni di raddrizzatore Il circuito di raddrizzatore pi comune negli azionamenti in c a trifase un ponte a diodi a 6 impulsi Comprende sei raddrizzatori o diodi privi di controllo e un induttore che uniti a un condensatore in c c formano un filtro passa basso per il livellamento della corrente in c c L induttore pu essere sul lato in c c in c a oppure completamente esterno Il raddrizzatore a 6 impulsi semplice ed economico ma genera un livello elevato di armoniche di basso ordine 54 74 e 114 specialmente in presenza di una bassa induttanza di livellamento Raddrizzatore a 6 Raddrizzatore 12 Raddrizzatore 12 Raddrizzatore a 24 impulsi impulsi impulsi impulsi Or Li AN dA nM ow a Pi Li Forma d onda della Forma d onda della Forma d onda della corrente corrente corrente RA Fig 7 3 2 2 Armoniche nella corrente di linea con diverse configurazioni di raddrizzatore La figura 7 3 2 2 mostra la forma d onda della corrente Se la maggior parte del carico consiste in c
152. i Compressori Pompe Ventilatori Mescolatori Convogliatori Perforatori Pompe Frantumatori Polverizzatori IMPIANTI Estrazione amp Abbattimento Fumi Trattamento Acque Stampaggio a Caldo Linee di Processo Estrazione amp Abbattimento Fumi Trattamento Acque Linee per Cavi Trattamento Preliminare Gomma Lavorazione Materie Plastiche Linee di Polimerizzazione Trattamento Sabbie amp Ghiaie Trattamento Carbone Stazioni di Compressione Stazioni di Pompaggio Sistemi di Perforazione Linee di Pompaggio Linee di Sollevamento Linee di Separazione amp Trasformazione Tab 1 2 1 Principali macchine ed impianti sviluppati In particolar modo possibile osservare dalla Fig 1 2 3 il know how storico dell azienda basato soprattutto sulle aree ferro e acciaio metalli gomma plastica contrario nella Fig 1 2 4 vengono evidenziate le aree di mercato che rappresentano le nuove sfide per il futuro 13 CAPITOLO 1 R B F s r l 45 45 40 40 35 35 30 30 xe 25 25 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 C Ferro e Metalli Gomma e Petrolchimico Ceramica e Vetro Acciaio Plastica Cemento Fig 1 2 3 Know how storico Fig 1 2 4 Le nuove sfide Tutto ci ha fatto s che l azienda R B F sia presente in quasi 50 paesi del mondo con pi di 500 impianti realizzati Fig 1 2 5 Paesi in cui R
153. i variabili e qualit geometrica di esecuzione sono prevalenti rispetto alla risoluzione di misura La regolazione elettronica si ferma e si uniforma che la meccanica di trasmissione gli permette di esprimere Tipicamente il sistema meccanico a stabilire il risultato finale poco vale disporre di elettronica pi sofisticata Gli obiettivi raggiungibili nelle migliori ipotesi permettono gradi 10 e finestra di posizionamento 10 risoluzione Le prestazioni del ciclo dinamico sono determinate da due grandezze fondamentali coppia motrice e momento di Inerzia delle masse rotanti Unica precauzione la non sottovalutazione degli attriti residui del sistema quali e attrito del cuscinetti volventi e eventuali attriti di distributori idraulici rotanti Il modello di calcolo semplice lineare e senza sorprese Si applicano con ottima affidabilit le formule della dinamica del moto circolare Nell ambito delle applicazioni dinamici prevalenti i sistemi direct drive esprimono il massimo gap di qualit rispetto ai sistemi tradizionali cicli Le prestazioni del ciclo dinamico sono pesantemente influenzate da variabili fisiche non lineari e attriti e rendimenti funzione della velocit tipo di lubrificazione ecc e giochi ed elasticit dei riduttori e stabilit di regolazione compromessa da accoppiamenti elastici tra inerzie differenziate in grado di innescare instabilit din
154. i ad esempio i servomeccanismi nell automazione industriale nella robotica nelle stampanti nei plotter nei diskdrive ecc Per poter essere pilotati i motori passo passo richiedono per sequenze di impulsi particolari che debbono essere generati da opportuni circuiti elettronici La tipica costituzione di un motore passo passo prevede l impiego di un rotore a magnete permanente e quindi privo di avvolgimenti dotato di un certo numero di denti con lo statore costituito da numerose espansioni polari alimentate da Fig 5 6 1 1 Tipica costituzione di un motore passo passo altrettanti avvolgimenti vedi figura 5 6 1 1 Questi avvolgimenti sono collegati in modo da portare esternamente un numero fisso di fili che pu essere di 4 5 o 6 conduttori A questi conduttori fra di loro non intercambiabili viene applicata la Fig 5 6 1 2 Schematizzazione di un motore passo con sole 4 espansioni polari dello statore corretta sequenza di impulsi per l avanzamento del rotore I passi ottenibili che dipendono dalle modalit costruttive del motore possono andare da 40 a 200 a seconda dei modelli Al fine di facilitare la comprensione del modo di funzionamento e quindi di pilotaggio di questo tipo di motore immaginiamo di semplificarne la costituzione schematizzando la sua realizzazione con sole 4 espansioni polari dello statore come in figura 5 6 1 2 Il rotore essendo un magnete permanente sara p
155. i in Italia ASPO Italia 15 5 Marchesi G 1999 Materiali per l ingegneria elettrica Padova Edizioni Libreria Progetto Marelli Motori Italia 2009 Catalogo tecnico motori asincroni trifasi a gabbia Serie B5C B5H Grandezze 355 500 Vicenza Marelli Motori Martinelli G 2005 Appunti del corso Macchine elettriche speciali Padova Martini Z Portata di un cavo in MT lt http www electroportal net gt 2002 Martini Z Collegamenti dei trasformatori trifase lt http www electroportal net gt 2003 Martini Z Motori coppia lt http www electroportal net gt 2005 Martini Z Motori elettrici lt http www electroportal net gt 2005 Mazzoldi P Nigro M e Voci C 2003 Fisica volume I Padova EdiSES Merlin Gerin Italia 2003 Trasformatori in resina T Cast Catalogo tecnico Milano Merlin Gerin Ministero dell Ambiente Italia 2006a Direttiva Emission trading lt http www minambiente it gt Roma Ministero dell Ambiente Ministero dell Ambiente Italia 20066 I mercato delle quote CO2 lt http www minambiente it gt Roma Ministero dell Ambiente Ministero dello Sviluppo Economico Italia 2007 Piano d azione italiano per l efficienza energetica 2007 Roma Ministero dello Sviluppo Economico Ministero dello Sviluppo Economico Italia 2008 Decreto 9 aprile 2008 Roma Ministero dello Sviluppo Economico 173 BIBLIOGRAFIA Ministero dello Sviluppo
156. i potenza avendo come Potenza nominale 2 poli kw 5 5 ne eo 95 0 95 0 Tab 5 3 1 Motori ad elevata efficienza Rendimenti minimi in funzione della potenza nominale riferimento i prezzi di mercato e anche un costo massimo di installazione a forfait vedi tabelle 5 3 2 e 5 3 3 In nessun caso la detrazione potr superare i 1 500 euro per ciascun apparecchio Spesa massima ammissibile per ogni motore kW Acquisto nstallazione Totale Potenza nominale Potenza nominale kW Tab 5 3 2 Motori ad alta efficienza Tetto di spesa ammissibile in funzione della potenza nominale Spesa massima ammissibile per ogni variatore Acquisto _ Installazione Totale 1200 1400 1450 1650 1850 2050 Tab 5 3 3 Variatori di velocit Tetto di spesa ammissibile in funzione della potenza nominale 2400 2700 ___50 7700 __ ___500 __ __ 8200 51 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI 5 4 MOTORI AC O DC LA SOLUZIONE PIU CONVENIENTE Il mercato dei motori elettrici degli anni 2000 sempre pi dominato dai motori asincroni trifasi anche detti motori ad induzione Questa tendenza cominciata nel finire degli anni 80 quando i transistor di tipo IGBT hanno raggiunto una elevata qualit ed affidabilit Questi componenti infatti si sono dimostrati fondamentali per lo sviluppo dell elettronica di potenza al fine di realizzare dispositivi per il controllo dei motori as
157. i proprieta meccaniche Queste infatti sono molto simili a quelle dei materiali ceramici che in generale sono estremamente fragili e poco duttili Il risultato consiste in un estrema difficolt di lavorazione difficolt che attualmente impediscono ad esempio la fabbricazioni di cavi superconduttori di lunghezza superiore al chilometro L intensa attivit di ricerca e sviluppo condotta nel campo delle scienze dei materiali ha gi comunque fornito delle utili indicazioni su come possibile aggirare o sormontare le difficolt sopraccitate che comunque al pari delle difficolt associate alle temperature critiche dei materiali superconduttori classici estremamente basse non hanno impedito la commercializzazione di alcuni prodotti interessanti e lo sviluppo di nuovi prototipi Interessanti e numerose applicazioni tecniche della superconduttivit sono state realizzate o sono in via di realizzazione anche nel campo del trasporto della conversione e dell immagazzinamento di energia Si pensi in particolare ai cavi per il trasporto di corrente elettrica o per la fabbricazione di trasformatori generatori 85 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI motori elettrici E questo un campo in cui la superconduttivita possiede un immenso potenziale LIN Motor Frame Rotor Field Coll Permanent Magnet Back Yoke Motor Spinde Cryostat for Armature Coll Power Cable Joint Fig 5 8 3 Sumitomo sviluppo del motor
158. ia da fermi Look Gli svantaggi pi salienti invece consistono in e il costo pi elevato per la presenza di magneti permanenti del tipo a terre rare molto costosi e necessario un sensore di posizione per il pilotaggio del commutatore elettronico e con l impiego di un commutatore a tiristori vi possono essere difficolt all avviamento e nel funzionamento basse velocit 72 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI e tecnologia poco diffusa e necessit di uso di un inverter al costo del motore va aggiunto quello di inverter e sistema di controllo A titolo di esempio possibile paragonare i motori sincroni con eccitazione a magneti permanenti Siemens serie 1FT6 con i motori in corrente continua Siemens serie 1666 1GH6 I primi risultano avere rendimenti maggiori del 97 per i motori a modulo singolo con potenze che arrivano fino a 72 kW per la seconda tipologia invece i rendimenti risultano decisamente pi bassi come si pu osservare nella tabella 5 6 3 1 quindi Fig 5 6 3 4 Motori a magneti presentano un efficienza energetica permanenti Si mens 1F16 minore a parit di potenza nominale Sicuramente necessario tenere anche conto della differenza di costo d acquisto in tal caso a favore dei motori in corrente continua SIEMENS DC MOTORS 1GG6 1GH6 SIEMENS BRUSHLESS MOTORS 1FT6 POTENZA TENSIONE VELOCITA COPPIA CORRENTE RENDIMENTO POTENZA COPPIA CORRENTE RENDIMENTO VELO
159. ia riconosciuta come conforme Articolo 16 Sanzioni 1 Gli Stati membri determinano le norme relative alle sanzioni da irrogare in caso di violazione delle disposizioni nazionali adottate ai sensi della presente direttiva e prendono tutti i provvedimenti necessari per l applicazione di tali norme Le sanzioni devono essere efficaci proporzionate e dissuasive Gli Stati membri notificano le relative disposizioni alla Commissione entro il 31 dicembre 2003 e provvedono poi a notificare immediatamente le eventuali modificazioni 2 Gli Stati membri assicurano la pubblicazione dei nomi dei gestori che hanno violato i requisiti per la restituzione di quote di emissioni sufficienti a norma dell articolo 12 paragrafo 3 3 Gli Stati membri provvedono affinch il gestore che entro il 30 aprile di ogni anno non restituisce un numero di quote di emissioni sufficiente a coprire le emissioni rilasciate durante l anno precedente sia obbligato a pagare un ammenda per le emissioni in eccesso Per ciascuna tonnellata di biossido di 161 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE carbonio equivalente emessa da un impianto il cui gestore non ha restituito le quote di emissione l ammenda per le emissioni in eccesso corrisponde a 100 EUR Il pagamento dell ammenda per le emissioni in eccesso non dispensa il gestore dall obbligo di restituire un numero di quote di emissioni corrispondente a tali emissioni in eccesso all atto della restituzione delle quote relative alle
160. iamente al di sotto delle 100 Mt di CO2 Se si considera che lo scenario del sistema energetico europeo considerato auspicabile dalla Commissione UE lo scenario NSAT CDM corretto prevede per gli stati membri un ampio ricorso ai crediti di emissione derivanti dall uso dei meccanismi flessibili di Kyoto che nel caso dell Italia arrivano fino a un valore di 69 Mt di crediti da CDM risulta chiaro come il nuovo quadro possa presentare il rischio di ridurre la pressione per un impegno nazionale verso un accelerazione tecnologica scenario di riferimento 2008 scenario di riferimento 2009 scenario ACT 2009 scenario ACT 2008 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 Fig 2 3 1 Emissioni di anidride carbonica nello scenario di riferimento 2008 e nella revisione 2009 Mt CO 2 4 LE OPZIONI TECNOLOGICHE PER VINCERE LA SFIDA ENERGETICA Le proiezioni sui consumi energetici e le relative emissioni di confermano la centralit di un accelerazione tecnologica senza la quale di fatto impossibile raggiungere concreti risultati in materia di contenimento delle emissioni I dati confermano inoltre che la parte maggiore e pi realizzabile di questi risultati dipende dall impegno sull efficienza energetica Va ricordato che l efficienza energetica pu essere raggiunta con le tecnologie disponibili gi oggi Essa inoltre decisiva non solo per il controllo delle emissioni ma anc
161. icazione della percentuale di riduzione di cui al punto 3 6 34 al cap totale calcolato al punto 2 215 21 MtCO2 anno Tale operazione determina una riduzione pari a 13 64 MtCO anno che sottratte a 215 21 danno il nuovo cap di 201 57 MtCO anno 2008 2009 2010 2011 2012 AMECO 1800 EMCO EMCO 1 04 18388 88 35 24 impianti esistenti Quantit media annua riservata agli impianti 15 65 15 65 15 65 15 65 15 65 nuovi entranti tit totale di assegnate La tabella 3 5 1 1 mostra e la quantita assegnata agli impianti esistenti per ciascun anno nel periodo 2008 2012 e la quantit media annua riservata all assegnazione degli impianti nuovi entranti che entreranno in esercizio nel 1 09 2006 31 12 2012 e la quantita totale assegnata per ciascun anno nel periodo 2008 2012 comprensiva della riserva da destinare agli impianti nuovi entranti 3 5 2 Quantit assegnata per attivit La ripartizione della quantit totale di quote da assegnare 201 57 tra le attivit regolate dalla Direttiva 2003 87 CE stata effettuata coerentemente con i criteri individuati nel PNA2 In particolare l individuazione delle attivit su cui operare le riduzioni dell assegnazione al fine di assicurare la coerenza con la quantit totale assegnata stata effettuata tenendo conto dell esposizione dei settori alla concorrenza internazion
162. iderare che i magneti alle terre rare hanno un costo considerevole se confrontato con quello degli altri materiali impiegati nella costruzione della macchina anche se negli ultimi anni si verificata una continua diminuzione dei prezzi e pare che tale tendenza non si sia ancora esaurita Dal confronto tra brushless e una macchina asincrona con rotore a gabbia emerge che costruttivamente la differenza tra i due tipi di macchina risiede ancora nel rotore La macchina asincrona con rotore a gabbia ha il pregio di essere Fig 5 6 3 2 Spaccato di motore brushless 71 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI molto robusta ed affidabile di contro pero il rotore a gabbia sede di notevoli perdite nel rame che tipicamente sono pari alla meta delle perdite nel rame totali Per il fatto che il campo magnetico non sincrono con il rotore il controllo di una macchina asincrona risulta pi difficoltoso rispetto ad una macchina brushless nella quale invece il campo magnetico ed il rotore sono sincroni inoltre nel controllo della macchina asincrona vanno presi in considerazione un numero di parametri maggiore che per di pi possono variare anche notevolmente durante il funzionamento della macchina I motori brushless presentano vantaggi e svantaggi rispetto al motore tradizionale I principali vantaggi sono e il campo di rotore si deve ad un magnete permanente quindi nel rotore non ci saranno perdite apprezzabili Le uniche perdite s
163. incroni trifasi ossia gli Inverter Prima di allora la regolazione della velocit sui motori asincroni trifasi era pressoch impossibile e si attuava o con sistemi meccanici variatori di giri o con sistemi elettromeccanici ma con notevoli perdite energetiche Si ricorreva quindi ai motori in corrente continua a collettore Gli inverter negli anni 90 si sono Fig 5 4 1 Motore AC con raffreddamento ad aria superficiale sempre pi affermati per il controllo di velocit dei motori asincroni e tale tecnologia nella met degli anni 90 ha visto l introduzione di un nuovo modello ancora pi rivoluzionario del primo gli inverter vettoriali Con questa tecnologia si praticamente arrivati al controllo del motore asincrono trifase completo e di grande precisione tale da rendere il motore in corrente continua obsoleto Attualmente il mercato italiano dei motori elettrici in bassa tensione indicativamente cos suddiviso statistiche ANIE 2000 2004 e Motori Asincroni Trifasi 80 e Motori Brushless 16 e Motori in Corrente Continua 4 Vediamo ora un confronto tra il motore in corrente continua a collettore ed il motore ad induzione a gabbia di scoiattolo proprio per approfondire Motori in questa evoluzione del mercato Il ve confronto tra due ipotetici motori Son 4 con le stesse caratteristiche in 16 particolare in termini di potenza x L ipotesi comprende un sistema di controllo elettro
164. ione in Trasporti 23 260 73 674 funzione del consumo Controllo dinamico dei semafori parking management car sharing navigazione dinamica gestione trasporto merci 70 del manto stradale con riduzione del 40 della resistenza al rotolamento Introduzione del road pricing nelle principali aree urbane 8 min abitanti Totale altre fonti 89 876 200 575 Tab 2 5 1 1 Sintesi del Piano di Azione per l Efficienza Energetica dati al 2020 preliminari 25 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI 26 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING 3 1 PROTOCOLLO DI KYOTO NELL UNIONE EUROPEA Quello dei cambiamenti climatici uno fra gli argomenti pi importanti sia a livello internazionale sia a livello di governi locali AI riguardo le Nazioni Unite tramite la Convenzione Quadro sui Cambiamenti Climatici UNFCCC ed il Protocollo di Kyoto hanno previsto misure per la lotta contro questo fenomeno L UNFCCC sulle basi del Protocollo di Kyoto stabilisce le basi giuridiche e non per la riduzione dei gas effetto serra GHG nei Paesi industrializzati e prevede un innovativo meccanismo di mercato mirato ad un inversione di tendenza verso la riduzione delle emissioni 3 1 1 Sviluppi nell implementazione del Protocollo di Kyoto Europea EU Nel maggio del 2002 gli Stati Membri dell EU hanno ratificato il Protocollo di Kyoto che entrato in vigore il 16 febbraio 2005
165. ipetizione degli impulsi e quindi la velocit di rotazione del motore Come si pu dedurre dal tipo di pilotaggio le quattro fasi A B C e D non sono fra di loro equivalenti bens richiedono una sequenza di pilotaggio ben precisa Per questo motivo un erroneo collegamento anche di una sola delle fasi determina l avanzamento irregolare o addirittura il blocco del motore Questo tipo di pilotaggio detto a singola fase o a onda wave drive Un altro modo di pilotare il motore quello di alimentare contemporaneamente due fasi ad esempio A e C in tal modo il rotore si allinea in una direzione intermedia fra le due espansioni polari dello statore Lo scopo di questa doppia alimentazione quello di ottenere una forza di attrazione magnetica pi intensa fra statore e rotore e quindi una maggior coppia meccanica di rotazione per il motore Questa tecnica viene detta per tale motivo pilotaggio a due fasi two phases fase D ADI AGICB IBDIADIADIACICO drive Con questa tecnica per fare avanzare il motore in senso orario necessario fornire sequenze di impulsi del tipo A C poi C B in seguito B D e infine D A in modo da provocare la completa rotazione dell asse ma sempre con il polo Nord del rotore allineato in una posizione intermedia fra due fasi In figura 5 6 1 4 mostrata la sequenza degli impulsi richiesti con le rispettive posizioni assunte dal rotore Con entrambe le tecniche comunque neces
166. isponde un arresto del vettore flusso possibile dunque far percorrere al flusso di statore l esagono a velocit medie diverse Le parzializzazioni della tensione vengono ottenute attraverso una tecnica che agisce Fig 7 2 1 4 Modulazione ad ampiezza di direttamente sulla coppia Come le due coppia grandezze tensione coppia siano correlate fra loro si pu comprendere meglio una volta esaminata tale tecnica si tratta di confrontare la coppia T con due soglie di ampiezza opportuna simmetriche rispetto alla coppia di riferimento quando la soglia superiore T i e viene superata il regolatore impone tensione nulla analogamente quando la soglia inferiore Tame viene superata il regolatore ripristina il valore di tensione originaria Considerando invece il regolatore alle alte velocit nel campo w gt w la tensione ha modulo costante mentre il flusso di statore decresce in modo inversamente proporzionale alla velocit Le variazioni di velocit si determinano allora variando il modulo del vettore flusso di statore cio facendo percorrere a tale vettore esagoni di lati diversi Se per esempio si desidera aumentare la velocit sufficiente diminuire il lato dell esagono imponendo un flusso di riferimento pi basso si determina cos un incremento della pulsazione di prima armonica del flusso 102 CAPITOLO 7 CONVERTITORI statorico e un conseguente aumento della coppia in quanto l operazione suddetta equivale
167. ita inverter b ai soggetti titolari di reddito d impresa che sostengono le medesime spese di cui alla lettera a 2 La detrazione richiamata al comma 1 spetta anche nel caso in cui i medesimi beni siano acquisiti mediante contratti di locazione finanziaria In tal caso l agevolazione si determina sulla base del costo sostenuto dalla societa concedente 3 La detrazione di cui al comma 1 compete relativamente alle spese sostenute in ciascun periodo d imposta fino a quello in corso alla data del 31 dicembre 2010 4 La detrazione richiamata al comma 1 non compete a soggetti diversi dall utilizzatore finale ne per motori ad elevata efficienza o variatori di velocita inverter utilizzati o destinati ad essere utilizzati al di fuori del territorio nazionale Art 2 Caratteristiche dei motori elettrici ad elevata efficienza 1 Ai fini del presente decreto si considerano motori ad elevata efficienza i motori elettrici che rispettano 1 requisiti tecnici di cui all allegato A Art 3 Spesa massima ammissibile per i motori elettrici ad elevata efficienza 1 Fermo restando quanto disposto al comma 2 per l acquisto del motore ad elevata efficienza la detrazione dall imposta lorda e pari al 20 della spesa effettivamente sostenuta e documentata per l acquisto del medesimo motore 2 Qualora la spesa effettivamente sostenuta per l acquisto del motore a elevata efficienza di cui al comma 1 sia superiore ai valori riportati in tabella 1 l aliquota
168. ita inverter 1 Fermo restando quanto disposto al comma 2 per l acquisto del variatore di velocita inverter la detrazione dall imposta lorda e pari al 20 della spesa effettivamente sostenuta e documentata per l acquisto del medesimo variatore di velocita 2 Qualora la spesa effettivamente sostenuta per l acquisto del variatore di velocita inverter di cui al comma 1 sia superiore ai valori riportati in tabella 2 l aliquota del 20 si applica sulla spesa massima di acquisto ammissibile di cui alla stessa tabella 2 3 La spesa ammissibile per l installazione del variatore di velocita inverter e pari ai valori forfetari di tabella 2 4 In tutti i casi la detrazione dall imposta lorda della spesa totale ivi inclusa la spesa di installazione non potra superare il valore di 1 500 euro per ciascun variatore di velocita inverter Tabella 2 Variatori di velocita inverter Tetto di spesamassimo in funzione della potenza nominale Spesa massima Spesa ammissibile Spesa massima ammissibile per per installazione ammissibile totale Potenza acquisto singolo singolo variatore di per singolo wi variatore di velocit inverter variatore di velocit inverter euro velocit inverter euro euro 7 5 1200 200 1400 11 1450 200 1650 15 1850 200 2050 18 5 2400 300 2700 22 2700 300 3000 30 3400 300 3700 37 3800 400 4200 45 4600 400 5000 55 5300 400 5700 75 6200 500 6700 90 7100 5
169. ita dv dt verso terra e fra le fasi riducono la rumorosit del motore livellano la corrente Agiscono come induttanza propria in serie e livellano sia la corrente attiva simmetrica sia la corrente di disturbo asimmetrica La velocit di salita della tensione viene limitata a meno di 500 V microsec I picchi di tensione conduttore conduttore ai morsetti del motore sono inferiori a 1000 V Questa soluzione attenua molto bene anche i disturbi condotti nel campo di frequenze inferiori L irradiazione elettromagnetica della linea di alimentazione viene attenuata in modo sostanziale Vengono ridotte le perdite e le rumorosit tipiche del pacco ferromagnetico del motore causate dalle armoniche Nei diagrammi riportati in figura 7 3 3 5 vengono mostrati i salti di tensione dovuti alla modulazione a larghezza di impulsi Con le reattanze induttive per motori il valore massimo della tensione e la velocit di salita della tensione risultano chiaramente inferiori In questo modo viene protetto l isolamento del motore 117 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Per un corretto dimensionamento di questo tipo di reattanze importante conoscere oltre ai dati di targa anche la frequenza di modulazione PWM e la percentuale delle increspature ripple rispetto al valore nominale 7 4 RENDIMENTO DEL SISTEMA MOTORE INVERTER Il rendimento globale di un azionamento dipende dalle perdite a livello del motore e dei controlli Ambedue i tipi di perdita sono di na
170. itivo che per realizzare un funzionamento con corse sufficientemente lunghe necessario che una delle due parti del motore sia considerevolmente pi lunga nel Cut aiong this line Stator or Slot embedded windings Rotor or secondary gesta Motion Fig 5 6 2 2 Un motore lineare pu essere assimilato a una macchina rotante tagliata lungo una generatrice e sviluppata in piano senso del moto rispetto A seconda della collocazione di tale parte e della sua funzione si parla di motori a statore lungo o a statore corto oppure a primario lungo a primario corto figure 5 6 2 3 e 5 6 2 4 parte mobile corta statore lungo ea parte mobile lunga TASS statore Fig 5 6 2 3 Motore lineare a statore lungo e a statore corto b Fig 5 6 2 4 Motore lineare a primario corto a e a primario lungo b Le configurazioni finora prese in esame sono tutte relative a motori del tipo piatto o piano un altra tipologia caratteristica dei motori lineari quella tubolare Tale configurazione si ottiene quando la struttura originaria della macchina rotante srotolata sul piano viene riarrotolata nella direzione del moto figura 5 6 2 5 Quindi mentre il motore piano un motore appunto piatto che produce moto lineare il motore tubolare un motore a simmetria cilindrica come i motori rotanti che produce per moto lineare Dove impiegabile il motore tubolare
171. iture chiavi in mano di grandi impianti Inoltre per garantire la propria clientela a riguardo della qualit dei prodotti forniti R B F ha certificato il sistema di qualit interno secondo la norma ISO 9001 2008 Member of CISQ Federation ISO 9001 2008 Sistema Qualit Certificato 12 CAPITOLO 1 R B F s r l I principali prodotti trattati nell ambito delle forniture sono e apparecchiature elettriche ed elettroniche di potenza in B T e M T e apparecchiature di automazione e motori elettrici C C e motori elettrici in B T e M T e motori speciali e trasformatori Fig 1 2 2 Esempio di fornitura in B T L esperienza applicativa che l azienda ha sviluppato negli anni si pu comprendere dalla Tab 1 2 1 in cui sono riassunte le principali macchine ed impianti sviluppati FERRO amp ACCIAIO METALLI NON FERROSI GOMMA amp PLASTICA CERAMICA CEMENTO amp CARBONE PETROLCHIMICO ACQUE amp RIFIUTI ATTIVIT Produzione Lavorazione Produzione Lavorazione Produzione Lavorazione Produzione Lavorazione Raffinazione Derivazioni Trasporto Estrazione Trattamento MACCHINE Forni Colate Continue Laminatoi Trafile Cordatrici Forni Colate Continue Laminatoi Trafile Cordatrici Macinatori Mescolatori Laminatoi Estrusori Calandre Frantoi Mulini Polverizzatori Vagli Miscelatori Granulatori Centrifughe Convogliator
172. l dielettrico circostante Tuttavia alle frequenze di normale funzionamento le perdite nei conduttori rappresentano sicuramente l effetto dominante La resistenza dei conduttori aumenta per effetto pelle proporzionalmente alla radice quadrata della frequenza nonostante sia nota la legge di proporzionalit la perdita nel cavo dovrebbe essere specificata per ogni frequenza per cui il cavo viene utilizzato Normalmente i costruttori ne forniscono i valori solo per alcune frequenze specifiche ad esempio la perdita nel cavo coassiale RG 58U alla frequenza di 100MHz di 4 5dB 100ft importante inoltre sottolineare che la specifica delle perdite fa riferimento ad una condizione di cavo adattato ossia presuppone che risulti 2 2 dove Z l impedenza appunto del carico sotto questa condizione abbiamo visto prima che non ci sono riflessioni di energia in corrispondenza del carico 0 e la linea percorsa solo da onde progressive Ci si metta dunque nell ipotesi di adattato Si consideri l espressione della potenza media precedentemente citata 1 Polia 2 2 1 2 Dato l andamento i fasori associati alla tensione e alla corrente sono V z Vte e I z Vote 125 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI Essendo allora la moltiplicazione necessaria al calcolo della potenza si ha quanto segue media gt Rely Re Vte eF Ze e e7 Re V Z z 1
173. l energia si presenta con caratteristiche sue proprie Usualmente la gestione dell energia affidata a persone con preparazione tecnica per le incombenze di tipo amministrativo di tipo burocratico di rispetto delle varie normative di sicurezza e di prestazione di rapporti con le imprese appaltatrici le cosiddette beghe del giorno per giorno e le varie urgenze finiscono per assorbire la maggiore attenzione i momenti dedicati alle scelte tecniche ed alla rielaborazione dei risultati diventano marginali rispetto alle attivit di tipo gestionale nelle quali possono essere pi utili competenze prettamente amministrative Indubbiamente il primo incarico di chi gestisce garantire che il servizio richiesto ci sia che sia soddisfacente per chi lo utilizza poi che sia svolto nel rispetto delle leggi e infine che costi il meno possibile L equilibrio fra la qualit ed il costo del servizio in funzione sia del tipo di impresa sia del momento economico sia molto spesso del ruolo dei vari responsabili e della loro capacit di imporsi La capacit di chi gestisce l energia di far accettare l importanza del suo punto di vista fortemente legata alla sua capacit di mettere in luce l importanza delle sue scelte per l impresa Contano tutte le varie valenze degli interventi proposti questo richiede a chi gestisce di dare attenzione non solo alle dinamiche interne all impresa ma anche alle continue evoluzioni della normativa e delle pri
174. l eventuale usura dei cuscinetti che equivalente nei due motori i motori DC necessitano di operazioni di manutenzione molto frequenti la sostituzione delle spazzole ed altre molto complesse la rettifica del collettore che richiedono un fermo macchina di diversi giorni se non addirittura settimane Per proteggere il motore ad induzione dai sovraccarichi termici sufficiente controllare la temperatura degli avvolgimenti di statore in quanto la gabbia di rotore pu raggiungere temperature superiori Nei motori a corrente continua occorre controllare l avvolgimento d armatura e per grandi potenze necessario un interruttore per corrente continua molto costoso e che necessita di manutenzione 54 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Un altro svantaggio dei motori DC rappresentato dalla robustezza meccanica in quanto presentano un punto debole nel rotore l isolamento degli avvolgimenti pu deteriorarsi molto rapidamente sia per le sollecitazioni meccaniche marcia arresto accelerazioni ecc sia per quelle termiche Nei motori DC la presenza del collettore impedisce poi di raggiungere elevate velocit in quanto lo scintillio raggiungerebbe livelli inaccettabili portando ad un calo del rendimento del motore oltre ad ulteriori problemi meccanici Infine per proteggere termicamente un motore AC sufficiente installare un sensore tra gli avvolgimenti dello statore Il rotore infatti essendo a gabbia pu sopportare temperature maggi
175. le minerale carta impregnata e Numero delle anime unipolari bipolari tripolari multipolari con senza conduttore di protezione per il collegamento all impianto di terra I materiali principalmente utilizzati per la parte isolante sono e isolanti estrusi e carta impregnata Gli isolanti estrusi principalmente impiegati sono e PVC policloruro di vinile PE polietilene e suoi derivati e EPR gomma etilenpropilenica gomma butilica PVC ha una rigidit dielettrica bassa e perdite eccessive che ne rendono sconsigliabile l impiego per tensioni maggiori di 10 15 kV Ha una ottima resistenza alle scariche parziali 1 PE un materiale eccellente per quanto riguarda la rigidit dielettrica e le perdite dielettriche appena accettabile per quanto riguarda la resistenza alle scariche parziali Si ossida per rapidamente infiammabile e poco igroscopico Tra i materiali derivati dal polietilene il PE reticolato assai interessante per le sue propriet termiche migliori di quelle del PE Tra le gomme sintetiche le propriet migliori sono quelle della gomma etilenpropilenica EPR che infatti presenta un sempre pi largo impiego Ha una rigidit dielettrica superiore a 129 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI quella del PVC perdite dielettriche un po elevate anche se decisamente inferiori a quelle del PVC una eccellente resistenza alle scariche parziali ed alle intemperie La gomma butilica
176. legamento esterno per vano e cabina non deve mai essere vicino e parallelo al cavo di potenza anche se schermato se per necessit devono essere paralleli bene che siano in canaline metalliche distinte Se possibile separare con uno schermo metallico l inverter e la parte di potenza dal resto della logica microprocessori PLC cavi di collegamento esterno ecc 13 Tutti i collegamenti di terra armadio sportello canalina canalina ecc 14 15 16 devono essere il pi corto possibile e larghi evitare di usare un normale conduttore cilindrico vedi figura 8 A tal proposito si ricorda che la massa per la protezione dei radiodisturbi un altra cosa rispetto alla terra di sicurezza infatti per i fenomeni EMC ad alta frequenza non si deve usare un conduttore unico ma una maglia di fili intrecciati di sezione 10 mm2 il pi largo e corto possibile Inoltre la barra di terra deve essere il pi lontano possibile dai cavi di ingresso e uscita L armadio contenente l inverter deve essere metallico con gli sportelli collegati a massa Per i cavi di comando bene usare doppini schermati con lo schermo collegato a terra da entrambi lati Non consentito usare cavi schermati con lo schermo non collegato a terra in quanto i disturbi in tal caso sono maggiori che con il cavo senza schermo Qualsiasi conduttore di un cavo multipolare libero o non utilizzato deve essere collegato a terra da entrambi i lati Per
177. lisi costi benefici La Commissione presenta il suddetto rapporto al Parlamento europeo ed al Consiglio entro il 30 giugno 2006 corredandolo se del caso di proposte 3 Il collegamento di meccanismi di progetto compresi l attuazione congiunta e il meccanismo di sviluppo pulito con il sistema comunitario opportuno ed importante per conseguire sia l obiettivo della riduzione delle emissioni globali di gas a effetto serra sia l obiettivo dell efficienza in termini di costi del 164 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE sistema comunitario Pertanto i crediti di emissione risultanti da detti meccanismi saranno riconosciuti ai fini del loro impiego in tale sistema secondo le modalita adottate dal Parlamento europeo e dal Consiglio su proposta della Commissione le quali dovrebbero applicarsi parallelamente al sistema comunitario nel 2005 L utilizzo dei meccanismi complementare all azione interna ai sensi delle pertinenti disposizioni del protocollo di Kyoto e degli accordi di Marrakech Articolo 31 Attuazione 1 Gli Stati membri mettono in vigore le disposizioni legislative regolamentari ed amministrative necessarie per conformarsi alla presente direttiva entro il 31 dicembre 2003 Essi ne informano immediatamente la Commissione La Commissione notifica queste disposizioni legislative regolamentari e amministrative agli altri Stati membri Quando gli Stati membri adottano tali disposizioni queste contengono un riferimento alla presente dire
178. lizzo di un trasformatore con ventilazione forzata permette di non dover sovradimensionare la macchina in caso di sovraccarichi frequenti o di importante entit Ovviamente la ventilazione forzata necessaria anche nei seguenti casi e locale sottodimensionato e locale mal aerato e temperatura media giornaliera superiore 30 92 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI Inoltre pu essere realizzata mediante e ventilatori tangenziali di altra tecnologia installati direttamente in fase costruzione od aggiunti successivamente presso il cliente dimensionati secondo la potenza del trasformatore e la sovratemperatura da dissipare e installazione di estrattore d aria posizionato sulla parte superiore del locale eventualmente del box comandato da apposito termostato direttamente dal rel di protezione termica del trasformatore 6 4 TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO Le diverse connessioni tra gli avvolgimenti dei trasformatori hanno un influenza determinante sulla forma d onda della tensione e della corrente magnetizzante cio sul loro contenuto armonico E infatti da ricordare che la caratteristica di magnetizzazione non lineare del nucleo del trasformatore e la scelta del punto di lavoro oltre il ginocchio della curva fa s che tensione e corrente di magnetizzazione non abbiano la stessa forma d onda Se ad esempio la tensione applicata all avvolgimento sinusoidale non lo la corrente che assume una caratteristica forma a
179. ma italiana per lo scambio di Quote di Gestore Emissione di gas ad effetto serra stata predisposta Lordi dal Gestore del Mercato Elettrico GME 3 4 IL SISTEMA DEI REGISTRI L istituzione di sistemi di banche dati elettroniche e standardizzate suddivise in conti per il rilevamento delle quote e delle transizioni effettuate ha rappresentato la necessaria infrastruttura a supporto dell esistenza del mercato del carbonio L ITL International Transaction Log operativo dal novembre del 2007 e garantisce la conformit di tutte le transizioni con le regole stabilite dal Protocollo di Kyoto gestendo controlli automatici in tempo reale per assicurare che ogni Unit di Emissione sia presente esclusivamente in un conto e che non sia gi stata ritirata o cancellata I Data Exchange Standards DES definiscono i requisiti tecnici per la comunicazione tra i registri ed i controlli che 117 effettua per il coordinamento delle funzioni del sistema L integrita e la trasparenza sono garantite da e numero seriale delle unit numero identificativo dei conti e accessibilit dell informazione La direttiva 2003 87 CE ha istituito il meccanismo di trading delle quote di emissione dei gas serra attraverso l istituzione di registri nazionali cfr Regolamento europeo 2216 2004 gestiti dagli Stati Membri e coordinati a livello centrale dal CITL Community Independent Transaction Log Il Registro CITL 30 CAPITOLO 3 LA DIRETT
180. moleghi domestici e portatili resistente gomma PVC Cavi unipolari in gomma in TPE speciale resistente al calore 0 6 kV 01 8 Metodo di installazione Numero di conduttori 1 attivi ec e 6P6 Prr1 t Portata di corrente in A _ _ st ____ _ aa ce _ di __ e ___ __ Ile ll e __ 8 o gt iCap li er sl ei SS 2 ite _________ __________ Tab 8 3 1 Portata di corrente di cavi e conduttori con tensione nominale fino 1000 resistenti al calore a temperatura ambiente 30 C DIN VDE 0298 4 2003 08 I valori della tabella 8 3 1 devono essere declassati considerando ulteriori fattori di conversione e differenti temperature ambiente 136 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI e cavi multipolari con piu di tre conduttori fino a sezioni di 10mm e cavi e conduttori resistenti alle alte temperature con temperatura ambiente gt 50 C e per cavi avvolti su tamburo o bobina e raggruppamenti di cavi unipolari e multipolari in condotti e canaline posati a pavimento e a soffitto e raggruppamenti di cavi multipolari in canaline e raggruppamenti di cavi unipolari in canaline Tensione Sezione Max portata di corrente in aria 30 C single Max portata di corrente in terra T 20 C core in formato trifoglio profondit 1 gtr Km W
181. mune ai due tipi di regolatori riguarda ancora una volta il campo delle basse frequenze a causa dell influenza del termine Rsis che in questo range non trascurabile rispetto al valore della tensione di alimentazione si ha un deterioramento della traiettoria del flusso di statore tutte le volte che viene imposto il vettore nullo di tensione cio tutte le volte che la coppia raggiunge la soglia superiore Quando l inverter fornisce tensione nulla infatti il flusso di statore segue la direzione del vettore corrente con legge R i sols uscendo dunque dalla traiettoria teorica Gli effetti hanno due conseguenze negative e il valore del flusso diventa pi piccolo di quello imposto come riferimento e la distorsione delle correnti aumenta con conseguente peggioramento del contenuto armonico Infine un altro problema comune ai due tipi di regolatori l avviamento i metodi DSC e DTC falliscono quando si opera a velocit prossime allo zero e con coppia di riferimento nulla In queste condizioni infatti non si riesce a controllare il flusso in modo diretto necessario quindi avviare il motore in altri modi ad esempio con metodi classici di PWM vettoriale o con metodi di controllo indiretto del flusso fino a circa 0 25 Hz 7 3 ARMONICHE NEGLI AZIONAMENTI IN C A Le correnti e le tensioni armoniche sono determinate da carichi non lineari collegati al sistema di distribuzione di potenza La distorsione armonica una form
182. na quota parte di essa rappresentata appunto da torni indietro verso la sorgente possibile esprimere il coefficiente di riflessione nella generica sezione z in funzione del coefficiente di riflessione al carico si trova infatti che T z lt 5 lt 1 Si pu inoltre utilizzare T z per esprimere in altro modo i fasori della tensione della corrente lungo la linea infatti in base all espressione appena riportata per T z si trova facilmente che 2 zl 2 pre Si definisce inoltre impedenza di ingresso in una generica sezione della linea la seguente quantita data dal rapporto tra i fasori della tensione e della corrente in quella sezione V z _ 1 T z Zn 2 amA I z 1 T z Nel caso di linea adattata abbiamo detto che T 0 da cui consegue che T z 0 e quindi che l impedenza di ingresso coincide con l impedenza caratteristica della linea e quindi anche quella di carico La potenza media che attraversa procedendo verso destra una generica sezione della linea data dalla seguente espressione generale a a Dove I z il complesso coniugato del favore della corrente Tutti questi concetti introduttivi consentono di introdurre e caratterizzare le perdite di potenza nei cavi Tipici cavi per il sistema inverter motore sono quelli di tipo coassiale di cui la figura 8 1 3 propone una schematizzazione
183. ncidenza degli impianti centralizzati Riduzione a max 1W di 50 M ni di TV e di Decoder 25 M ni di HiFi e di Lettori DVD Aumento delle efficienze degli impianti di condizionamento autonomi EER gt 3 3 e maggiore incidenza degli impianti centralizzati 100 Terziario 8 100 14 220 lampade efficienti 50 dei sistemi con controllo luminosit Efficienza migliorata per il 25 del parco lampade regolazione attenuazione del flusso per il 100 del parco 100 lampade efficienti 50 dei sistemi con controllo luminosit L intero parco motori del 2020 in classe eff1 Industria 12 000 22 800 Installazione di inverter sul 75 del parco motori che trarrebbe beneficio dall applicazione di inverter Consumo specifico ridotto del 30 su circa 8 TWh a di consumi per fusione elettrica Riduzione perdite dovute a energia reattiva Rifacimento linee e cabine di distribuzione Realizzazione del piano di sviluppo della rete Risparmi Infrastrutture 4 700 conseguenti all adozione del sistema di supporto al macchinista Energy efficiency driving Si ipotizza un risparmio medio del 10 dei consumi del settore ferroviario Residenziale 12 870 30 844 Totale elettricit 32979 72 564 ALTRE FONTI Si ipotizza di agire in occasione di un intervento di manutenzione sulle pareti esterne che avviene in media ogni 30 anni Nel 65 dei casi viene attuato l intervento di sostituzione vetri Efficientamento dei Residenziale 40 480 62 960 sistemi di riscaldamento facendo ricor
184. ncludervi emissioni provenienti da tali attivit in modo armonizzato in tutta la Comunit Articolo 25 Collegamenti con altri sistemi per lo scambio di quote di emissioni di gas a effetto serra 1 Dovrebbero essere conclusi accordi con i paesi terzi di cui all allegato B del protocollo di Kyoto che hanno ratificato il protocollo ai fini del riconoscimento reciproco delle quote di emissioni fra il sistema comunitario e altri sistemi per lo scambio di quote di emissioni secondo le disposizioni dell articolo 300 del trattato 2 Quando stato concluso un accordo di cui al paragrafo 1 la Commissione secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 adotta le disposizioni necessarie in relazione al riconoscimento reciproco delle quote di emissioni contemplate da tale accordo Articolo 26 Modifica della direttiva 96 61 CE Omissis Articolo 27 Esclusione temporanea di taluni impianti 1 Gli Stati membri possono richiedere alla Commissione l esclusione temporanea di impianti al pi tardi fino al 31 dicembre 2007 dal sistema comunitario La richiesta indica ciascun impianto interessato ed pubblicata 2 Qualora dopo aver preso in considerazione eventuali osservazioni presentate dal pubblico riguardo a tale richiesta la Commissione decida secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 che gli impianti a in virt di politiche nazionali limiteranno le loro emissioni nella misura prevista nel caso in cui fossero sogge
185. nd Drives the utilities perspectives in Proc of Energy Improvement in Electric Motors and Drives Lisbona Cengel A Y 1998 Termodinamica e trasmissione del calore Milano McGraw Hill CEI Italia 2005 CEI EN 61000 4 4 2005 04 Azionamenti elettrici a velocit variabile Parte 3 Norma di prodotto relativa alla compatibilit elettromagnetica ed ai metodi di prova specifici Milano CEI Colombo et al 2008 I mercato di fronte all Energy Management un indagine di campo Novara e Quem e Qualification of the Energy Manager Conti F 2004 Il risparmio di elettricit nei motori elettrici una fonte energetica nascosta e troppo trascurata Progetto Elettrico 29 4 171 BIBLIOGRAFIA Danieli D e Pueroni A 2005 Gli inverter negli impianti di climatizzazione Elettrificazione 1 2 05 pp 48 59 De Almeida A e Fonseca P 1996 Characterisation of electric use in the EU and the saving Potential in 2010 in Proc of Energy Improvement in Electric Motors and Drives Lisbona Del Genovese D 2010 L audit energetico e la gestione delle risorse in azienda in Gestione dell energia soluzioni aziendali e tecnologiche Vicenza 1 febbraio 2010 Vicenza Di Santo D e La banca N 2006 Evaluation of the energy manager programme ITALY Milano FIRE e eERG Politecnico di Milano Elettromeccanica di Marnate Italia 2006 Medium voltage cast resin transformers Teramo Elettr
186. ndamente anche l equilibrio degli interessi tra consumatori fornitori di energia ed ESCO Energy Service Company Tale figura associa alle competenze tecniche delle solide basi in materie ambientali economico finanziarie di gestione aziendale e di comunicazione Essa inoltre si presta naturalmente al ruolo di responsabile del Sistema Gestione Energia nell ambito della norma EN 16001 pubblicata nel 2009 Si tratta di capacit sviluppabili attraverso un percorso formativo adeguato e soprattutto mediante l esperienza sul campo Il Responsabile nominato ai sensi della legge 10 91 pu configurarsi come esperto in gestione dell energia e del resto ci sarebbe in linea con quanto auspicato dalla circolare 226 F del 1993 ma pu anche non esserlo qualora svolga un ruolo di gestione e collaborazione con un esperto esterno In tal caso per ancor pi opportuno che il livello di inquadramento del Responsabile risulti elevato La FIRE Federazione Italiana per l uso Razionale ARES dell Energia per rispondere alle richieste delle direttive europee e al nuovo contesto del mercato energetico ha ES attivato un sistema di certificazione dell energy management che risponde alla norma tecnica 4 2 LA NORMA 16001 PER I SISTEMI DI GESTIONE DELL ENERGIA La gestione efficiente dell energia attualmente uno dei punti chiave per il successo di ogni tipo di organizzazione o impresa Il Sistema di Gestione per l Energia Energy Managem
187. negli acquisti di motori elettrici per specifiche applicazioni utilizzano criteri 155 CONCLUSIONI economici differenti da chi deve decidere gli acquisti di motori nel caso delle sostituzioni In molte situazioni industriali ove il processo produttivo continuo si ha una e propria avversione all innovazione perch si ha il timore che i nuovi componenti possano generare arresti della produzione i cui costi sarebbero ben superiori ai benefici del risparmio energetico La separazione gestionale delle linee produttive da quelle dei servizi generali all interno di un industria fa s che la produzione consideri la disponibilit d energia come gratuita Se i costi energetici non sono allocati alle varie linee produttive vi sar scarso incentivo a ridurli Anche il settore infrastrutture di un azienda spesso riluttante ad adottare misure di risparmio energetico sia perch la priorit viene sempre data alla manutenzione ed alla affidabilit delle linee produttive ma anche perch risparmiare energia e quindi soldi pu significare ricevere un bilancio ridotto l anno successivo Inoltre I responsabili delle infrastrutture dovrebbero ammettere che nel passato i processi produttivi si sarebbero potuti alimentare con costi minori e ci non fu fatto Spesso posizioni personali gelosie e vergogne professionali sono ostacoli assai pi ardui di quelli tecnici In molti casi lo staff tecnico pur favorevole a soluzioni inno
188. nei prossimi anni Potremmo cio aver vissuto in diretta al picco dei consumi energetici italiano anche perch eventuali scenari di ripresa economica e della domanda energetica rischiano di essere tarpati sul nascere da una nuova impennata dei prezzi del barile 17 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI Conseguenza diretta di questa situazione chiaramente anche la tendenza alla riduzione delle emissioni di gas serra come si puo facilmente evincere dalla figura 2 2 2 che riporta sinteticamente i valori di tali emissioni comunicati annualmente dall ISPRA ex alla Commissione Europea nell ambito dei meccanismi di applicazione del Protocollo di Kyoto Le emissioni di CO equivalente sono passate da 577 94 Mton del 2005 a 567 92 Mton del 2006 con un calo di circa 1 1 8 ipotizzando per i motivi citati in precedenza cautelativamente un analogo trend per gli anni successivi potremmo avere a fine 2009 un valore emissivo di circa 545 Mton Questo fatto dimostra in maniera concreta il potente ruolo della decrescita economica nel limitare l impatto delle attivit umane sull ambiente Naturalmente anche la tecnologia pu dare un contributo importante alla riduzione delle emissioni Fig 2 2 2 Grafico delle emissioni di gas serra in Italia Analizzando nel dettaglio Fonte ISPRA l evoluzione dei consumi energetici degli ultimi tre anni osserviamo che il Consumo Interno Lordo di energia passato dai 197 776 Mtep del 2
189. nel motore AC il punto di maggior riscaldamento negli avvolgimenti statorici Il rotore infatti essendo a gabbia pu sopportare temperature maggiori quindi non necessita di alcun controllo Essendo per lo statore a diretto contatto con la carcassa del motore lo smaltimento del calore verso l esterno piuttosto semplice e avviene per conduzione dal metallo dello statore alla carcassa in ferro allumino che esternamente anche dotata di apposite alettature Nel motore DC invece il calore viene sviluppato prevalentemente nel rotore e lo smaltimento pu avvenire solamente mediante ventilazione forzata che ha una potenza da aggiungere all assorbimento elettrico del motore Il motore DC quindi deve mantenersi su temperature di funzionamento pi basse Per questo i motori AC sono disponibili con qualunque grado di protezione da IP44 a IP65 da ADPE ad AD FE ecc Nei motori in corrente continua un aumento nel grado di protezione seppur possibile riduce la temperatura di funzionamento in quanto limita il raffreddamento Il fatto poi che il motore DC abbia un diametro maggiore di quello asincrono fa s che ci si ripercuota sul momento d inerzia questa caratteristica sta a significare che il motore AC possiede una maggiore accelerazione a parit di coppia e quindi una agilit migliore Si pu quindi dire che il motore AC possiede una maggior prontezza Per quanto riguarda la manutenzione poi non ci sono paragoni A parte
190. nga incompatibile con l articolo 10 o con i criteri elencati nell allegato III Lo Stato membro prende una decisione a norma dell articolo 11 paragrafo 1 o paragrafo 2 solo previa accettazione da parte della Commissione delle modifiche che esso propone La Commissione giustifica ogni decisione di rigetto Articolo 10 Metodo di assegnazione Per il triennio che ha inizio il 1o gennaio 2005 gli Stati membri assegnano almeno il 95 delle quote di emissioni a titolo gratuito Per il quinquennio che inizia il 10 gennaio 2008 gli Stati membri assegnano almeno il 90 delle quote di emissioni a titolo gratuito Articolo 11 Assegnazione e rilascio delle quote di emissioni 1 Per il triennio che ha inizio il 10 gennaio 2005 ciascuno Stato membro decide in merito alle quote totali di emissioni che assegner in tale periodo nonch in merito all assegnazione di aliquote al gestore di ciascun impianto Tale decisione presa almeno tre mesi prima dell inizio del suddetto triennio sulla base del piano nazionale di assegnazione di cui all articolo 9 e nel rispetto dell articolo 10 tenendo nella dovuta considerazione le osservazioni del pubblico 2 Per il quinquennio che ha inizio il 10 gennaio 2008 e per ciascun periodo successivo di cinque anni ciascuno Stato membro decide in merito alle quote totali di emissioni che assegner in tale periodo nonch inizia il processo di assegnazione di tali quote al gestore di ciascun impianto Tale decisione pres
191. ngano forniti all interno di una macchina la fattura della stessa deve riportare separatamente i costi relativi ad ogni singolo motore con l indicazione per ciascuno di essi della potenza e dei codici prodotto b acquisire e conservare copia della certificazione del produttore del motore di cui al comma 2 dell allegato A 2 I soggetti di cui al comma 1 sono altresi tenuti a compilare la scheda raccolta dati di cui all allegato B e a trasmetterla all ENEA anche mediante unico invio per tutti gli interventi effettuati in ciascun periodo d imposta fino a quello in corso alla data del 31 dicembre 2010 attraverso il seguente sito internet www acs enea it disponibile dal 30 aprile 2007 Al completamento dell operazione di trasmissione dei dati rilascera ricevuta per via informatica Per i soggetti per i quali il periodo d imposta coincide con l anno solare l invio della scheda deve avvenire entro il 28 febbraio dell anno successivo al periodo d imposta nel quale sono state sostenute le spese In tutti gli altri casi l invio della scheda deve avvenire entro sessanta giorni dalla scadenza del periodo d imposta Art 5 Variatori di velocita inverter 1 Ai fini del presente decreto si considerano variatori di velocita inverter gli apparecchi applicati ai motori elettrici a corrente alternata basati sul principio di variazione della frequenza e della tensione di alimentazione Art 6 Spesa massima ammissibile per variatori di veloc
192. nico per entrambi i CSI Asincrori Trifasi motori un inverter per il motore 80 AC ed un convertitore regolatore per il motore DC Fig 5 4 2 Suddivisione del mercato italiano dei La valutazione tra le due tipologie motori elettrici in bassa tensione 52 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI di motori prendere in considerazione tutti gli aspetti di tali macchine non solo l aspetto puramente relativo al rendimento 5 4 1 Caratteristiche elettromeccaniche Per potenze e velocit elevate i motori DC hanno dei limiti costruttivi che per i motori AC praticamente non esistono in pratica in commercio non si trovano motori DC il cui prodotto tra la potenza e il numero di giri al minuto superi il valore di 2 6 10 kW rpm Da ci si deduce ad esempio che praticamente impossibile trovare sul mercato un motore da 3000 rpm con una potenza di 1000 kW Inoltre nei motori DC la vicinanza delle lamelle del collettore non permette la costruzione di motori con tensioni nominali elevate Eccezionalmente come nel settore ferroviario si arriva a 4000V con motori speciali Per il tipo di circuito poi il motore AC ha intrinsecamente una maggior rapidit di risposta elettrica cio una costante di tempo elettrica minore in quanto la variazione di corrente quindi di coppia limitata dalla sola induttanza di dispersione degli avvolgimenti statorici Nei motori DC invece c la presenza del collettore quindi il problema della commutazione che i
193. non ha n sufficiente rigidita dielettrica n sufficiente resistenza alle scariche parziali per poterne allargare il campo di impiego oltre la media tensione I materiali piu largamente impiegati per le guaine sono il piombo e il PVC Puo essere usato l alluminio nei cavi con conduttori di alluminio Si definiscono caratteristiche funzionali di un cavo quei valori delle grandezze elettriche tensione corrente ecc cui corrispondono i valori delle sollecitazioni ammissibili per un cavo in condizioni normali ed anormali di funzionamento Poich tra le varie parti costituenti un cavo quella pi sensibile a qualunque tipo di sollecitazione l isolante ad esso si far riferimento nel seguito Le principali sollecitazioni cui sottoposto l isolante di un cavo sono e la sollecitazione elettrica legata ai gradienti di tensione e la sollecitazione termica legata alla temperatura e che a sua volta dipende dalle perdite per effetto Joule che si sviluppano nel cavo I valori ammissibili di tali sollecitazioni vanno ricavati e nel caso della sollecitazione elettrica in condizioni normali e nelle condizioni anormali legate alla presenza di sovratensioni e nel caso della sollecitazione termica in condizioni normali e nelle condizioni anormali legate alla presenza di sovracorrenti Alcune caratteristiche funzionali dei cavi sono e Tensione nominale tensione legata all isolamento che si desidera avere in funzione della tensione di
194. nque dove un azione meccanica sollecita il cavo oltre le condizioni normali essa assolve sempre un importante funzione CONDUTTORE 8 4 4 Cavo tripolare di tipo cinturato Si utilizza per livelli di GUAINA CINTURA DI PIOMBO tensione uguali o inferiori a 15 kV e soL PRIMARIO si compone di solito di 3 conduttori A concurtoRe sagomati forma settorale isolati suana riuniti con l ausilio di riempitivi PVC sempre in carta impregnata e K fasciati con un ulteriore spessore o isolante cintura Una guaina in lega sibs ase di piombo di conveniente spessore Fig 8 4 4 1 tribolare di tipo cinturato assicura l integrit dell isolante primario mentre la guaina in PVC evita eventuali alterazioni o fenomeni di degradazione sulla guaina metallica dovuti alle molteplici condizioni di posa La spiralatura delle fasi l impregnazione dell isolante e l estrusione delle guaine metallica e termoplastica segue lo stesso procedimento visto per i precedenti tipi 139 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI 8 5 REGOLE PER IL CABLAGGIO DI UN SISTEMA LOGICA INVERTER MOTORE CONFORME EMC IN B T Considerando che piu le capacita parassite sono piccole minori sono le correnti verso terra e quindi minori sono i fenomeni EMC le regole fondamentali che governano una buona installazione sono volte a ridurre al minimo le capacita parassite del sistema Si noti ancora che se le cap
195. nserisce un ritardo meccanico difficilmente quantificabile Infine per capire il rendimento delle due tipologie di motori convertitori esclusi analizziamo la tabella 5 4 1 1 nella quale sono proposti i rendimenti indicati per alcuni motori asincroni e DC di produzione ABB Potenza Motore AC Motore DC Tab 5 4 1 1 Confronto dei valori 87 77 del rendimento per alcuni motori AC 96 92 100 90 2 5 80 5 Fig 5 4 1 1 Visualizzazione grafica 70 dei valori contenuti nella tab 5 4 1 1 60 T NY N N I o of X Potenza 53 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Si deduce quindi che per quel che riguarda il rendimento la convenienza del motore asincrono non puo essere messa in discussione Da tener presente che la tabella 5 4 1 1 non comprende i motori AC ad alta efficienza standardizzati per i costruttori Europei dal consorzio CEMEP 5 4 2 Caratteristiche meccaniche Il primo vantaggio del motore asincrono sul motore DC relativo alle dimensioni in quanto generalmente quest ultimo occupa uno spazio maggiore e lunghezza dato che ha il collettore con le spazzole e jl altezza in quanto il rotore ha un diametro maggiore per la presenza degli avvolgimenti e soprattutto per problemi dovuti alla commutazione e il raffreddamento del rotore e del collettore che necessitano di un efficiente ed ampio sistema di ventilazione Infatti
196. nsibilmente maggiori di quelle che aveva fino ad allora predetto Nel 1986 per si verific un evento inaspettato nei laboratori dell IBM a Zurigo Rischlikon Alex Muller e Georg Bednorz scoprirono i cosiddetti superconduttori ad alta temperatura scoperta per la quale i due scienziati furono insigniti del premio Nobel L importanza della scoperta si manifest in tutta la sua pienezza appena si cap che oltre da temperature critiche decisamente pi alte il materiale che attualmente detiene il record diventa superconduttore gi ad una temperatura di circa 133 Kelvin ossia circa 140 gradi centigradi essi sono anche caratterizzati da una resistenza ai campi magnetici e da una capacit di trasporto sensibilmente superiori a quelle dei materiali fino ad allora conosciuti materiali che oggi vengono chiamati superconduttori a bassa temperatura In considerazione della loro particolare struttura del fatto che nonostante essi manifestino propriet metalliche non siano metalli bens degli isolanti e del fatto che essi manifestino un ordinamento magnetico si cap anche 84 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI relativamente presto che alla base della superconduttivita di questi nuovi materiali ci dovesse essere un meccanismo totalmente nuovo Dal 1986 ad oggi il grande entusiasmo iniziale per la scoperta si leggermente mitigato a causa di alcune loro propriet che frenano e ritardano il loro utilizzo in applicazioni tecniche su larga sc
197. ntato un tema che associa all esigenza della salvaguardia del pianeta quella della crescita Il cambiamento tecnologico il tramite attraverso il quale si possono contenere le emissioni di ed allo stesso tempo spingere con la forza necessaria ad una maggiore efficienza energetica 2 2 CONSUMI ENERGETICI ED EMISSIONI IN ITALIA I dati del 2007 sui consumi energetici italiani forniti dal Ministero dello Sviluppo Economico rilevano contrariamente alle previsioni di crescita dello stesso Ministero la tendenza al calo dei consumi energetici complessivi come si pu vedere nella figura 2 2 1 Sembrerebbe quindi che le prime avvisaglie della crisi economica in Italia probabilmente a causa della competizione internazionale dei paesi emergenti e dell aumento dei prezzi delle materie prime siano emerse molto prima dell esplodere globale della crisi finanziaria in corso Quindi considerando il crollo della domanda mondiale di energia post crisi finanziaria che i comportamenti riproduttivi degli italiani determineranno comunque una stabilizzazione della popolazione italiana nonostante gli intensi flussi migratori degli anni scorsi come Fig 2 2 1 Evoluzione Consumo Interno Lordo previsto dallo scenario Istat e che il Energia in Italia sistema industriale ed economico mostra da alcuni anni una tendenza alla saturazione della capacit produttiva facile prevedere il permanere della tendenza alla decrescita anche dopo il 2007 e
198. nte collegato alla potenza del macchinario alla sua efficienza e alle ore di utilizzo In tabella 5 1 2 1 sono riportate le formule per calcolare lo specifico tempo di rientro dell investimento per l installazione di un motore elettrico ad alta efficienza nei vari casi possibili Pur ribadendo la necessit di procedere a valutazioni accurate di fattibilit dell investimento mediante i calcoli evidenziati nella tabella 5 1 2 1 possono essere fornite le seguenti utili indicazioni di massima e per motori di piccola taglia sotto i 10 kW sono sufficienti poche migliaia di ore di funzionamento per rendere conveniente la sostituzione di un motore standard fuori uso con un nuovo motore elettrico ad alta efficienza rispetto alla riparazione del motore standard Il numero di ore di funzionamento oltre il quale si realizzano condizioni di convenienza aumenta all aumentare della potenza del motore Acquisto 1 3 e in molte realt i motori di piccola potenza possono essere convenientemente sostituiti con motori ad alta efficienza prima di aspettare che arrivino a rottura Queste considerazioni non tengono conto di altri possibili vantaggi economici realizzabili mediante l installazione di motori elettrici ad alta efficienza es forme di incentivo fiscale o altro ma considerano solo il risparmio energetico ottenibile in tabella 5 1 2 2 sono riportati alcuni valori indicativi di risparmio energetico prodotto in funzione della potenza del mo
199. nte nominale compresa tra 16 A e 75 A E applicabile alle reti pubbliche con tensioni nominali da 230 V monofase a 600 V trifase La norma stabilisce tre fasi distinte con riferimento alle procedure di collegamento delle apparecchiature La conformit ai singoli limiti di armoniche dello Fase 1 consente il collegamento dell apparecchiatura in qualsiasi punto del sistema di alimentazione La Fase 2 stabilisce i limiti per le correnti armoniche e per la distorsione armonica totale e la loro controparte alle alte frequenze la Distorsione armonica parziale ponderata PWHD I limiti sono classificati e tabulati in base al rapporto di cortocircuito La terza fase di collegamento prevede un accordo tra l utente e l ente erogatore dell energia elettrica in base alla potenza attiva stabilita per l installazione dell utente Se la corrente nominale superiore ai 75 A si applica in ogni caso la Fase 3 La struttura della norma generalmente considerata positivamente ma si potrebbe giustamente obiettare se le apparecchiature monofase e trifase debbano avere limiti differenziati allo Stadio 2 E molto probabile che la norma rimanga invariata ma la versione con lo stato della norma attuale conterr limiti diversi per apparecchiature monofase e trifase La filosofia di sviluppo dei limiti di armoniche all interno delle procedure consigliate IEEE 519 consiste nel limitare l inserimento di armoniche da parte dei singoli utenti in modo tale da evitare c
200. nti stessi al fine di ottimizzare il migliore accoppiamento tra inverter e ventilatore o pompa a servizio dell impianto Con i migliori inverter possibile infatti impostare fino a 3 velocit critiche che verranno bypassate in fase di accelerazione decelerazione e funzionamento del motore 7 2 IL CONTROLLO AD AZIONE DIRETTA DSC E DTC Nel campo degli azionamenti asincroni a tensione impressa la tendenza odierna quella di elaborare architetture di controllo che rispetto al tradizionale orientamento di campo permettano di conseguire una maggiore precisione e una maggiore velocit di risposta del sistema Il principio del controllo ad orientamento di campo quello di orientare il campo lungo la direzione reale dell asse rotante di Park in tal modo possibile disaccoppiare il controllo del flusso di rotore dal controllo della coppia e ottenere dunque una regolazione agevole di tali variabili tuttavia questo metodo non consente in forma diretta l orientamento della forza magnetomotrice statorica rispetto al flusso concatenato con l avvolgimento rotorico infatti la variabile manipolabile cio la tensione non direttamente legata alla variabile di controllo il flusso di rotore il risultato dunque che tale metodo di regolazione non quello ottimo non solo dal punto di vista della velocit di risposta ma anche del contenuto armonico delle grandezze in gioco Le pi recenti specifiche di progetto dei regolatori mirano all elab
201. nto di raffreddamento dotato di pompe per mantenere in pressione il liquido di raffreddamento Questo a differenze di altri costruttori permette un ulteriore risparmio Ovviamente tutto ci rende competitivo tale tipologia di raffreddamento in aree geografiche in cui sia presente una buona disponibilit di acqua Ovviamente il produttore raccomanda delle caratteristiche minime relative all acqua di raffreddamento come riassunto nella tabella 5 7 1 1 DATI CARATTERISTICI QUALITA CONSIGLIATA QUALITA ACCETTABILE da 7 5 8 5 da 6 5 9 0 Durezza acqua 54 Larghezza magle fto um Tab 5 7 1 1 Caratteristiche dell acqua per le macchine elettriche con statore refrigerato 79 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI E necessario prestare particolare attenzione al rispetto di pH durezza dell acqua e percentuale di materiali in sospensione Per quanto riguarda il rapporto tra materiali in sospensione e durezza dell acqua bisogna tenere conto del fatto che la percentuale di materiali in sospensione deve essere sempre pi piccola a mano a mano che cresce il grado di durezza dell acqua di raffreddamento Anche una percentuale sensibilmente maggiore di materiali in sospensione non causa otturazioni dei canali di raffreddamento nella macchina a patto che sia garantito un flusso continuativo dell acqua di raffreddamento Un altro vantaggio delle macchine elettriche refrigerate ad acqua la riduzione di peso e dimensioni mediante un corpo
202. nza energetica negli usi finali possono risultare convenienti 21 CAPITOLO 2 EMISSIONI INQUINANTI da un punto di vista economico Anche nel caso delle tecnologie innovative di generazione elettrica le stime concordano sul fatto che nel lungo periodo anche le tecnologie solari dovrebbero essere in grado di permettere riduzioni delle emissioni a costi inferiori ai 100 ton di CO valori dunque non distanti da quelli della generazione da fossili con cattura e confinamento della Entrambe le opzioni sembrano avere un costo di abbattimento maggiore del nucleare di III generazione che pure risulta essere ai limiti della competitivit di costo per cui richiede anch esso probabilmente un incentivo sotto forma di penalizzazione del carbonio 2 5 L EFFICIENZA ENERGETICA PRINCIPALE OPZIONE PER IL BREVE MEDIO PERIODO altre opzioni lt a tecnologiche 42 2 47 residenziale 14 7 10 8 interventi di efficienza i a 46 2 industria 9 7 __trasporti tecnologie i 5 5 trasporti 7 shift modale 5 5 uso razionale dell energia 11 6 Fig 2 5 1 Contributo delle opzioni di efficienza energetica negli usi finali alla riduzione delle emissioni di CO nello scenario ACT rispetto allo scenario di riferimento anno 2020 Gli incrementi di efficienza nell uso dell energia consentono di migliorare l impatto ambientale delle attivit umane senza diminuire gli standard di vita e rappresent
203. o In termini specialistici si dice che il superconduttore si comporta come un diamagnete ideale Senza questa propriet un materiale privo di resistenza elettrica non un superconduttore esso semplicemente un conduttore ideale grazie a questa propriet che il fenomeno della superconduttivit pu essere considerato un vero e proprio stato di fase della materia uno stato di equilibrio termodinamico che si contrappone alla fase cosiddetta normale quella cio in cui il trasporto della corrente elettrica un fenomeno dissipativo meccanismo attraverso il quale un superconduttore in grado di escludere o di espellere dal suo interno un campo magnetico esterno relativamente semplice e in considerazione della sua importanza per alcune affascinanti applicazioni tecniche merita di essere brevemente illustrato Generalmente un campo magnetico o pu essere associato ad un flusso di corrente elettrica In un elettromagnete ad esempio il campo magnetico generato dalla corrente che scorre nelle sue spire 83 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Analogamente i superconduttori reagiscono a campi magnetici esterni mettendo spontaneamente in moto nel loro interno un flusso di corrente elettrica tale che il campo magnetico ad esso associato annulli internamente il campo magnetico nel quale essi sono immersi I superconduttori quindi escludono dal loro interno i campi magnetici magnetizzandosi Questo particolare comportament
204. o di velocit di rotazione di un motore asincrono effettuato da un convertitore statico di frequenza il rendimento totale del sistema di azionamento sempre superiore a 0 8 Si pu affermare che gli azionamenti a velocit variabile del tipo a inverter costituiscono un metodo di controllo ottimale per quasi tutti i sistemi I metodi di controllo tradizionali infatti anche se semplici sono caratterizzati da un elevato consumo energetico e pertanto da un costo di esercizio pi elevato rispetto agli inverter da cui ne deriva anche un maggiore impatto ambientale in termini ad esempio di emissioni di anidride carbonica 118 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Per completezza si che una regolazione standard di tipo si basa su uno dei seguenti sistemi e azionamenti a cinghia la velocit si regola mediante il movimento di pulegge coniche manualmente o per mezzo di attuatori e accoppiamento idraulico sfrutta il principio della turbina modificando il volume dell olio nell accoppiamento stesso e modificando la differenza di velocit tra l albero di azionamento e l albero condotto la quantit di olio controllata mediante pompe e valvole Nei convertitori di frequenza si utilizza invece un motore standard a gabbia di scoiattolo e la velocit del motore regolata da un convertitore statico di frequenza che modifica il valore della frequenza in modo diretto Si ottiene in tal modo un apparecchia
205. o di garantire una maggiore efficienza energetica Questi margini di risparmio energetico appaiono anche in prima approssimazione cos ampi da essere non solo vantaggiosi ma tali da finanziare in pochi anni a fronte di un risparmio concreto sul combustibile le modifiche intraprese a carico dell impianto senza considerare i benefici ottenibili dalla riduzione delle emissioni di gas climalteranti La presente tesi partendo dall analisi dell impatto dell industria sulle emissioni in atmosfera dopo una introduzione agli obblighi normativi imposti dalle recenti normative sul controllo delle emissioni industriali descrive varie tecnologie utilizzabili per incrementare l efficienza energetica industriale cio ridurre il fabbisogno energetico senza penalizzare la produzione o la qualit riducendo la spesa energetica e l impatto ambientale Infine viene esposta un analisi dei risparmi ottenibili ammodernando un impianto esistente SOMMARIO 10 CAPITOLO 1 R B F s r l CAPITOLO 1 R B F S r l Fig 1 1 1 Sede aziendale Viale della Scienza 22 36100 Vicenza 1 1 STORIA DELL AZIENDA R B F una societ fondata nel 1973 da un gruppo di persone staccatosi dalla ISE di Alte Montecchio di Vicenza nota societ a quel tempo nel campo dell elettronica di potenza e di automazione di impianti e processi industriali con la mission della costruzione di convertitori AC DC convertitori AC AC e apparecchiatu
206. o energetico ottenibile sostituendo i motori in corrente continua con macchine in alternata ed introdotti quindi inverter in corrente alternata Nella tabella 9 5 1 sono riportati i codici che nel seguito identificheranno le varie applicazioni e la potenza installata CODICE APPLICAZIONE POTENZA APPLICAZIONE Gabbia principale 2600 kW Gabbia bordatrice 300 kW Tab 9 6 1 Codici delle applicazioni e relativa potenza installata Dal sopralluogo presso l impianto e dai profili di assorbimento ottenuti stato possibile stimare il consumo annuale di energia elettrica attuale e quello ottenibile dall introduzione di inverter in alternata Secondo i dati di lavoro le due gabbie sono in funzione 320 giorni all anno 20 ore al giorno Sono stati considerati tutti i fattori che possono migliorare l efficienza energetica dell impianto come rendimenti di motori e convertitori sprechi di energia per cattive regolazioni malfunzionamenti degli inverter risparmio dato dall eliminazione delle eccitatrici ecc CODICE CONSUMO ATTUALE CONSUMO CON RISPARMIO APPLICAZIONE STIMATO kWh INVERTER STIMATO OTTENIBILE STIMATO kWh kWh 16 640 000 15 433 600 1 206 400 1 920 000 1 780 800 139 200 Tab 9 6 2 Consumo annuale di energia elettrica attuale e stimato Dai valori di consumo energetico ponendo un costo dell energia pari a 0 11 kWh possibile ricavare il risparmio annuo in bolletta CODICE RISPARMIO IN APPLICAZIONE
207. o europeo e mondiale delle macchine elettriche e delle apparecchiature e sistemi di elettronica di potenza 5 1 1 Classi di efficienza Non c una legge che impone standard minimi sui rendimenti dei motori elettrici Ognuno pu costruire il motore che vuole Ultimamente per 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 riferisce a motori asincroni trifase di bassa tensione con rotore a gabbia in corto circuito unificati autoventilati in costruzione chiusa IP54 e IP55 alimentati a tensione di 400 Volt di linea e 50 Hz in una gamma di potenza compresa tra 1 1 kW e 90 kW a 2 poli e a 4 poli per servizio continuo S1 Si sono stabilite tre eff3 Fig 5 1 1 2 Efficienza dei motori elettrici a 4 poli 44 di doti i rare Fig 5 1 1 1 Simboli classi di efficienza effi eff2 e eff3 la effi la migliore la di marcatura la peggiore Per ogni classe sono stati definiti i rendimenti minimi I costruttori aderenti all accordo 5 sono impegnati a rispettare questi valori minimi Nel grafico di figura 5 1 1 2 sono riportati per ciascuna classe di efficienza i rendimenti minimi di un motore a 4 poli in funzione della potenza Come si pu facilmente dedurre dal grafico man mano che aumenta la potenza le differenze di rendimento tra le classi si assottigliano In virt di tale
208. o pu essere messo in evidenza sperimentalmente avvicinando un superconduttore ad un magnete permanente e registrando la forza repulsiva che si instaura tra di essi a causa della loro diversa polarit magnetica L effetto che si osserva del tutto simile a quello che tutti abbiamo probabilmente gi sperimentato tentando di avvicinare i poli opposti di due magneti La repulsione tra superconduttori e magneti alla base dello II nrn spettacolare esperimento di levitazione illustrato in figura 5 8 1 L immagine realizzata presso l universit del Texas mostra una pastiglia materiale superconduttore che fluttua a mezz aria sopra la superficie di un magnete Il principio alla base di questo esperimento lo stesso di quello che viene impiegato ad Fig 5 8 1 Levitazione magnetica di una pastiglia di esempio Giappone nei materiale superconduttore prototipi di treni a levitazione magnetica Maglev Dopo gli anni sessanta e fino al 1986 la comunit scientifica si era ormai generalmente rassegnata ad accettare che la superconduttivit fosse un fenomeno limitato a temperature inferiori ai 23 K Questa opinione era sostenuta dal fatto che gli sforzi profusi per incrementare le temperature critiche dei materiali avevano dato dei risultati insignificanti Inoltre la comunit scientifica era consenziente sul fatto che il modello teorico relativo alla natura della superconduttivit non fosse in grado di predire temperature critiche se
209. ogo indipendente degli atti onde verificare che il rilascio il trasferimento e la cancellazione delle quote di emissioni non siano viziati da irregolarit 3 Se il controllo automatico accerta l esistenza di irregolarit l amministratore centrale ne informa lo Stato membro o gli Stati membri interessati i quali non registrano le transazioni in oggetto n alcuna transazione successiva riguardante le quote di emissioni interessate finch le irregolarit non vengono sanate Articolo 21 Relazioni degli Stati membri 1 Ogni anno gli Stati membri presentano alla Commissione una relazione sull applicazione della presente direttiva La relazione riserva un attenzione particolare alle disposizioni prese ai fini dell assegnazione delle quote di emissioni della tenuta dei registri dell applicazione degli orientamenti in materia di monitoraggio e comunicazioni delle verifiche e delle questioni riguardanti il rispetto della presente direttiva e il trattamento fiscale delle emissioni rilasciate se del caso La prima relazione trasmessa alla Commissione entro il 30 giugno 2005 La relazione elaborata sulla scorta di un questionario o di uno schema elaborato dalla Commissione secondo la procedura di cui all articolo 6 della direttiva 91 692 CEE Il questionario o lo schema sono trasmessi agli Stati membri almeno sei mesi prima del termine per la presentazione della prima relazione 2 Sulla base delle relazioni di cui al paragrafo 1 la Commissione p
210. omeccanica di Marnate ELIN Austria 2009a Guida all uso motore asincrono trifase con rotore in cortocircuito Preding Weiz ELIN EBG ELIN EBG Austria 2009b We keep the world in motion Motors for the Extruder and Mixer Industry Preding Weiz ELIN EBG ENEA Italia 2007 Motori elettrici e variatori di velocit ad alta efficienza Roma ENEA ENEA Italia 2009 Rapporto energia e ambiente 2008 analisi e scenari Roma ENEA Etel Motion Technology Switzerland 2007 Torque motors data sheets TML TMM Series M tiers Etel Motion Technology Fellin L 2000 Complementi di impianti elettrici Padova Diade Giunchi F Manuale per il calcolo di trasformatori lt http digilander libero it giunchifabrizio gt 2010 Grassi W e Scatizzi G 2001 Moderne soluzioni impiantistiche per il risparmio energetico Milano Maggioli Editore Gulinelli A 2009 Criteri economici per la scelta dei trasformatori MT BT Attualit Elettrotecnica n 11 novembre 2009 pp 50 51 IEC Svizzera 1983 IEC 757 Code for designation of colours Ginevra IEC 172 BIBLIOGRAFIA IMS Research Great Britain 2010 The world market for medium voltage motor Wellingborough IMS Research La Triveneta Cavi Italia 2007 Guida pratica Vicenza La Triveneta Cavi Lapp Group Italia 2007 Live on Stage New Products 2007 Milano Lapp Group Longobardi T 2009 Breve analisi del calo dei consumi energetic
211. omponente di forza normale alla direzione del moto 4 il traferro specie nel caso di corse molto lunghe molto pi ampio che nelle corrispondenti macchine rotanti soprattutto per problemi di tolleranze meccaniche 5 assenza di un organo di trasmissione del moto dell albero anzi spesso la parte mobile del motore costituita dall oggetto stesso da movimentare ovvio che le caratteristiche 1 2 e 4 portano tutte a un peggioramento delle prestazioni rispetto alla controparte rotante in termini di rendimento e di fattore di potenza La caratteristica 3 ha in generale connotazione negativa ma pu essere anche utilizzata per realizzare la sospensione magnetica della parte mobile prerogativa molto appetibile in alcuni applicazioni Infine la caratteristica 5 propria dei motori lineari e impossibile da ottenere in altro modo Le tipologie di motori lineari si possono distinguere con riferimento alla struttura del motore e si parla di struttura monolatera quando l interazione tra induttore e indotto si esplica attraverso un unica superficie a una fetta di induttore corrisponde una fetta di indotto e si ha invece una struttura bilatera quando l interazione tra induttore e indotto avviene attraverso due superfici in altre parole una fetta di indotto si trova tra due fette di induttore configurazione che proprio per questo viene spesso chiamata sandwitch 65 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI intu
212. on 40 CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA 4 2 2 Gli elementi chiave 4 2 3 La EN 16001 permette una riduzione dei costi energetici attraverso un processo di identificazione misura e gestione del consumo di energia La diminuzione dei consumi soprattutto durante le ore di picco consente inoltre di ottenere vantaggi contrattuali nei confronti dei fornitori di energia garantendo cos anche un approvvigionamento energetico sicuro ha un approccio sistematico al miglioramento continuo e permanente dell efficienza energetica delle organizzazioni di ogni tipo o dimensione basata sul Modello PDCA facilita l allineamento e l integrazione con altri sistemi di gestione prende in considerazione obblighi legali ha un impatto sulla catena di fornitura nell acquisto di strumenti impianti con impatto elevato sul consumo di energia l organizzazione dovrebbe informare i fornitori che l acquisto viene valutato anche sulla base di parametri di efficienza energetica permette certificazione di parte terza consente la riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra e di carbonio ottimizzando la performance ambientale nel rispetto dei limiti di legge attuali e futuri contribuendo inoltre al miglioramento dell immagine aziendale e del rapporto con gli stakeholder Motivi per ottenere la Certificazione EN 16001 I principali motivi per attere la Certificazione EN 16001 si possono riassumere in pochi punti riduzione
213. onda progressiva di tensione mentre V z un onda regressiva di tensione Per comprendere il significato di queste dizioni basta convertire le espressioni di V z ed I z nel dominio del tempo tramite le classiche formule di antitrasformazione bisogna moltiplicare i fasori per il termine esponenziale che tiene conto del regime sinusoidale e poi calcolare la parte reale del prodotto cos ottenuto v z t RelV te 2 12 1 Refi Ve Re Ze Ze 122 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI Facendo gli opportuni passaggi su tali espressioni tenendo conto che le quantita V V e 2 sono complesse per cui possiedono un modulo ed una fase si trova immediatamente che v z t e cos ar lV iena a i z t cos ar cos ar amp Ze 2 Queste espressioni sono evidentemente del tutto analoghe tra loro Si consideri allora solo l espressione della tensione Essa afferma quanto segue e coslor Bz 0 al crescere del tempo t e progressiva VA necessario aumentare il valore di z al fine di mantenere costante l argomento del coseno cos facendo si segue il movimento di un punto dell onda possibile dunque affermare che si tratta di un onda che si muove lungo la direzione positiva dell asse z cio si dirige dall
214. one degli obiettivi quantitativi nazionali di risparmio energetico e sviluppo delle fonti rinnovabili di cui all art 16 comma 4 del decreto legislativo 23 maggio 2000 n 164 e successive modifiche e aggiornamenti Visto il decreto legislativo 3 aprile 2006 n 152 recante norme in materia ambientale e successive modifiche e integrazioni Visto il decreto del Presidente della Repubblica 7 giugno 2006 con l unita delega di funzioni registrato alla Corte dei conti il 13 giugno 2006 Ministeri istituzionali Presidenza del Consiglio dei Ministri registro n 7 foglio n 397 concernente l attribuzione all on prof Vincenzo Visco del titolo di Vice Ministro presso il Ministero dell economia e delle finanze Considerato che alla luce di quanto disposto dall art 1 comma 20 della legge finanziaria 2008 le disposizioni di cui all art 1 comma 358 della legge finanziaria 2007 si applicano alle spese sostenute entro il 31 dicembre 2010 per l acquisto e l installazione di motori ad elevata efficienza di potenza elettrica compresa tra 5 e 90 kW nonche per la sostituzione di motori esistenti con motori ad elevata efficienza di potenza elettrica compresa tra 5 e 90 kW Considerato che alla luce di quanto disposto dall art 1 comma 20 della legge finanziaria 2008 le disposizioni di cui all art 1 comma 359 della legge finanziaria 2007 si applicano alle spese sostenute entro il 31 dicembre 2010 per l acquisto e l installazione di variatori
215. one sul rotore viene a mancare la necessita di predisporre un sistema strisciante per addurre corrente al rotore come ad esempio il sistema spazzole anelli Questo tipo di macchina si differenzia in due tipologie DC brushless Direct Current corrente continua e AC brushless Alternate Current corrente alternata la differenza sostanziale risiede nel fatto che nella prima tipologia il campo al traferro ha un andamento di tipo trapezoidale tipico delle macchine in corrente continua mentre nella seconda tipologia ha un andamento sinusoidale come nelle macchine in corrente alternata nello specifico la macchina sincrona Costruttivamente le due tipologie si differenziano col fatto che mentre le macchine DC brushless sono caratterizzate dall avere gli avvolgimenti di statore concentrati necessari a produrre un campo trapezoidale quelle AC brushless hanno invece un avvolgimento di tipo distribuito indispensabile per produrre un campo sinusoidale Dal punto di vista del controllo si evidenziano le maggiori differenze dalle quali deriva la nomenclatura adottata per le due tipologie Nella macchina AC brushless il campo al traferro di tipo sinusoidale combinando opportunamente i campi prodotti dalle singole fasi pu assumere qualunque posizione possibile al traferro Essa viene pertanto alimentata con convertitori e controllata con tecniche di tipo vettoriale tipici delle macchine in corrente alternata Invece nella macchina DC brushless affinch
216. onsolidamento della banca dati contenente le informazioni di base necessarie per calcolare il numero di quote da assegnare a ciascuno degli impianti regolati dalla direttiva e del risultato del processo di specificazione del campo di applicazione che ha comportato l inclusione di impianti che realizzano processi di combustione quali cracking la produzione di nerofumo di gas la combustione in torcia i forni di riscaldo e di ricottura compresi quelli utilizzati per i processi di laminazione e di decapaggio integrati in un sito di produzione di acciaio 3 5 1 Quantit totale assegnata Rispetto a quanto previsto nel PNA2 la quantit totale di quote assegnate pari a 201 54 MtCO anno ed stata determinata come segue 1 determinazione della quantit di quote da assegnare agli impianti di combustione addizionali sulla base delle regole del PNA2 6 21 32 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING 2 determinazione del cap conseguente all inclusione degli impianti di combustione addizionale calcolata come la somma del cap di cui al PNA2 209 MtCO anno e le quote derivanti dall inclusione degli impianti di combustione 6 21 MtCO2 anno 215 21 MtCO2 anno 3 applicazione al nuovo cap 215 21 MtCO anno della percentuale di riduzione che si ottiene dal rapporto tra 13 25 riduzione richiesta dalla Commissione 209 MtCO2 anno del PNA2 Tale rapporto uguale a 6 34 4 appl
217. onvertitori con raddrizzatore a 6 impulsi il trasformatore di 111 CAPITOLO 7 CONVERTITORI alimentazione deve essere sovradimensionato e pu essere difficile assicurare la conformit ai requisiti delle normative Spesso necessario vedere a filtri per le armoniche Il raddrizzatore a 12 impulsi viene costituito collegando i due raddrizzatori a 6 impulsi in parallelo per alimentare un bus comune in c c L ingresso in corrispondenza dei raddrizzatori fornito da un trasformatore a tre avvolgimenti o da due trasformatori a due avvolgimenti In entrambi i casi i secondari del trasformatore sono sfasati di 30 Il vantaggio di questa configurazione che in corrispondenza del lato alimentazione alcune armoniche si trovano nella fase opposta e pertanto vengono annullate In teoria la componente armonica alla frequenza pi bassa identificata in corrispondenza del primario del trasformatore la 114 Gli svantaggi principali sono la necessit di trasformatori speciali e un costo pi elevato a fronte del raddrizzatore a 6 impulsi Nella figura 7 3 2 3 viene inoltre illustrato il principio del raddrizzatore a 24 impulsi Comprende due raddrizzatori a 12 impulsi in parallelo con due trasformatori a tre avvolgimenti con gli avvolgimenti del primario sfasati di 30 Il vantaggio che praticamente tutte le armoniche di bassa frequenza vengono eliminate con lo svantaggio di un costo elevato Nel caso di un azionamento unico di potenza ele
218. orazione di controlli sviluppabili in forma numerica questo per un esigenza di integrazione tra il dispositivo di regolazione e i dispositivi che presiedono alle funzioni di controllo monitoraggio diagnostica etc esigenza comprensibile se si pensa per esempio alla realizzazione di un sistema completamente automatizzato In risposta a tutte queste esigenze si sono dunque sviluppati il regolatore ad autocontrollo diretto DSC e la sua successiva evoluzione nota come regolatore a controllo diretto di coppia DTC 100 CAPITOLO 7 CONVERTITORI 7 2 1 Il regolatore DSC Il regolatore ad auto controllo diretto DSC si basa sul principio di poter controllare l orientamento del flusso concatenato l avvolgimento statorico rispetto a quello rotorico Il flusso di statore infatti direttamente manipolabile tramite la tensione di alimentazione ed ad essa legato dall equazione di stato riferita ad assi fissi di statore 1 Se si trascurano le cadute di tensione resistive sullo statore ipotesi valida per macchine di taglia medio grande e per frequenze sufficientemente grandi da poter considerare il valore della tensione di statore preponderante rispetto al termine l equazione diventa V Questa relazione indica che la tensione pu essere interpretata come la velocit istantanea con cui si sposta l estremo del vettore flusso di statore Se si considera il motore alimentato da un inverter a tensione impre
219. ori rispetto allo statore quindi non necessita di alcun controllo Nel motore DC invece il punto critico in fatto di temperatura proprio il rotore nel quale non possibile installare delle proprie sonde di temperatura Per i motori di grossa potenza si usa un interruttore termico molto sofisticato e costoso che viene installato nel rotore stesso Il motore asincrono trifase a gabbia di scoiattolo si dimostra vincente su tutti i fronti I lati positivi del motore AC del resto sono gi noti affidabile compatto economico funziona alla tensione di rete e non necessita di manutenzione Sul mercato sono disponibili centinaia di modelli di motori asincroni spesso a pronta consegna e questo consente un vantaggio non trascurabile sui motori DC si evita di tenere a magazzino motori di scorta per fa fronte ad un eventuale guasto 5 5 MOTORI ELETTRICI IN MEDIA TENSIONE L accordo volontario raggiunto tra il CEMEP Comitato Europeo Costruttori Macchine Rotanti e Elettronica di Potenza e la Commissione Europea sulla costruzione di motori elettrici asincroni trifase di bassa tensione con rotore a gabbia in corto circuito unificati autoventilati in costruzione chiusa IP54 e IP55 alimentati a tensione di 400 Volt di linea e 50 Hz in una gamma di potenza compresa tra 1 1 kW e 90 kW a 2 polie a 4 poli per servizio continuo 51 prima e la nuova Fig 5 5 1 Motore asincrono trifase norma IEC 60034 30 che definisce e armonizza MEL
220. orit politiche per agganciare il suo messaggio ai temi al momento pi importanti L impatto della crisi economica iniziata nella seconda met del 2008 sul sistema energetico e le limitazioni imposte dal Protocollo di Kyoto hanno messo in risalto un obiettivo fondamentale per le imprese produttive e le strutture del terziario ridurre il fabbisogno energetico senza penalizzare la produzione o la qualit I traguardi da raggiungere saranno quindi due e ridurre la spesa energetica attraverso una buona contrattazione il fornitore di energia mercato dell energia e interventi di efficienza energetica per ridurre i consumi ridurre gli impatti ambientali 37 CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA 4 1 1 Gli Energy Manager in Italia La figura dell Energy Manager nasce negli USA ai tempi della prima crisi petrolifera del 1973 In Italia stato istituzionalizzato gi dalla legge 308 82 ma con la legge 10 91 che l Energy Manager trova un nuovo e pi forte impulso Viene infatti introdotto il Responsabile per la conservazione e l uso razionale dell energia obbligatorio in tutte le aziende e gli enti dell industria caratterizzati da consumi superiori ai 10 000 tep anno e nelle realt del settore civile terziario e pubblica amministrazione con una soglia di consumo di 1 000 tep anno Si tratta di un profilo di alto livello con competenze manageriali tecniche economico finanziarie legislative e di comunicazione che su
221. per il rilascio di un autorizzazione ad emettere gas a effetto serra siano coordinate con quelle previste da tale direttiva Le disposizioni degli articoli 5 6 e 7 della presente direttiva possono essere integrate nelle procedure previste dalla direttiva 96 61 CE Articolo 9 Piano nazionale di assegnazione 1 Per ciascun periodo di cui all articolo 11 paragrafi 1 e 2 ciascuno Stato membro elabora un piano nazionale che determina le quote totali di emissioni che intende assegnare per tale periodo e le modalit di tale assegnazione Il piano si fonda su criteri obiettivi e trasparenti compresi i criteri elencati nell allegato III e tiene nella dovuta considerazione le osservazioni del pubblico Fatto salvo il trattato la Commissione elabora entro il 31 dicembre 2003 gli orientamenti per l attuazione dei criteri elencati nell allegato HI Per il periodo di cui all articolo 11 paragrafo 1 il piano pubblicato e notificato alla Commissione e agli altri Stati membri entro il 31 marzo 2004 Per i periodi successivi il piano pubblicato e notificato alla Commissione e agli altri Stati membri almeno diciotto mesi prima dell inizio del periodo in questione 2 I piani nazionali di assegnazione sono esaminati in seno al comitato di cui all articolo 23 paragrafo 1 3 Nei tre mesi successivi alla notificazione da parte di uno Stato membro di un piano nazionale di cui al paragrafo 1 la Commissione pu respingerlo in tutto o in parte qualora lo rite
222. periodo 2008 2012 riportata nell ultima colonna della tabella 34 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING ouue 023 va 023 0 2023 suoizesijdde ip 1uoiznpiy 5 2 eyed Jad 21524 WEI 92 PI QUILII BLIISNPUI OUJOJ 2 5 0120 150119 lap 2 0 522 2 auoizeulyey oniy 5 5 1 uou 3HDILIDYUINI WLIAILLV 35 CAPITOLO 3 LA DIRETTIVA EMISSION TRADING 36 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI CAPITOLO 6 TRASFORMATORI 6 1 RENDIMENTO Il rendimento di un trasformatore come per tutte le macchine elettriche e non si pu definire come il rapporto fra la potenza in uscita P e la potenza in entrata Pe N p La valutazione effettiva del rendimento rende palesi i pesanti limiti operativi della definizione appena fornita Si supponga infatti di volerne effettuare la misura mediante l impiego di due wattmetri uno per ognuna delle due porte Fig 6 1
223. portata In altri termini una riduzione del 20 della portata tramite variazione della velocit del motore permette una riduzione teorica nei consumi energetici prossima al 50 della potenza assorbita Dall analisi energetica stata ricavata anche una stima economica dei risparmi conseguibili attraverso l installazione dei prodotti considerati Dove i dati a disposizione non sono stati sufficienti per consentire un analisi approfondita delle applicazioni i risultati riportati sono frutto di ipotesi basate sui dati pi comuni riscontrabili sul mercato i valori ottenuti sono da intendersi come cautelativi da considerarsi perci come ragionevole stima del minimo risparmio possibile attraverso gli interventi suggeriti 9 1 CARATTERISTICHE DEI MOTORI ABB AD ALTA EFFICIENZA I motori ABB serie M3AA a EFF1 sono motori ad elevati standard di efficienza che presentano come caratteristiche principali dei bassi costi di esercizio una maggiore durata della vita del motore bassi livelli di rumorosit elevata affidabilit rispetto l ambiente Caratteristica fondamentale per un motore ad elevata efficienza la minor energia dispersa dallo stesso sotto Fig 9 1 1 Motori ABB serie M3AA forma di calore Per raggiungere simili prestazioni i motori ABB presentano e minori perdite nel ferro grazie alla migliore qualit dell acciaio e a lamine pi sottili per cui pacchi pi lunghi e minore traferro 145 CAPITOLO 9 ANALISI
224. pporta i decisori aziendali nelle politiche e nelle azioni collegate all energia Il problema particolarmente grave spinse ad affidare ad una persona competente e capace l incarico di affrontarlo e risolverlo attribuendole potere e mezzi necessari La pubblicazione nel 2009 della norma europea EN 16001 sui Sistemi di Gestione dell Energia offre un nuovo e potente strumento alle aziende interessate ai benefici economici e ambientali legati all efficienza energetica e inquadra meglio il ruolo dell energy manager nell ambito della struttura di appartenenza Contemporaneamente si sta delineando una nuova figura professionale qualificata e nel tempo certificata l Esperto in Gestione dell Energia EGE che amplia ed approfondisce le competenze dell Energy Manager in risposta alle pi recenti Direttive Europee che richiedono un uso pi efficiente delle risorse energetiche 4 1 2 L esperto in gestione dell energia EGE Due importanti direttive europee la Direttiva 2002 91 CE sul rendimento energetico degli edifici recepita in Italia dal D Lgs 192 05 che all art 10 recita Gli Stati membri si assicurano che la certificazione e l elaborazione delle raccomandazioni che la corredano vengano effettuate in maniera indipendente da esperti qualificati e o riconosciuti e la Direttiva 2006 32 CE sull efficienza energetica degli usi finali e i servizi energetici recepita in Italia dal D Lgs 115 08 che all art 8 Disponibilit di si
225. presi Per questi calcoli standard si presume che l azionamento elettrico sia collegato a un PC con Rsc 250 e con una distorsione di tensione iniziale inferiore al 1 L impedenza interna della rete va considerata come una reattanza pura In una rete di alimentazione pubblica a bassa tensione i limiti e i requisiti della norma IEC 1000 3 2 sono applicabili ad apparecchiature con corrente nominale lt 16 A L utilizzo della successiva normativa IEC 1000 3 4 consigliabile per apparecchiature con corrente nominale gt 16 A Se l azionamento elettrico utilizzato in un impianto industriale sar opportuno utilizzare un approccio economicamente ragionevole che consideri l installazione nel complesso Tale approccio si basa sulla potenza stabilita che l alimentazione in grado di produrre in ogni momento Viene stabilito un metodo di calcolo complessivo delle armoniche dell impianto che prevede i limiti della distorsione di tensione o delle emissioni totali di correnti armoniche I limiti di compatibilit stabiliti nella norma IEC1000 2 4 possono essere utilizzati come limiti della distorsione di tensione 108 CAPITOLO 7 CONVERTITORI La norma IEC1000 2 2 stabilisce i limiti di compatibilita per disturbi condotti a bassa frequenza e la segnalazione in sistemi di alimentazione di potenza pubblica a bassa tensione I fenomeni di disturbo comprendono le armoniche le interarmoniche le fluttuazioni di tensione le cadute e le brevi inter
226. r cui le tensioni sono perfettamente sinusoidali e nel triangolo secondario non si ha circolazione di correnti di terza armonica La conclusione pi importante che il collegamento stella stella da evitare in presenza di carichi squilibrati in quanto produce uno spostamento del centro stella diminuisce cio la tensione sulla fase caricata aumentando le tensioni delle altre due La situazione particolarmente pesante nel caso di trasformatori indipendenti mentre la soluzione nucleo unico permette di limitare lo spostamento del centro stella Qualora il collegamento stella stella debba essere utilizzato opportuno intervenire aggiungere se possibile il filo neutro al primario per fornire un percorso di ritorno per le correnti che si generano a causa dello squilibrio del carico e aggiungere un terzo avvolgimento terziario collegato a triangolo Il terziario pu essere ovviamente lo stesso usato per alimentare i carichi ausiliari basta che sia collegato a triangolo L avvolgimento deve ovviamente essere Fig 6 4 1 Schema di dimensionato in modo da poter portare le correnti 4 che possono circolare in esso di solito vengono progettati per un terzo della potenza nominale dei due avvolgimenti primari Da quanto sopra emerge che in pratica i trasformatori stella stella vengono utilizzati molto raramente dal momento che le stesse funzioni possono essere svolte da trasformatori trifase con altri tipi di collegamen
227. re elettriche ed elettroniche per il comando e il controllo di macchine e impianti industriali Con il passare del tempo e la costruzione di convertitori da parte di grandi multinazionali R B F si trasforma in Sistem Integrator per poi recentemente passare a System Provider per i seguenti principali settori industriali siderurgico metallurgico gomma e materie plastiche vetro cemento petrolchimico 1973 AUTOMAZIONE INDUSTRIALE 0 SYSTEM INTEGRATOR 2006 SYSTEM PROVIDER 11 CAPITOLO 1 R B F s r l 1 2 L AZIENDA R B F R B F ha uno staff di 35 persone dedicate esclusivamente al core business della sua mission e cio e ingegneria e software e collaudi e assistenza DGE DIREZIONE GENERALE SYSTEM PROVIDER UFFICIO Amministrati voe Personale UFFICIO Acquisti UFFICIO Tecnico Commerciale UFFICIO Tecnico i RMS REPARTO Magazzino Spedizioni RAS REPARTO Assemblaggio RCA REPARTO Collaudi assistenza Fig 1 2 1 Organigramma aziendale Si avvale attraverso accordi e compartecipazioni di aziende esterne per quanto riguarda e disegno a CAD e assemblaggi e montaggio sul campo Ha raggiunto condizioni di partnership con alcune grandi multinazionali e con aziende specialistiche per e forniture di prodotti e forn
228. rla non connettere a terra lo schermo dal lato inverter Il giunto di collegamento encoder motore deve essere isolato per evitare che le correnti parassite si richiudano attraverso Come per tutti gli altri schermi anche per lo schermo dell encoder la connessione a terra deve essere a 360 L inverter emette disturbi irradiati di conseguenza questi disturbi possono essere captati e portati all esterno dai cavi di collegamento in particolare dai cavi flessibili che li irradiano nel vano di corsa Se si vuole evitare questo inconveniente bene avere l inverter e la parte di potenza in un armadio la parte logica in un altro armadio con i collegamenti in ingresso e uscita 141 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI 142 dall armadio contenente l inverter fatti con il cavo schermato Soltanto se l inverter non ha una potenza elevata pu essere montato all interno dello stesso armadio della logica in questo caso per ridurre al minimo l accoppiamento dei cavi e quindi la trasmissione dei disturbi occorre Installare l inverter e la parte di potenza contattori resistenza di frenatura morsetti di uscita ecc il pi lontano possibile dai PLC microprocessori amplificatori di segnale ecc I cavi di ingresso potenza e di uscita motore devono essere lontani tra loro inoltre i cavi di uscita devono essere schermati con un conduttore giallo verde di terra interno Qualunque cavo sia di comando che di col
229. rovvisto di un polo Nord e di un polo Sud Gli avvolgimenti A e B sono in serie in modo che applicando una tensione positiva ad A e negativa a B la corrente pu fluire da A a B polarizzando in tal modo entrambe le espansioni polari la stessa cosa dicasi per gli avvolgimenti C e D anch essi in serie A e D vengono dette anche le fasi del motore passo passo Date queste premesse si immagini di fornire tensione al conduttore A collegando B a massa e lasciando scollegate le fasi C e D a causa della magnetizzazione delle espansioni polari connesse alle fasi A e B il magnete permanente del rotore ruoter orientandosi in modo da allineare le proprie espansioni polari Nord e Sud nella direzione A B come mostrato in figura Se successivamente si toglie tensione alla fase A e la si commuta alla fase C in modo da alimentare il percorso di corrente da C a D il rotore ruoter Fig 5 6 1 3 Pilotaggio a fase in senso orario di un quarto di giro allineandosi 58 singola o a onda CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI lungo la direzione C D Per provocare un ulteriore avanzamento si fornira tensione alla fase B poi alla D e cosi via provocando una continua rotazione dell asse del motore La sequenza degli impulsi elettrici da fornire quella evidenziata in figura 5 6 1 3 corrispondente a due giri del motore dove le varie sequenze sono sincronizzate da un clock il cui periodo determina ovviamente la frequenza di r
230. rsa natura e perdite meccaniche per attrito nei cuscinetti e alle spazzole per ventilazione e perdite nel ferro a vuoto proporzionali al quadrato della tensione costituite da perdite per isteresi consistenti nell energia dispersa nei cambi di direzione 77 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI del flusso e perdite per correnti parassite causate dalle correnti circolanti entro il nucleo indotte dai cambiamenti di flusso e perdite per effetto Joule 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 e nucleo realizzato con lamierini a basse perdite che diminuiscono le perdite a vuoto e sezione maggiorata dei conduttori dello statore del rotore per ridurre le perdite per effetto Joule e 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 pi piccole e quindi minori perdite meccaniche Si sono cos ottenuti motori che a parit di potenza hanno un rendimento migliore di quello standard ed una curva del rendimento pi piatta tale cio da garantire anche in caso di spostamenti del carico un rendimento sempre vicino a quello ottimale Inoltre possibile intervenire su altri aspetti costruttivi per aumentare l efficienza
231. rushless a magneti permanenti Tali motori sono stati sviluppati specialmente per applicazioni nell ambito dell industria plastica progettati in sostituzione di motori in corrente continua o ad induzione associati a riduttori di estrusori Potenza nominale Raffreddamento Coppia nominale acqua di raffreddamento Velocit nominale Raffreddamento 97 W Corrente nominale Minimo flusso d acqua 57 Tensione di alimentazione principale Massima temperatura 25 C Tensione di alimentazione DC quando il motore a carico Massima pressione 5 bars Coppia a velocit lenta Temperatura ambiente 40 C max Corrente a velocit lenta Altitudine lt 1000 Massima coppia Classe termica F Massima corrente secondo normativa CEI 34 1 Massima velocit Numero di poli 48 Inerzia rotore Forza controelettromotrice a 1000 rpm 25 C Efficienza Costante di coppia alla coppiamnominale 89 3 Resistenza statorica 25 C al 75 della coppia nominale 92 2 Induttanza statorica Fig 5 6 4 4 Dati tecnici motore torque Parker serie TMW40CLG Servizio continuativo Servizio intermittente 35000 30000 Coppia in 25000 20000 15000 10000 5000 1 80 100 120 160 180 200 Velocita in rpm Fig 5 6 4 5 Andamento coppia velocita motore torque Parker serie TMW40CLG 5 7 METODOLOGIE PER ELEVARE IL RENDIMENTO Le perdite in un motore elettrico sono di dive
232. ruzioni di tensione gli squilibri di tensione ecc Si pu affermare che la norma stabilisca i criteri di progettazione ad uso del produttore di apparecchiature corrispondenti ai requisiti minimi di immunit per l apparecchiatura La norma IEC1000 2 2 in linea con i limiti stabiliti dalla norma EN50160 per la qualit di tensione che l ente erogatore deve assicurare in corrispondenza dei terminali di alimentazione dell utente La norma IEC1000 2 4 simile alla IEC1000 2 2 ma stabilisce i livelli di compatibilit per reti industriali e non pubbliche Copre le reti a bassa tensione e le alimentazioni a media tensione escluse le reti per navi velivoli piattaforme offshore e ferrovie La norma IEC1000 3 2 tratta dei limiti alle emissioni di correnti armoniche per singole apparecchiature collegate a reti pubbliche La data di implementazione della norma il 1 Gennaio 2001 ma stata svolta un intensa attivit volta alla revisione della norma prima di tale data Le due ragioni principali per la revisione sono la necessit che la norma vada anche a coprire tensioni inferiori ai 230 V e le difficolt e le contraddizioni connesse all applicazione delle categorie di apparecchiature stabilite all interno della norma La norma IEC1000 3 4 stata pubblicata come Relazione tecnica di Tipo II Sono in corso iniziative per convertirla in norma Essa stabilisce i limiti alle emissioni di correnti armoniche per le singole apparecchiature con corre
233. sario garantire la corretta sequenza degli impulsi senza omettere alcuna sequenza pena l avanzamento irregolare del motore E altres ovvio che l inversione del senso di rotazione del motore viene ottenuto inviando al motore sequenze di impulsi invertite ovvero come se fossero lette da destra a sinistra rispetto a quelle ora descritte Si pu osservare che possibile altres alternare le due sequenze ad i esempio si BC BDD DAJA alimentare prima A poi la coppia A C poi C poi la Fig 5 6 1 4 Pilotaggio a due fasi Fig 5 6 1 5 Il pilotaggio a mezzo passo alterna le due sequenze tipiche del pilotaggio a onda e a due fasi 59 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI coppia B C poi B e cosi via Si ottiene cosi che il rotore si allinea dapprima verso A poi in posizione intermedia fra A e C poi verso C poi in posizione intermedia fra B poi verso e cos via Lo scopo quello di far compiere al rotore movimenti a mezzo passo e quindi attuare posizionamenti pi precisi anche se con una complicazione della sequenza degli impulsi vedi figura 5 6 1 5 Abbiamo visto che per un motore ideale a 4 espansioni polari possibile compiere passi di un quarto di giro 90 gradi oppure attuando un controllo a mezzo passo di un ottavo di giro ovvero 45 gradi In un motore reale il numero di espansioni polari maggiore ma sempre multiplo di quattro in modo da utilizzare
234. siderato un costo dell energia 0 19 kWh costante in tutte le 24 ore per semplicit di trattazione Inoltre l interesse annuo sul capitale stato posto pari a 3 Si sono inoltre considerati i diagrammi di carico relativi ad un piccolo stabilimento industriale evidenziati nelle figure 6 2 1 1 e 6 2 1 2 dove I corrisponde alla corrente effettivamente assorbita e In alla corrente nominale del trasformatore 9 O x Na x ca Ore Fig 6 2 1 1 Diagramma di carico nei giorni lavorativi di un piccolo stabilimento industriale G giorni lavorativi 220 89 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI Al ak 8 Fig 6 2 1 2 Diagramma di nei giorni di festivi di un piccolo stabilimento industriale G giorni lavorativi 145 Il risultato finale che il trasformatore A risulta essere il pi economico gia dopo soli due anni di vita La differenza di costo iniziale di 3 850 viene completamente recuperato e alla fine della vita del trasformatore si ha un risparmio di oltre 28 000 vedi figura 6 2 1 3 160000 00 140000 00 120000 00 100000 00 80000 00 Costo 60000 00 40000 00 20000 00 0 00 8 10 12 14 16 18 Anno di vita Trasformatore A Trasformatore Fig 6 2 1 3 Costo attualizzato
235. so statorico si trova e restituisce il valore del vettore tensione che si deve selezionare sotto forma di comandi di accensione e spegnimenti delle valvole opportune In pratica essa una matrice tridimensionale 2 x 3 x 6 realizzabile sotto il profilo hardware semplicemente tramite una memoria programmabile La logica DTC consente dunque una gestione delle commutazioni alquanto semplice e senza l impiego di algoritmi di calcolo sofisticati a vantaggio della velocit di esecuzione e della semplicit realizzativa L utilizzo dei comparatori di livello consente inoltre di tenere sotto controllo la frequenza di commutazione delle valvole funzione dell ampiezza delle bande In tabella 7 2 2 1 riportata la switching table f e t rappresentano rispettivamente i valori in uscita dal comparatore di flusso e di coppia q N il settore in cui il flusso di statore si trova In figura 7 2 2 4 riportato il classico schema di un azionamento con regolazione DTC esca ee Tab 7 2 2 1 Switching table Il controllo diretto di coppia basato sull uso di due controllori ad isteresi Piccole bande d isteresi di flusso avvicinano le forme d onda della corrente a quelle sinusoidali mentre piccole bande d isteresi di coppia generano coppie molto regolari D altra parte piccole bande d isteresi determinano alte frequenze di commutazione delle valvole aumentando inoltre le perdite di commutazione La coppia presenta
236. so alle migliori tecnologie disponibili sul mercato caldaie a condensazione impianti a pompa di calore con tecnologia a compressione o ad assorbimento impianti cogenerativi ad alto rendimento impianti ad integrazione di energia solare Maggiore incidenza degli impianti centralizzati Efficientamento dei sistemi di riscaldamento facendo ricorso alle migliori tecnologie disponibili sul mercato caldaie a condensazione impianti a Terziario 16 600 20 800 pompa di calore con tecnologia a compressione o ad assorbimento impianti cogenerativi ad alto rendimento impianti ad integrazione di energia solare Nuova installazione di evaporatori a Compressione Meccanica del Vapore CMV o retrofit evaporatori esistenti per la concentrazione di soluzioni liquide Ricorso sistematico alle Best practices IEA All incremento di cogenerazione previsto nel Piano 2016 1 5 Mtep si Industria 9 536 43 141 aggiunge una revisione degli impianti cogenerativi esistenti al 2005 che sono convertiti in impianti ad alto rendimento 87 2 per soddisfare la stessa quantit di calore servita oggi La minor energia prodotta in cogenerazione prodotta in impianti a ciclo combinato di ultima generazione Introduzione limiti di consumo nuovi autoveicoli Condizionatori efficienti Pneumatici a bassa resistenza di rotolamento e sistemi di monitoraggio della pressione pneumatici Lubrificanti a bassa viscosit Veicoli efficienti per il trasporto pesante Eco driving Tassaz
237. ssa a due livelli si hanno quindi a disposizione otto velocit corrispondenti agli otto stati che il vettore di Park pu assumere nello spazio sei stati non nulli rappresentati da vettori sfasati tra loro di 60 e due stati nulli La logica di controllo quella di guidare il flusso di statore secondo la traiettoria pi congeniale Se si pensa al regime sinusoidale il vettore tensione descrive nel piano di Park una circonferenza se si considera lineare il modello matematico della macchina asincrona si pu allora affermare che anche il flusso di statore percorre a regime una traiettoria che anch essa una circonferenza pertanto quest ultima rappresenta la traiettoria Fig 7 2 1 1 Vettori tensione e traiettoria del flusso di statore ottima La presenza di un inverter che fornisce la tensione di alimentazione non consente di poter guidare il flusso secondo la traiettoria ottima in quanto si hanno a disposizione solo otto stati discreti di cui due nulli E possibile per guidare il flusso secondo una traiettoria esagonale selezionando opportunamente i sei vettori non nulli della tensione secondo la logica che verr descritta nel seguito Gli azionamenti asincroni presentano a regime e nelle condizioni limiti di funzionamento in trazione caratteristiche di funzionamento del Fig 7 2 1 2 Caratteristiche limite in tipo in figura 7 2 1 2 trazione Tali caratteristiche individuano due zone la 101
238. standard induttanze a saturazione variabile in corrente continua per la soppressione e riduzione delle armoniche fino al 25 in meno rispetto alle normali reattanze in corrente continua ottimizzazione automatica della rumorosit in funzione della temperatura di funzionamento dell azionamento configurazione a macro predefinite studiate appositamente per ridurre i tempi di messa in servizio nelle pi comuni applicazioni condizioni ambientali di funzionamento da 15 C a 50 C con declassamento da 40 C a 50 C del solo 1 in corrente ogni grado funzionamento con umidit relativa fino a 95 Fig 9 2 1 Inverter ABB protocolli Modbus integrato RS485 serie ACS550 alimentazione 380V 480V 10 15 208V 240V 10 15 autoidentificazione della linea di ingresso CAPITOLO 9 ANALISI PER L OTTIMIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI PER UN IMPIANTO e timer interno e funzioni di diagnostica e manutenzione programmata e help sempre disponibile sul pannello di controllo e possibilit di monitorare variabili di processo pressione portata temperatura velocit di rotazione direttamente su pannello di controllo dell azionamento in unit di misura ingegneristiche 9 3 SITUAZIONE ATTUALE I motori alimentati in corrente continua presi in considerazione per l analisi sono la gabbia principale la gabbia bordatrice e i motori che azionano la via a rulli il motore per l aspirazione della gabbia il ventil
239. stemi di qualificazione accreditamento e certificazione recita Perch sia raggiunto un livello elevato di competenza tecnica di obiettivit e di attendibilit gli Stati membri assicurano laddove lo ritengano necessario la disponibilit di sistemi appropriati di qualificazione accreditamento e o certificazione per i fornitori di servizi energetici di diagnosi energetiche e delle misure di miglioramento dell efficienza energetica chiedono che la certificazione e l elaborazione di raccomandazioni siano effettuate da esperti qualificati e certificati L esperto in gestione dell energia EGE risponde a queste richieste Nel D Lgs 115 08 all art 2 comma z si d la definizione di EGE soggetto che ha le conoscenze l esperienza e la capacit necessarie per gestire l uso dell energia in modo efficiente nell art 16 il decreto rimanda ad uno o pi decreti futuri del 38 CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA Ministero dello Sviluppo Economico a seguito dell adozione di apposita norma tecnica UNI CEI ad una procedura di certificazione volontaria per l esperto in gestione dell energia La norma tecnica UNI CEI la 11339 2009 pubblicata a fine dicembre 2009 L EGE dunque una figura professionale moderna ed interdisciplinare chiamata ad agire nel contesto di un nuovo mercato europeo dell energia che in attuazione delle Direttive comunitarie che impongono la liberalizzazione del settore sta cambiando profo
240. stenti in caso di rottura di un motore elettrico possibile intervenire con specifiche riparazioni riavvolgimenti che pur rimettendo il dispositivo in funzione comportano una perdita di rendimento che pu andare dallo 0 5 al 4 e durata di funzionamento e il coefficiente di carico ovvero la percentuale rispetto al pieno carico alla quale lavora il motore e il costo di un motore elettrico ad alta efficienza il costo di un motore elettrico tradizionale e i costi di riparazione 45 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI La semplice comparazione del Consumo di costo di acquisto sarebbe energia elettrica 98 4 fuorviante in quanto analizzando il costo di un motore elettrico nell arco della Manutenzione 0 3 sua intera vita il costo di acquisto rappresenta meno del 2 mentre la restante parte rappresentata quasi Figura 5 1 2 1 Costi di acquisto e di esercizio di un interamente dal consumo di motore elettrico elettricit i costi di manutenzione sono infatti poco significativi in quanto i motori elettrici sono dispositivi molto affidabili e infaticabili il sovrapprezzo legato alla scelta di un motore elettrico ad alta efficienza viene quindi coperto nel tempo dal risparmio di energia elettrica che questo dispositivo consente di ottenere Il tempo necessario a rientrare dell investimento dipende dal valore dell investimento fatto e dall entit del risparmio energetico prodotto valore direttame
241. stiche costruttive del cavo in sequenza radiale partendo dal materiale isolante quindi dopo un trattino materiale e forma dei conduttori 132 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI parte 3 dopo uno spazio libero numero e sezione dei conduttori Per la designazione del numero e della sezione dei conduttori sono previsti i seguenti simboli nxS oppure nGS n numero dei conduttori che costituiscono il cavo x simbolo di moltiplicazione da usare nei cavi senza conduttore di protezione G simbolo di moltiplicazione da utilizzare nei cavi con conduttore di protezione colore giallo verde S sezione dei conduttori in millimetri quadrati DESIGNAZIONE SECONDO CEI 20 27 Riferimento ARMONIZZATO con marchio lt HAR gt alle norme AUTORIZZATO NAZIONAL TENSIONE NOMINALE Us U 300 300 V Tensione TENSIONE NOMINALE 9 U 300 500 nominale TENSIONE NOMINALE U g U 450 750 V TENSIONE NOMINALE U U 0 6 1 Materiale POLIVINILCLORURO PVC isolante GOMMA SINTETICA ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO SCHERMATURA A FILI O NASTRI Schermatura SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME e armatura POLIVINILCLORURO PVC Materiale del s ALLUMINIO per il rame nessuna sigla FILO UNICO Forma del CORDA RIGIDA conduttore CORDA FLESSIBILE PER POSA FISSA CORDA FLESSIBILE PER SERVIZIO MOBILE Il sistema di designazione secondo la CEI UNEL 35011 stabilisce in
242. tabilire obiettivi energetici e i relativi target e Do assegnare risorse e responsabilit accrescere la consapevolezza dell organizzazione fornire training adeguato promuovere comunicazione interna ed esterna implementare controlli operativi e Check stabilire un programma di monitoraggio della gestione energetica valutare la conformit con obblighi legali identificare e gestire non conformit controllare le rilevazioni effettuare verifiche interne sul sistema di gestione energetico e Act revisione del sistema di gestione dell energia da parte del top management per attuare potenziali migliorie e cambiamenti Il sistema di gestione secondo il formato Plan Do Check Act assicura che EN 16001 possa essere utilizzato da tutte le organizzazioni di qualsiasi dimensione e tipologia con benefici sia in grosse multinazionali che in piccole e medie imprese I requisiti dello standard Continual possono essere allineati con Improvement Energy quelli di altre norme ampiamente utilizzate per altri sistemi di gestione yooh Planning come ISO 9001 e 14001 Le organizzazioni che desiderano dimostrare mplementatio and Operation conformit ai requisiti della EN 16001 o assicurare ai loro clienti che hanno un sistema di estione Checking and 3 Internal Audit Corrective ae dell energia appropriato Action potranno farlo tramite una certificazione indipendente Corrective and Preventive Acti
243. te dalla connessione alla terra generale dell edificio la carcassa del motore deve essere collegata sia allo schermo del cavo sia al conduttore giallo verde di terra che si trova all interno del cavo schermato Per ridurre i disturbi irradiati dal cavo di potenza il cavo emette disturbi anche se schermato e proteggere l isolamento del motore si possono mettere degli anelli di ferrite o delle induttanze sui conduttori di potenza il pi vicino possibile all inverter Il filtro pu essere interno all azionamento oppure esterno in quest ultimo caso un morsetto di terra del filtro va collegato direttamente alla sbarra di terra del quadro l altro morsetto se presente e la carcassa metallica devono essere connessi elettricamente al pannello del quadro contatto metallo metallo I cavi di connessione tra filtro e inverter devono essere di lunghezza max 30 cm se la lunghezza maggiore si deve usare il cavo schermato Un cavo di massa deve essere collegato al morsetto di massa del filtro e al morsetto di terra dell inverter se l inverter ha due morsetti di terra l altro morsetto deve essere direttamente collegato alla sbarra di terra cavo deve essere schermato e connesso a terra solo dal lato dell inverter Verificare che lo schermo non sia collegato a terra dal lato motore controllando con un tester la connessione schermo motore qualora ci fosse la connessione dal lato motore e fosse impossibile elimina
244. ti settori fra cui quello chimico dell alluminio e dei trasporti e altre attivit ed emissioni di altri gas a effetto serra elencate nell allegato II onde migliorare ulteriormente l efficienza economica del sistema b la relazione tra lo scambio di quote di emissioni a livello comunitario e lo scambio di quote di emissioni a livello internazionale che inizier nel 2008 c un ulteriore armonizzazione del metodo di assegnazione delle quote di emissioni compresa una procedura di asta per il periodo successivo al 2012 e i criteri per i piani nazionali di assegnazione di cui all allegato III d l impiego dei crediti risultanti dai meccanismi di progetto e la relazione tra lo scambio delle quote di emissioni ed altre politiche e interventi attuati a livello di Stati membri e a livello comunitario compresi gli strumenti fiscali che perseguono gli stessi obiettivi f l opportunit di istituire un registro comunitario unico g l entit delle ammende per le emissioni in eccesso tenuto conto tra l altro dell inflazione h il funzionamento del mercato delle quote di emissioni ivi comprese in particolare eventuali perturbazioni del mercato 1 le modalit per adeguare il sistema comunitario ad un Unione europea allargata j il raggruppamento k la possibilit pratica di elaborare parametri diffusi in tutta la Comunit da utilizzare come base per l assegnazione delle quote tenendo conto delle migliori tecniche disponibili e dell ana
245. tiche La prima valuta i risparmi ottenibili dalla sola introduzione di nuovi azionamenti in corrente continua ed una logica di funzionamento che magnetizzi i motori in corrente continua presenti sull impianto solo quando questi debbano effettivamente funzionare la seconda considera invece il caso in cui vengano sostituite tali macchine con motori in corrente alternata ed introdotti quindi inverter in corrente alternata Nella tabella 9 4 1 sono riportati i codici che nel seguito identificheranno i due casi proposti CODICE APPLICAZIONE APPLICAZIONE ft Soluzione in corrente continua 2 Soluzione in corrente alternata Tab 9 4 1 Codici dei casi proposti Dal sopralluogo presso l impianto e dai profili di assorbimento ottenuti stato possibile stimare il consumo annuale di energia elettrica attuale e quello ottenibile dall introduzione di inverter in continua od alternata Sono stati considerati tutti i fattori che sono in grado di migliorare l efficienza energetica dell impianto come rendimenti di motori e convertitori sprechi di energia per cattive regolazioni o malfunzionamenti degli inverter risparmio dato dall eliminazione delle eccitatrici ecc CODICE CONSUMO ATTUALE CONSUMO CON RISPARMIO APPLICAZIONE STIMATO kWh INVERTER STIMATO OTTENIBILE STIMATO kWh kwh 1 320 000 976 800 343 200 1 320 000 712 800 607 200 Tab 9 4 2 Consumo annuale di energia elettrica attuale e stimato 150 CAPITOLO 9 A
246. tiva decisamente pi piccola Le reattanze induttive di linea sono progettate per bloccare tutte le armoniche e per consentire alla frequenza fondamentale di passare Ci si ottiene perch l impedenza induttiva cresce con l aumentare della frequenza Tanto maggiore il valore dell induttanza tanto maggiore il valore della tensione di corto circuito differenza di tensione tra induttore con carico e senza carico e tanto pi elevato il livello di attenuazione delle armoniche che viene raggiunto L impedenza di ingresso di una reattanza viene espressa come caduta di tensione percentuale e normalmente un induttore ha un valore pari al 2 4 altri valori possono essere utilizzati a seconda delle circostanze Dall analisi dei fenomeni fin qui elencati possiamo affermare che il picco di corrente molto elevato al momento della massima tensione dovuto al funzionamento dei circuiti rettificatori viene attenuato dall induttanza di linea addizionale fino al 40 Viene cos minimizzata la deformazione della tensione di rete da tensione sinusoidale a tensione trapezoidale Una reattanza di linea scarica la rete compensando la corrente reattiva delle armoniche Si ha quindi un elevazione del fattore di potenza influenzato dalle armoniche e da non confondersi con il cosg 116 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Senza filtro tra convertitore e motore Cott 500 Viiv 25 CHD 12 5 2 5 midi CHI S00 Vide CM 12 5 5
247. to Quindi al fine della limitazione dello squilibrio delle tensioni il collegamento a triangolo certamente da preferire Il migliore da questo punto di vista certamente il collegamento triangolo triangolo ma anche i collegamenti triangolo stella e stella triangolo si prestano bene ad alimentare carichi squilibrati 94 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI Fig 6 4 2 Schema di collegamento Dy secondario a triangolo ridistribuisce parzialmente qualsiasi squilibrio che si possa verificare in quanto nasce in esso una corrente di circolazione che per la legge di Lenz tende a ridurre la dissimmetria che l ha provocata Considerando infine il caso del collegamento triangolo stella si ha che la corrente i3 richiamata al primario si richiude tra due fili di linea senza interessare gli altri avvolgimenti Le tensioni ai capi degli avvolgimenti primari sono peraltro imposte perch coincidono con le concatenate e perci le tensioni di fase secondarie non possono mutare in conseguenza di carichi squilibrati Questo tipo di collegamento perci di uso corrente nella rete di distribuzione dell energia 95 CAPITOLO 6 TRASFORMATORI 96 CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA CAPITOLO 4 I SISTEMI DI GESTIONE PER L ENERGIA 4 1 ENERGY MANAGEMENT Nel quadro delle dinamiche che controllano l attenzione data alle varie attivit nelle imprese produttive e nelle strutture del terziario la gestione del
248. to tra parte mobile e parte fissa solo per sostentamento e non per trasmettere il moto la forza trasmessa per via elettromagnetica attraverso lo spazio che divide parte mobile e parte fissa traferro senza necessit di un contatto fisico In questo modo l usura viene drasticamente ridotta per cui ridotta anche la necessit di manutenzione la durata del dispositivo quindi estremamente lunga Non essendovi conversioni di movimento la costruzione pi semplice dei casi precedenti e gli intervalli di variazione di lunghezza della corsa velocit ed accelerazione possono essere decisamente pi ampi L assenza di accoppiamenti meccanici nella trasmissione del moto fa s che quest ultimo sia estremamente regolare e silenzioso mediante adeguate tecniche di controllo in retroazione si possono raggiungere precisioni e ripetibilit nel posizionamento dell ordine della frazione di um vi sono inoltre limiti alle corse ottenibili e in parecchie configurazioni possibile utilizzare una medesima struttura fissa con pi parti mobili che possono essere controllate in modo indipendente A fronte di tali vantaggi la diffusione dei motori lineari a tutt oggi senz altro inferiore a quello delle tipologie tradizionali e in particolare rispetto all insieme motore rotante conversione ruota dentata vite senza fine Quasi sempre infatti il motore lineare non la scelta che viene fatta quando si ha a che fare con un applicazione
249. tore di linea vengono attribuiti quattro parametri elettrici uniformemente distribuiti riferiti all unit di lunghezza km e resistenza longitudinale induttanza di servizio conduttanza trasversale di servizio g capacit di servizio c Per una definita pulsazione w le prime due costanti danno luogo alla impedenza longitudinale per unit di lunghezza e le seconde due costanti alla ammettenza trasversale La resistenza longitudinale r viene tipicamente fornita dal costruttore e pu essere espressa dalla relazione r dove la resistivit in mm km del materiale costituente il conduttore e varia con la temperatura S la sezione teorica del conduttore K un coefficiente che incrementa di alcuni percento il valore p S per tener conto dell effetto pelle e della maggiore lunghezza dei fili per cordatura L induttanza di servizio il coefficiente che mette in relazione la corrente che lo percorre con la f e m in esso indotta per la variazione nel tempo delle correnti che 131 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI percorrono tutti i conduttori di linea Dipende dalla geometria del sistema e dalle relazioni fra le correnti Per linea trifase 1 o m 24 H km 2 R dove uo 4I110 H km DM la distanza media geometrica fra i conduttori R il raggio equivalente del conduttore che tiene conto del flusso interno dello stesso Per le linee in cavo generalmente le dipendenze sono pi complesse e le rela
250. tore e delle ore di funzionamento 46 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Situazione specifica Formula per il calcolo del tempo di rientro dell investimento Significato dei termini Sostituzione di un motore elettrico Cin n 1 1 tempo rientro dell investimento Chem 00510 motore alta eff costo motore standard COSto del riavvolgimento coeff di carico h durata di funzion ore anno costo dell energia elettrica kWh eff rendimento tradizionale in caso di PAC chee rottura Poa Die Shem Sostituzione di un PE som motore elettrico 1 1 tradizionale P C h c funzionante ssa AL nem T gt Com TE Acquisto di un nuovo 1 1 motore P C h c eff std eff hem nominale motore standard eff hem rendimento nominale motore alta efficienza e perdita riav rendimento per riavvolgimento Tab 5 1 2 1 Installazione di un motore elettrico ad alta efficienza formule di valutazione del tempo di rientro dell investimento Efficienza motore standard Potenza Risparmi in Risparmi in kWh anno Risparmi anno Ore annue di funzionamento del motore Ore annue di funzionamento del motore Ore annue di funzionamento del motore 588 45 90 91 62 176 04 716 869 52 92 105 84 203 22 64 44 128 88 247 32 100
251. torque di produzione Etel Motion Technology L aumento di coppia richiede inevitabilmente un aumento del diametro del motore in quanto la forza specifica per unit di area del traferro ha un limite superiore di alcuni newton su centimetro quadro per problemi legati alle perdite per effetto joule e per la saturazione magnetica del ferro L aumento del diametro comporta un aumento del momento di inerzia che influisce negativamente sulle prestazioni dinamiche Per limitare questo inconveniente il rotore deve essere il pi leggero possibile Le dimensioni e la massa sono comunque sempre molto maggiori di un motore di pari potenza Si cerca di limitarle portando al limite lo sfruttamento dei materiali Cosa che comporta un aumento delle perdite ed un surriscaldamento del motore che rende necessario in molti casi un raffreddamento ad acqua Allo scopo sulla superficie esterna dello statore per tutta la sua circonferenza sono ricavati canali nei quali viene fatta scorrere l acqua di raffreddamento Tutto ci comporta la possibilit di ottenere motori torque con potenze relativamente piccole possibile arrivare a qualche centinaio di kW Fig 5 6 4 3 Esempio di applicazione di un motore torque Come esempio delle potenze massime raggiungibili di seguito nelle figure 5 6 4 4 e 5 6 4 5 si propongono i dati tecnici di un motore torque di produzione Parker 76 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Hannifin servomotore b
252. tti alle disposizioni della presente direttiva b saranno soggetti a requisiti di monitoraggio comunicazione e verifica equivalenti a quelli previsti conformemente agli articoli 14 e 15 e c saranno soggetti a sanzioni almeno equivalenti a quelle di cui all articolo 16 paragrafi 1 e 4 in caso di inosservanza delle prescrizioni nazionali essa provvede all esclusione temporanea di tali impianti dal sistema comunitario Sono adottate disposizioni per assicurare che non vi siano distorsioni del mercato interno Articolo 28 Raggruppamento 1 Gli Stati membri possono autorizzare i gestori di impianti che svolgono una delle attivit elencate nell allegato I a costituire un raggruppamento di impianti per la stessa attivit per il periodo di cui all articolo 11 paragrafo 1 e o per il periodo quinquennale di cui all articolo 11 paragrafo 2 conformemente ai paragrafi da 2 a 6 del presente articolo 2 I gestori che svolgono un attivit elencata nell allegato I che desiderino costituire un raggruppamento ne fanno richiesta all autorit competente precisando gli impianti e il periodo per i quali desiderano 163 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE costituire un raggruppamento e comprovando che un amministratore fiduciario sara in grado di soddisfare gli obblighi di cui ai paragrafi 3 e 4 3 I gestori che desiderino costituire un raggruppamento nominano un amministratore fiduciario a al quale sar concesso un quantitativo totale di quote di
253. ttiva o sono corredate di un siffatto riferimento all atto della pubblicazione ufficiale Le modalit di tale riferimento sono decise dagli Stati membri 2 Gli Stati membri comunicano alla Commissione il testo delle disposizioni di diritto interno che essi adottano nel settore disciplinato dalla presente direttiva La Commissione ne informa gli altri Stati membri Articolo 32 Entrata in vigore La presente direttiva entra in vigore il giorno della pubblicazione nella Gazzetta ufficiale dell Unione europea Articolo 33 Destinatari Gli Stati membri sono destinatari della presente direttiva 165 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE 166 ALLEGATO II DECRETO 9 APRILE 2008 ALLEGATO II DECRETO 9 APRILE 2008 DISPOSIZIONI IN MATERIA DI DETRAZIONI FISCALI PER LE SPESE SOSTENUTE PER L ACQUISTO E L INSTALLAZIONE DI MOTORI AD ELEVATA EFFICIENZA E VARIATORI DI VELOCITA INVERTER DI CUI ALL ARTICOLO 1 COMMI 358 E 359 DELLA LEGGE 27 DICEMBRE 2006 N 296 Pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n 147 del 25 maggio 2008 IL MINISTRO DELLO SVILUPPO ECONOMICO di concerto con IL MINISTRO DELL ECONOMIA E DELLE FINANZE Visto l art 1 comma 20 della legge 24 dicembre 2007 n 244 di seguito legge finanziaria 2008 il quale dispone tra l altro che le disposizioni di cui all art 1 commi 358 e 359 della legge 27 dicembre 2006 n 296 di seguito legge finanziaria 2007 si applicano nella misura e alle condizioni ivi previste anc
254. ttore 6 impulsi N n Induttore piccolo 6 impulsi Induttore grande 6 impulsi x Induttore grande 12 impulsi N n tensione armonica 5 g 2 5 D 5 60 80 100 120 Rapporto cortocircuito Fig 7 3 2 8 Distorsione totale di tensione armonica per tipo di azionamento in c a e dimensioni del trasformatore 7 3 3 Riduzione delle armoniche attraverso reattanze induttive Le reattanze induttive di linea vengono utilizzate come elementi passivi per ridurre le armoniche e il carico sulla rete dove ci siano convertitori di vario tipo alimentatori a corrente continua e nella produzione di energie alternative Una reattanza induttiva di linea alleggerisce la rete di alimentazione compensando la potenza reattiva delle armoniche Gli impulsi di valore elevato di corrente causati dal funzionamento dei raddrizzatori vengono attenuati di oltre il 60 Le reattanze induttive limitano oltre ai picchi di corrente anche i buchi di tensione Questi disturbi vengono provocati da processi di commutazione e da scariche verso terra Le reattanze di commutazione devono essere impiegate con driver a SCR tiristori Non ammesso l impiego del solo filtro EMC senza la reattanza di linea Viceversa possibile l impiego della sola reattanza anche senza filtro EMC Le applicazioni pratiche dimostrano che con driver SRC l uso delle sole r
255. tura semplice economica e sicura 7 5 L UTILIZZO DI INVERTER Notevoli risparmi sui costi energetici si ottengono con gli azionamenti a velocit variabile in cui il funzionamento dei motori viene controllato da inverter che ne variano il numero di giri secondo le reali esigenze di ogni applicazione evitando il funzionamento alla massima potenza quando non richiesto In particolare si ottengono risparmi energetici molto rilevanti quando si utilizzano gli inverter per controllare pompe e ventilatori Se per esempio in alcuni periodi di funzionamento un impianto richiede la met della portata nominale l inverter comander al motore di ridurre la sua velocit siccome la potenza richiesta dal carico varia con il cubo della velocit l assorbimento energetico scender dal 100 a solo il 60 70 di quello nominale Nella figura 7 5 1 si evidenzia la differenza di energia elettrica necessaria a monte del trasformatore per fornire pari lavoro utile a una pompa centrifuga valutando la soluzione con regolazione a valvola a sinistra rispetto quella ad inverter a destra Tenendo conto delle efficienze di tutti i componenti e delle relative perdite di carico risulta che fatto 100 il lavoro che in entrambi i casi la pompa deve erogare con la soluzione a valvola sar impiegata un energia pari al 285 contro il 160 necessario nel caso della soluzione con inverter si tratta quindi di una differenza del 44 tutt altro che trascurabile
256. tura termica e pertanto si manifestano sotto forma di calore La potenza d ingresso assorbita dal sistema azionamento motore inverter di tipo elettrico mentre la potenza di uscita Pouw di tipo meccanico La potenza in ingresso calcolabile con la relazione P 3 V 1 cosg kw mentre la potenza meccanica in uscita dall azionamento risulta P_ C 2r kw 60 out Il termine cos il fattore di potenza ossia il rapporto tra la potenza attiva che genera potenza meccanica e la potenza reattiva che serve a produrre la magnetizzazione a livello del motore Il fattore di potenza pi elevato per i motori veloci rispetto a quelli lenti Varia per un regime a pieno carico da 0 7 fino a massimi intorno a 0 9 Grande vantaggio in questi termini garantito proprio dall inserimento dell inverter tra motore e rete Esso infatti permette il rifasamento automatico dell utenza portando il a valori pari a 0 98 garantendo un ulteriore risparmio di energia reattiva Si definisce rendimento il rapporto tra le due potenze sopra richiamate secondo la relazione P out 17 La commutazione elettrica mediante transistori che avviene nell inverter molto efficiente Il rendimento del convertitore di frequenza elevato in quanto compreso tra 0 97 e 0 99 Il rendimento del motore vale normalmente tra 0 82 e 0 97 in base alle sue dimensioni ed alla sua velocit nominale Se il controll
257. uantit di elettricit di costo pari a 60 a 100 volte il costo d acquisto del motore stesso Per questo motivo anche miglioramenti d efficienza anche di pochi punti percentuali giustificano la sostituzione di motori obsoleti con tempi di ritorno dell investimento assai brevi Le misure d efficienza energetica nel campo dei sistemi di motori elettrici hanno quasi tutte redditivit assai elevata appunto perch i costi correnti dell energia sono preponderanti 95 99 rispetti ai costi d acquisto dei motori Di conseguenza gli interventi di promozione dell efficienza energetica in questo campo dovrebbero avere ben pi alta priorit e maggiore attenzione rispetto ad altri meno redditizi ma forse pi spettacolari Numerosi per sono gli ostacoli all efficienza energetica nel campo dei motori elettrici La loro natura varia da difficolt legate alla struttura del mercato a conflitti organizzativi e budgetari interni alle industrie stesse ostacoli economici e finanziari ed infine naturalmente a difficolt tecniche specifiche delle varie tecnologie Il mercato dei sistemi azionati da motori elettrici presenta molti soggetti coinvolti e quindi i vari programmi di efficienza energetica che possono essere attivati debbono necessariamente tener conto dei punti di vista dei vari operatori e quindi essere specifici per i diversi comparti del settore Ad esempio coloro che decidono riguardo i processi industriali ed in generale chi coinvolto
258. ubblica un rapporto sull applicazione della presente direttiva nei tre mesi successivi al ricevimento delle relazioni degli Stati membri 3 La Commissione organizza uno scambio di informazioni tra le autorit competenti degli Stati membri sulle questioni relative all assegnazione delle quote di emissioni alla tenuta dei registri al monitoraggio alle comunicazioni alle verifiche e al rispetto della presente direttiva 162 ALLEGATO I DIRETTIVA 2003 87 CE Articolo 22 Modifiche dell allegato III La Commissione pu modificare l allegato III ad eccezione dei criteri 1 5 e 7 per il periodo 2008 2012 secondo la procedura di cui all articolo 23 paragrafo 2 alla luce delle relazioni di cui all articolo 21 e dell esperienza acquisita nell applicazione della presente direttiva Articolo 23 Comitato 1 La Commissione assistita dal comitato istituito dall articolo 8 della decisione 93 389 CEE 2 Nei casi in cui fatto riferimento al presente paragrafo si applicano gli articoli 5 e 7 della decisione 1999 468 CE tenendo conto delle disposizioni dell articolo 8 della stessa Il periodo di cui all articolo 5 paragrafo 6 della decisione 1999 468 CE fissato a tre mesi 3 comitato adotta il proprio regolamento interno Articolo 24 Procedure per l inclusione unilaterale di altre attivit e dei gas 1 A decorrere dal 2008 gli Stati membri possono applicare lo scambio di quote di emissioni conformemente alle disposizioni dell
259. una pulsazione direttamente correlata all ampiezza della propria banda d isteresi L ampiezza della banda d isteresi del flusso di statore invece in corrispondenza con la distorsione armonica delle correnti e quindi strettamente legata alle perdite rame della macchina L ampiezza delle bande influisce inoltre sul valore della frequenza di commutazione delle valvole dell inverter e quindi sulle perdite per commutazione Per una prefissata banda di coppia DT la frequenza di commutazione dell inverter direttamente legata all ampiezza della banda di flusso Una piccola banda di flusso determina un alta frequenza di commutazione dell inverter Le curve descritte dal flusso e dalle correnti nel piano di Park sono molto vicine a delle circonferenze questo determina un basso contenuto armonico di tali forme d onda e quindi piccole perdite nella macchina per effetto Joule per contro si hanno rilevanti perdite per commutazione nell inverter crescere della 105 CAPITOLO 7 CONVERTITORI banda di flusso naturalmente si ottengono gli effetti opposti la curva di flusso degenera in un esagono andando ad aumentare il contenuto armonico delle correnti e quindi le perdite rame per contro le perdite per commutazione raggiungono il valore minimo IL Y Osservatore di stato Fig 7 2 2 4 Schema di un azionamento con regolatore DTC
260. ura 8 3 1 o con morsetti speciali figura 8 3 2 si deve assolutamente evitare la connessione a terra tramite cavetto oppure lo stesso schermo attorcigliato e imbullonato impedenza alta alle alte frequenze GUAINA PANNELLO DI MONTAGGIO PAT SCHERMO CONNETTORE AD OMEGA AREA VERNICIATA Fig 8 3 1 Connessione a 360 Fig 8 3 2 Morsetto speciale per dello schermo la connessione dello schermo 140 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI 10 11 12 Nel caso che la connessione dello schermo a terra a 360 non sia possibile all interno della morsettiera del motore si deve mettere a terra lo schermo sulla carcassa prima di entrare in morsettiera I cavi di alimentazione dei motori c c dei motori c a non regolati regolati ACVV non necessitano di schermatura Il cavo di potenza e i cavi di comando devono essere il pi lontano possibile e non essere paralleli anche se schermati nel caso che i cavi si incrocino devono essere disposti in modo da formare un angolo di 90 Anche se non indispensabile bene mettere il cavo schermato anche nella linea di potenza in ingresso in modo da evitare che disturbi irradiati siano portati all esterno I cavi devono essere il pi corto possibile ed il pi vicino possibile alla piastra di fondo inoltre i cavi di ingresso rete devono essere tenuti il pi lontano possibile dai cavi di uscita motore per evitare accoppiamenti Indipendentemen
261. utorizzazione ad emettere gas a effetto serra pu valere per uno o pi impianti localizzati sullo stesso sito gestiti dallo stesso gestore 2 L autorizzazione ad emettere gas a effetto serra contiene i seguenti elementi a nome e indirizzo del gestore b descrizione delle attivit e delle emissioni dell impianto c disposizioni in tema di monitoraggio con specificazione della metodologia e della frequenza dello stesso d disposizioni in tema di comunicazioni e e obbligo di restituire quote di emissioni pari alle emissioni complessivamente rilasciate dall impianto durante ciascun anno civile come verificate a norma dell articolo 15 entro quattro mesi dalla fine di tale anno Articolo 7 Modifica degli impianti Il gestore informa l autorit competente in merito a eventuali modifiche che intenda apportare alla natura o al funzionamento dell impianto ovvero a suoi ampliamenti che possano richiedere l aggiornamento dell autorizzazione ad emettere gas a effetto serra L autorit competente ove lo ritenga necessario procede a detto aggiornamento Qualora muti l identit del gestore dell impianto l autorit competente aggiorna l autorizzazione per inserirvi il nome e l indirizzo del nuovo gestore Articolo 8 Coordinamento con la direttiva 96 61 CE Gli Stati membri adottano i provvedimenti necessari affinch nel caso di impianti che esercitano attivit di cui all allegato I della direttiva 96 61 CE le condizioni e la procedura
262. uzione Marelli Motori 56 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI Da ci possibile concludere che dal punto di vista dell efficienza in motori in M T sono analoghi a quelli in B T Uno dei vantaggi principali del motore in media tensione per sicuramente la corrente assorbita molto inferiore rispetto ai motori in bassa tensione vedi tabella 5 5 1 andando ad incidere fortemente sulla sezione dei cavi di alimentazione da utilizzare Una sezione minore infatti oltre ai lampanti vantaggi economici pu essere necessaria nel caso di applicazioni particolari in cui il motore risulti posizionato a grandi distanze dalla sala quadri per esempio per apparecchiature destinate all impiego in zone a rischio di esplosione Direttiva ATEX in cui le distanze possono raggiungere valori di 100 1000 metri Il problema maggiore dei motori in M T invece consiste nella difficile gestione in quanto limitato il numero di produttori rispetto a quello dei motori in B T con i conseguenti relativi problemi che pu presentare un mercato di nicchia costo e reperibilit ed limitato il numero di tecnici abilitati ad effettuare manutenzioni su tale tipologia di apparecchiature a differenza sempre della B T Un altro punto a sfavore dell utilizzo di tali motori non riguarda direttamente le macchine stesse ma i convertitori ad essi dedicati che presentano nel caso di inverter a corrente impressa CSI valori di cosg accettabili solo in una gamma di lavoro
263. vata o di installazioni pi estese con pi azionamenti un sistema a 24 impulsi pu costituire la soluzione pi economica per minimizzare le distorsioni armoniche Omddrizzatore a 6 impulsi 8 raddrizzatore 12 impulsi reddrizzatore a 24 impulsi Ordine della armoniche Fig 7 3 2 3 Componenti delle armoniche con diversi tipi di raddrizzatore Un raddrizzatore con controllo di fase invece si ottiene sostituendo i diodi di un raddrizzatore a 6 impulsi con tiristori Poich i tiristori necessitano di un impulso di accensione per il passaggio dallo stato non conduttivo a quello conduttivo possibile ritardare l angolo di fase in cui i tiristori iniziano a essere conduttivi Ritardando l angolo di accensione di oltre 90 la tensione del bus in c c diventa negativa 112 CAPITOLO 7 CONVERTITORI Le configurazioni standard del bus in c c e dell inverter non consentono un cambio di polarit della tensione in c c ed pi frequente collegare un altro ponte a tiristori antiparallelo rispetto al primo per consentire l inversione della polarit di corrente In questa configurazione il primo ponte conduttivo in modo raddrizzamento e l altro in modo rigenerazione Le forme d onda della corrente pane Tensione Tensione Forma d onda dei raddrizzatori con controllo di fase sono simili a quelle del raddrizzatore a diodi a 6 impulsi ma poich attingono
264. vative non sa presentare correttamente le proposte in forma gradita o consueta al decisore amministrativo In molti casi la mancanza di trasmissioni delle informazioni tecnico economiche impedisce ai decisori di essere al corrente di opportunit di investimento nelle proprie infrastrutture validissime sul piano economico Sul lato della redditivit va ricordato che un tempo troppo basso d utilizzo dei motori non giustifica gli interventi di miglioramento Se poi il rapporto fra il carico massimo richiesto e quello medio troppo elevato il costo dei motori ad alta efficienza e dei variatori di velocit dimensionati per i valori massimi risulta troppo alto e ne disincentiva l adozione Sul lato tecnico l opzione di sostituzione dei motori esistenti con altri ad alto rendimento si scontra con l opzione pi economica di riparare i motori esistenti rifacendo l avvolgimento La scelta di questa seconda opzione spesso avviene e sotto l urgenza di riprendere la produzione al pi presto con minori rischi e mancanza di tempo o assenza di procedure valutative basate sul ciclo di vita e lavori addizionali di accomodamento del motore ad alta efficienza Inoltre il vecchio motore pu essere sostituito con uno eguale se gi presente nello stock di riserva della azienda o se si ha una preferenza o convenzione per acquistare motori di una certa ditta o marca Infine non si pu semplicemente sostituire il vecchio motore con uno ad alto r
265. vece che la sigla di designazione formata da simboli che rappresentano le varie parti componenti il cavo stesso nella successione seguente cio procedendo dall interno verso l esterno del cavo A B m S numero sezione nominale ed eventuali particolarit dei conduttori natura e grado di flessibilit dei conduttori natura e qualita dell isolante conduttori concentrici e schermi sui cavi unipolari o sulle singole anime dei cavi multipolari rivestimenti protettivi sui cavi unipolari o sulle singole anime dei cavi multipolari composizione e forma dei cavi conduttori concentrici e schermi sull insieme delle anime dei cavi multipolari rivestimenti protettivi sull insieme delle anime dei cavi multipolari eventuali organi particolari tensioni nominali verso terra e concatenate precedute da un trattino 133 CAPITOLO 8 CAVI ELETTRICI DESIGNAZIONE SECONDO CEI UNEL 35011 ALLUMINIO per il nessuna sigla Natura e forma del conduttore Materiale isolante PVC DI QUALITA SUPERIORE dei cavi RI i Schermatura e armatura L ARMATURA A NASTRI A POLIVINILCLORURO PVC POLICLOROPRENE IN MATURA A FILI DI ACCIAIO LCI 8 2 2 Richiami sulla trasmissione del calore noto che la trasmissione di calore da un corpo caldo a un corpo freddo pu avvenire per conduzione convezione e irraggiamento Per conduzione la trasmissione del calore avvi
266. verso l albero in un motore lineare invece spesso la parte mobile del rotore si identifica con l oggetto stesso che deve essere mosso tale caratteristica diversifica ed amplia in modo consistente le applicazioni dei motori lineari costruzione aperta Come si notato in figura 5 6 2 1 i motori lineari possono essere ricavati concettualmente a partire dallo rotolamento su di un piano di un motore rotante ovvio allora che gli stessi principi che stanno alla base del funzionamento dei motori 62 CAPITOLO 5 MOTORI ELETTRICI asincroni sincroni corrente continua ecc possono essere invocati per spiegare il funzionamento del corrispondente motore lineare Va sottolineato che ci che definisce un motore come lineare che esso produce moto lungo una linea retta non la forma o la struttura del motore Infatti mentre chiaro che un motore che ha la forma di un doppio parallelepipedo come quello a destra di figura 5 6 2 1 produce necessariamente moto lineare non vale invece l assunto che un motore con circuito magnetico a simmetria cilindrica produca necessariamente moto rotatorio Esistono infatti motori a simmetria cilindrica che producono moto lineare Ingranaggi viti senza fine ed altri meccanismi convertono il moto rotante in moto lineare evidente che l impiego in tali applicazioni di motori lineari eliminerebbe ingranaggi e altri meccanismi con relativi benefici in termini di rendimento silenziosit e affidabilit
267. zioni esplicitate non sono immediatamente applicabili Al Ac 150 0 221 0 369 Parametri linee BT 5 r x 2 km 2 km Materiale mm 1 16 1 117 0 345 1 25 0 719 0 323 Al sotteraneo 0 206 0 0745 Tab 8 2 2 Parametri caratteristici linee elettriche 8 2 1 Designazione dei cavi elettrici La norma CEI 20 27 in accordo con il documento CENELEC HD 361 ha fissato un sistema sintetico per descrivere mediante sigle convenzionali la configurazione di un cavo dal punto di vista dei materiali che lo costituiscono dei limiti di impiego dei tipi di armonizzazione normativa della flessibilit della forma e del numero dei conduttori La siglatura secondo la norma CEI 20 27 in vigore in Italia dal 1979 obbligatoria per tutti i tipi di cavi armonizzati recepiti dalle norme nazionali Non obbligatoria per i cavi ancora non armonizzati Ci spiega perch nel catalogo di molti costruttori compaiono ancora molti tipi con la vecchia sigla UR RR FGK ammessi dalle tabelle CEI UNEL 35011 1987 Le possibili designazioni dei cavi devono dunque far riferimento a e Norma CEI 20 27 e Tabella CEI UNEL 35011 Il sistema di designazione secondo la Norma CEI 20 27 stabilisce che la sigla di designazione formata da un complesso di lettere e numeri suddivisi in tre parti che indicano parte 1 riferimento alle norme e alle tensioni nominali parte 2 caratteri
268. zzano solo in corrispondenza al passaggio in vicinanza delle espansioni polari dello statore ci che necessita di un traferro molto ridotto inferiore al decimo di millimetro In questo tipo di motore il numero dei denti rotorici differente da quello delle fasi statoriche in modo da far s che quando un dente e una fase sono allineati i due adiacenti non lo siano Questi motori realizzati in ferro silicio laminato permettono di ottenere coppie elevate azionamenti ad elevata velocit ed un elevato numero di passi Dopo i cenni sul funzionamento dei motori passo passo possibile schematizzare pregi e difetti di tale tipologia di motori elettrici Vantaggi e possibile realizzare azionamenti di precisione controllati in catena aperta senza cio utilizzare sensori di posizione e quindi senza retroazione non danno problemi di stabilit e sono utilizzabili con relativa semplicit senza richiedere complicati circuiti di controllo e sono semplici meccanicamente ed hanno quindi un elevata robustezza meccanica oltre che elettrica non richiedendo contatti striscianti se necessario possono essere realizzati anche in esecuzione completamente stagna e facile far compiere all albero rotazioni angolari arbitrarie in ambedue i versi in quanto non danno errore di posizione cumulativo e bloccarlo in una determinata posizione e la velocit di rotazione pu essere molto bassa anche senza l uso di riduttori meccanici Svantaggi

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