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RISPARMIO ENERGETICO, LA STRADA CHE BER-MAR PROPONE DI PERCORRERE

La missione di Ber-Mar
Ridurre le perdite, abbassare la temperatura, incrementare l’efficienza e la durata.
Le proposte di Ber-Mar per la soluzione
Alle conferenze internazionali, i Paesi che partecipano ai progetti di riduzione dei gas serra emessi nell’atmosfera, manifestano la loro preoccupazione per il futuro dell’ambiente.

L’aumento di produzione di energia elettrica provoca oltre il 30% di emissioni di CO2 nell’atmosfera nella sola Comunità Europea.
Il futuro del pianeta dipende dalla ricerca e dallo sviluppo di programmi per la diminuzione di inquinamento provocato per la produzione di energia.
L’energia è essenziale per lo sviluppo e il lavoro deIl’industria e i motori elettrici rappresentano il 70% del consumo industriale di energia elettrica.

E’ per questo motivo che Ber-Mar produce e prpone la propria gamma di motori eletrrici ad alta efficienza e basso consumo energetico facendo uso di soli materiali interamente riciclabili e non inquinanti in conformità alla direttiva RoHS.
Il nostro impegno è nella progettazione e nella costruzione di motori elettrici a basso consumo ed alta efficienza non solo per le tipologie a EFF1 ma anche nel miglioramento delle gamme esistenti per la riduzione e la salvaguardia del futuro ambientale di tutti!.

L’esperienza Ber-Mar, nelle applicazioni elettroniche con inverter, è a disposizione per permettere un migliore e più omogeneo utilizzo delle motorizzazioni esistenti con alimentazione diretta allo scopo di ridurre il consumo di energia elettrica specialmente in presenza di molti avviamenti e arresti ove siano impegnate potenze di rilievo.
Notevoli vantaggi sono stati ottenuti in applicazioni per alimentazione di motori elettrici per pompe, per ventilatori, nell’industria agricola, siderurgica e alimentare, nella trasformazione del legno, della plastica e della cellulosa ed in tutte le applicazioni ove sia possibile risparmiare energia.

A questo scopo Ber-Mar, ha messo a punto un semplice programma di calcolo che permette di verificare immediatamente, previa immissione dei dati del motore e del suo utilizzo, l’ammontare del risparmio sia in termini d’energia in kWh sia in termine economico in funzione dell’applicazione e del tempo di utilizzo.
Questo programma è fornito gratuitamente e scaricabile dal nostro sito internet www.bermar.net.

MOTORI ELETTRICI A BASSO CONSUMO

Perché si deve comprare un motore in classe EFF1

  • In media un motore in classe EFF1 riduce le perdite di energia fino al 40%, questo significa che ad esempio nel caso di un motore di 15 kW con un alto numero di ore di operazione (ad esempio 6000 ore per anno), si possono risparmiare 4 MWh per anno o più di 200 E nella bolletta dell’elettricità (con una tariffa elettrica di 0.05 E/kWh).
  • Più materie prime e di migliore qualità di solito allunga la vita del motore.
  • Il prezzo di acquisto più elevato di un motore in classe EFF1 sono raccomandati nel caso di un numero elevato di ore di operazione annuale, e quando il costo dell’elettricità è tale da comportare un risparmio economico e un conseguente ritorno degli investimenti adeguato, ad esempio confrontando l’ammortamento dell’investimento dell’azienda, espresso in nr. di mesi o anni, con il ritorno dell’investimento stesso.
  • L’uso del variatore di velocità elettronico contribuisce a fare risparmiare l’elettricità equivalente a quella prodotta da numerose centrali elettriche di grande taglia ed eliminare l’inquinamento da esse prodotto.
  • Se tutti i motori installati in classe EFF3 fossero rimpiazzati con motori in classe EFF2, si potrebbero risparmiare 6 TWh per anno, il risparmio sarebbe di molto maggiore se fossero rimpiazzati da motori in classe EFF1.
  • Questo significa che con un costo medio dell’elettricità di 0.05 per E/kWh, l’Europa potrebbe risparmiare 300 milioni di E per anno o più.

In tutte le altre situazioni si deve comprare un motore di classe EFF2

  • In media un motore in classe EFF2 riduce le perdite energetiche fino al 20%. Questo significa che nel caso di un motore di 15 kW in operazione per 2000 ore all’anno, si possono risparmiare 0.6 MWh all’anno con un aumento minimo nel prezzo di acquisto del motore.
  • I motori in classe EFF2 offrono una efficienza soddisfacente con un minimo aumento nel prezzo di acquisto.
  • Come regola generale i motori in classe EFF3 hanno una efficienza molto bassa e rappresentano un investimento non proficuo nella maggior parte degli impieghi, di conseguenza non sono consigliati.

Informazioni Tecniche supplementari sui valori d’efficienza

  • Per i motori costruiti per un campo di tensioni ad esempio da 380 a 420 V, i valori d’efficienza dichiarati sono basati sulle misure fatte alla tensione di 400 V.
  • I valori di efficienza sono determinati sula base del metodo di misura della somma delle perdite in accordo con la norma EN 600 34-2 + AI:1996 + A2:1996.
  • Le tolleranze sono in accordo con la norma
    EN 600 34-2 + AI:1997.
  • La stessa temperatura di riferimento viene usata per la misura a pieno carico e a 3/4 del carico. L’efficienza per ogni altro punto di carico può essere calcolata con sufficiente accuratezza.
KW EFF3 motori nn EFF2 motori nn EFF1 motori nn
1.01 < 76.2 >= 76.2 >= 83.8
1.05 < 78.5 >= 78.5 >= 85.0
2.02 < 81.0 >= 81.0 >= 86.4
3 < 82.6 >= 82.6 >= 87.4
4 < 84.2 >= 84.2 >= 88.3
5.05 < 85.7 >= 85.7 >= 89.2
7.05 < 87.0 >= 87.0 >= 90.1
11 < 88.4 >= 88.4 >= 91.1
15 < 89.4 >= 89.4 >= 91.8
18.05 < 90.0 >= 90.0 >= 92.2
22 < 90.5 >= 90.5 >= 92.6
30 < 91.4 >= 91.4 >= 93.2
37 < 92.0 >= 92.0 >= 93.6
45 < 92.5 >= 92.5 >= 93.9
55 < 93.0 >= 93.0 >= 94.2
75 < 93.6 >= 93.6 >= 94.7
90 < 93.9 >= 93.9 >= 95.0

KW EFF3 motori
nn
EFF2 motori
nn
EFF1 motori
nn
1.01 < 76.2 >= 76.2 >= 82.8
1.05 < 78.5 >= 78.5 >= 85.6
2.02 < 81.0 >= 81.0 >= 85.6
3 < 82.6 >= 82.6 >= 86.7
4 < 84.2 >= 84.2 >= 87.6
5.05 < 85.7 >= 85.7 >= 88.6
7.05 < 87.0 >= 87.0 >= 89.5
11 < 88.4 >= 88.4 >= 90.5
15 < 89.4 >= 89.4 >= 91.3
18.05 < 90.0 >= 90.0 >= 91.8
22 < 90.5 >= 90.5 >= 92.2
30 < 91.4 >= 91.4 >= 92.9
37 < 92.0 >= 92.0 >= 93.3
45 < 92.5 >= 92.5 >= 93.7
55 < 93.0 >= 93.0 >= 94.0
75 < 93.6 >= 93.6 >= 94.6
90 < 93.9 >= 93.9 >= 95.0

 

Come funziona?

  • Sono introdotte tre classi di livelli di efficienza:
    - Definizione di due curve di livelli di efficienza per potenza dei motori e numero di poli.
    - Le tre classi sono disegnate come: EFF3, EFF2, e EFF1
    - I motori sono etichettati a seconda della loro classe di appartenenza.
  • Le etichette sono indicate sulla piastra del motore.
    Viene indicata nel catalogo del costruttore l’efficienza espressa in percentuale a pieno carico e a 3/4 del carico, assieme alla classe di appartenenza.
  • I motori inseriti in questo accordo sono definiti come completamente chiusi ventilati (normalmente IP 54 o IP 55), motori ad induzione a gabbia di scoiattolo trifase a corrente alternata, da 1.1 a 90 kW, a 2 o 4 poli, a 400 V, 50 Hz, in classe di esercizio S1, in costruzione standard, (costruzione standard può essere intesa come costruzione secondo la norma EN 600 34-12 e EN 50347).

Altri fattori operazionali che influenzano il valore dell’efficienza

Il sitema di classificazione in base alla efficienza energetica fornisce agli utenti un semplice strumento per ottimizzare l’acquisto del motore. Uno strumento più sofisticato è il database EuroDEEM (vedere pagina seguente).
I progettisti e i responsbili per gli acquisti devono essere a conoscenza che altri parametri e fattori, come la temperatura, le condizioni di carico, la qualità della tensione d’alimentazione possono dare significative varioazioni d’efficienza durante l’attività. Per un calcolo dettagliato dell’energia risparmiata e richiesta, si consiglia di usare di software EuroDEEM o richiedre maggiori informazioni ai costruttori di motori, elencati nella pagina seguente.

Un esempio finanziario per i motori al alta efficienza (EFF1)

Questo è un esempio sul come calcolare i maniera semplice il risparmio finanziario.

Risparmio annuale =
hrs x kW x %FL x e/kWh x (nstd - 1/nHEM)

Dove:
hrs = tempo di utilizzo annuale (ore)
kW = rating del motore in kW
%FL = frazione del pieno carico a cui il motore lavora
e/kWh = costo dell’elettricità in e/kWh
nstd = efficienza di un motore standard
nHEM = efficienza di un motore ad alta efficienza

Se non siete sicuri sul valore di efficienza del motore esistente, in questo caso la curva di separazione tra le classi EFF2 e EFF3 è una buona stima per un motore non riavvolto. Se il motore è stato riavvolto, allora va aggiunto almeno un 0.5% di perdita di efficienza per ogni riavvolgimento. Se il motore non è utilizzato a pieno carico, allora devono essere usati i lavori di efficienza forniti dal costruttore nei loro cataloghi per il 75%
e 50% di carico.

Un motore a 4-poli di 15kW utilizzato per una pompa dell’acqua di raffreddamento, a pieno carico per 6000 ore all’anno con un costo di elettricità di 0.05 e/kWh, e con un motore di classe EFF1 e uno standard con rispettivamente efficenze di 91.8% e di 88.2%.

Risparmio =
6000 x 15 x 100% x 0.05 x (1/91.8 – 1/88.2)
Risparmio annuale sul costo dell’energia = e 200

Efficenza secondo CEPEM su tutti i modelli = 1

Potenza nominale Grandezza Costruttiva Velocita' Eff. Eff. Fattore di potenza Corrente nominale a 400v. Ac Coppia nominale Coppia di spunto (multiplo coppia nominale) Corrente di spunto (multiplo corrente nom.) Coppia massima (multiplo coppia nominale) Peso
kW min -1 4/4 % carico 3/4 % carico COS FI In Nm Nm Ia Nm kg
0,75 80 M 2870 84 84 0,84 1,65 2,5 3,5 8,3 3,2 10
1,1 80 M 2860 84 84 0,89 2,15 3,7 3,2 7 3,2 12
1,5 90 S 2890 85 85 0,87 2,95 5 3,5 7 3,5 15
2,2 90 L 2890 86,5 86,5 0,87 4,25 7,3 3,5 7 3,5 18
3 100 L 2890 87 87 0,88 5,7 9,9 3,1 7 3,2 24
4 112 M 2905 88,5 88,5 0,89 7,4 13 2,6 7 3,2 35
5,5 132 S 2930 89,5 89,5 0,9 9,9 18 2,4 7 3,2 43
7,5 132 S 2930 90,5 90,5 0,92 13 24 2,5 7 3,1 56
11 160 M 2945 91 91 0,9 19,4 36 2,3 7 3,1 73
15 160 M 2945 91,5 91,5 0,9 26,3 49 2,3 7 3,1 82
18,5 160 L 2940 92,3 92,5 0,92 31,5 60 2,3 7 3,1 102
22 180 M 2945 93 93,2 0,89 38 71 2,5 7,2 3,3 134
30 200 L 2950 93,5 93,5 0,89 52 97 2,4 7 3,2 185
37 200 L 2950 94 94,1 0,89 64 120 2,4 7 3,3 214

 

Potenza nominale Grandezza Costruttiva Velocita' Eff. Eff. Fattore di potenza Corrente nominale a 400v. Ac Coppia nominale Coppia di spunto (multiplo coppia nominale) Corrente di spunto (multiplo corrente nom.) Coppia massima (multiplo coppia nominale) Peso
kW min -1 4/4 % carico 3/4 % carico COS FI In Nm Nm Ia Nm kg
0,55 80 M 1410 83 82 0,78 1,32 3,7 2,8 5,6 2,9 10
0,75 80 M 1400 84 84 0,75 1,8 5,1 3,6 5,8 3,5 12
1,1 90 S 1440 84 84 0,77 2,45 7,3 2,7 6,4 3,2 15
1,5 90 L 1440 85 85 0,77 3,3 9,9 3,1 6,7 3,4 18
2,2 100 L 1435 86,5 86,5 0,82 4,55 15 3,1 7 3,6 25
3 100 L 1435 87,5 87,7 0,81 6,1 20 3,5 7 3,9 30
4 112 M 1440 88,5 89 0,81 8,1 27 2,8 6,9 3,2 37
5,5 132 S 1455 89,5 89,5 0,84 10,6 36 2,9 7 3,6 45
7,5 132 M 1455 90,3 90,5 0,84 14,3 49 3 7 3,6 60
11 160 M 1460 91,5 92 0,85 20,5 72 2,7 6,9 3,2 81
15 160 L 1460 92 92,3 0,86 27,5 98 2,9 7 3,3 107
18,5 180 M 1465 92,5 93 0,84 34,5 121 2,5 7 3,2 126
22 180 L 1465 93 93,4 0,84 40,5 143 2,6 7,3 3,4 145
30 200 L 1465 93,5 94 0,87 53 196 2,6 7 3,2 199

RISPARMIO ENERGETICO CON L’USO DI INVERTER LS E MOTORE ELETTRICO IN EFF2

Premessa

Il risparmio energetico nei motori elettrici è un elemento cruciale per il sistema produttivo. Oltre il 65% dei consumi elettrici all’interno degli stabilimenti industriali è costituito da motori elettrici che, direttamente o indirettamente, garantiscono l’operatività produttiva e dei servizi ausiliari all’interno dell’azienda.
La presenza dei motori elettrici nella produzione è talmente scontata che quasi mai si prendono in considerazione soluzioni tali da offrire un utilizzo ottimale e più efficace di tale elevata fonte di consumo.
Eppure, l’incremento dei costi dell’elettricità registrato in questi ultimi anni mostra come sia estremamente opportuno tenere sotto controllo questa voce di consumo all’interno dell’impresa, così pervasiva e nel contempo così trascurata (si pensi ad esempio a talune macchine elettriche motrici, come i compressori, operative a ciclo continuo senza alcuna interruzione e senza alcun controllo dei relativi prelievi).

Il motore elettrico è una macchina con curva di coppia standardizzata, che mal si adatta a mutate condizioni operative e solo raramente è in grado di assicurare la potenza meccanica richiesta dalla macchina senza sprechi o punte di prelievo.
I problemi tipici nel consumo dei motori elettrici sono legati innanzitutto ad alte correnti di avvio ed alte coppie che, oltre a costituire un prelievo di energia elettrica ed un extra carico meccanico, provocano prelievi di potenza allo spunto con elevati costi nella fatturazione elettrica:
l’assorbimento di corrente raggiunge valori pari a 6-8 volte il valore nominale senza inverter, mentre viene limitato al massimo al 100 % del valore nominale nell’avviamento tramite inverter.

A regime, inoltre, i motori elettrici sono spesso soggetti ad una coppia variabile di carico che - soprattutto per carichi non regolari - non è coerente con la corrente di alimentazione: ciò causa anche durante l’esercizio a regime del motore un consumo non ottimale della energia elettrica, che è un vero e proprio spreco.

Con l’inverter l’energia accumulata nei condensatori interni viene utilizzata per pilotare il motore: quando non ci si trova in regime di pieno carico ciò permette di ridurre fortemente l’energia assorbita dalla rete perchè con l’inverter in alimentazione viene assorbita solo la corrente necessaria per mantenere la carica dei condensatori stessi, mentre al motore viene fornita la corrente strettamente necessaria per il corretto funzionamento; ciò permette di risparmiare mediamente il 35 % di corrente quando il carico è inferiore all’80 % del valore nominale.
L’utilizzo degli inverter LS è quindi la soluzione proposta da Ber-Mar al problema degli sprechi energetici: un innovativo strumento di controllo elettronico che, installato sul motore elettrico per il quale si desidera il controllo dei consumi, consente il dosaggio ottimale della potenza elettrica consumate rispetto alla richiesta meccanica all’albero motore: ciò consente, soprattutto in presenza di carichi non continui, un migliore utilizzo dell’energia che si traduce in:

• Risparmio energetico anche del 30-40%, in funzione del carico;
• Un utilizzo più razionale del motore, con garanzia di una maggiore vita utile;
• Minor calore dissipato dal motore elettrico;
• Minori vibrazioni in avviamento ed in esercizio della macchina motrice;
• Impianto elettrico ottimizzato nelle correnti elettriche prelevate, sia in transitorio che a regime.

I risparmi ottenibili dall’utilizzo degli inverter LS ripagano l’installazione con un tempo di ritorno dell’investimento generalmente inferiore a 24 mesi, e ciò senza considerare i maggiori benefici in esercizio che sia la macchina che l’impianto elettrico a monte ottengono da un più razionale utilizzo del motore.
In applicazioni di pompe centrifughe e ventilatori la possibilità di ridurre la velocità di funzionamento, quando la velocità nominale (50 Hz) non è necessaria, permette un notevole risparmio energetico, in quanto nelle macchine fluidodinamiche la relazione tra potenza assorbita e velocità è di tipo cubico; quindi pochi Hz in meno significano molti meno kW consumati.
Come si può vedere dalle relazioni scritte, infatti:


dove
Q1 - Q2 = Flusso nominale - Flusso ridotto
n1 - n2 = Velocità nominale - Velocità ridotta
p1 - p2 = Pressione nominale - Pressione ridotta
P1 - P2 = Potenza nominale - Potenza ridotta

 

Il metodo attualmente più diffuso per regolare la portata di una pompa o di un ventilatore è quello di agire direttamente su una valvola o una saracinesca a strozzamento per regolare il flusso. L’impiego di un inverter permette invece il controllo diretto della velocità del motore. In questo caso la pompa o il ventilatore lavorerà sempre in condizioni ottimali, con un minor consumo di energia, in quanto il motore sarà a pieno carico solo quando è richiesta la massima portata.
In caso di applicazioni a coppia costante, invece la proporzionalità fra potenza e velocità è diretta e quindi il risparmio energetico è minore rispetto al caso precedente, ma comunque consistente. Nei grafici 1 e 2 sono rappresentate le curve che rappresentano la proporzione fra potenza e velocità nel caso di applicazioni su pompe/ventilatori oppure su macchine a coppia costante.

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO PER IL RISPARMIO ENERGETICO CON L’USO DI INVERTER

Nei nostri inverter è inoltre stato implementato un algoritmo specifico per ottimizzare il risparmio energetico.

Risparmio energetico Manuale:

il valore della tensione viene ridotto, quando il carico non richiede alti valori di coppia alla velocità di regime, di una percentuale specificata a livello di parametri.

Risparmio energetico Automatico:

il valore della tensione viene ridotto fino ad un massimo del 50%, quando il carico lo permette, dopo aver raggiunto la velocità di regime.

Come si vede dal grafico 3 che segue, attivando le funzioni “Sensorless” e “Energy Save” si ottiene un ulteriore risparmio energetico, quantificabile in modo inversamente proporzionale al carico.

Valutazione del risparmio energetico in funzione delle diverse impostazioni

I grafici 4 e 5 evidenziano il risparmio energetico con l’utilizzo dell’inverter iP5A avendo attivato la funzione di Risparmio energetico (“Energy Save”) e, nel secondo caso, anche il controllo Vettoriale ad anello aperto
(“Sensorless”).

Grafico di comparazione per determinare il risparmio energetico di un motore elettrico comandato con e senza l’inverter

 

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  Ultimo aggiornamento: 01/07/2015
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