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LEZIONE 11 MOTORI ELETTRICI RIFASAMENTO POMPE DI CALORE GEOTERMIA AUDIT ENERGETICO

Motori elettrici In Italia i consumi elettrici relativi al settore industriale nell’anno 1995 sono stati di circa 124,8 TWh. Di questi circa 92,5 TWh. Nel settore industriale, attraverso i motori si spendono quasi il 74% della bolletta elettrica Nonostante ciò, niente viene fatto per ridurre i consumi elettrici dei motori, pur sapendo che ci potrebbero essere potenziali risparmi che ammontano a diversi punti percentuali.

Motori elettrici Per esempio un motore elettrico da 15 kW, ha un costo di circa 520 €, ed un costo di esercizio in dieci anni, considerando 3.500 ore anno e un costo dell’energia elettrica di 7 cs/kWh, di circa 32.000 s: quasi 60 volte il costo iniziale.

Nonostante questo, tutti cercano di risparmiare sul costo di acquisto scegliendo motori scadenti, senza pensare che un piccolo extraprezzo finalizzato all’acquisto di un motore più efficiente potrebbe essere recuperato in pochi mesi di utilizzo.

Motori elettrici Il motore asincrono è l’oggetto più diffuso e familiare tra le apparecchiature industriali.

Anche se la semplicità di costruzione e l'affidabilità sono le sue caratteristiche fondamentali, il motore asincrono presenta tuttavia numerosi problemi, fra cui: elevata corrente di spunto, anche 8 volte la corrente nominale; eccesso di consumo di energia a basso carico, rilasciato negli equipaggiamenti sotto forma di calore, vibrazioni e rumore; bassissima efficienza durante il funzionamento a carico ridotto discontinuo, che è anche il più diffuso; sovrasollecitazioni elettriche e meccaniche agli apparati e al carico nel caso di avviamento di grossi carichi inerziali e di cicli di lavorazione con molteplici “stop and go”.

Motori elettrici Le perdite in un motore elettrico sono di diversa natura: • perdite meccaniche, per attrito (nei cuscinetti e alle spazzole) e per ventilazione; • perdite nel ferro a vuoto (proporzionali al quadrato della tensione), costituite da perdite per isteresi consistenti nell’energia dispersa nei cambi di direzione del flusso, e perdite per correnti parassite; • perdite per effetto Joule (proporzionali al quadrato della corrente), negli avvolgimenti di statore e rotore.

Motori elettrici Nei motori ad alta efficienza queste perdite sono state ridotte intervenendo sui materiali o modificando alcuni elementi costruttivi: • nucleo, realizzato con lamierini a basse perdite che diminuiscono le perdite a vuoto; • sezione maggiorata dei conduttori dello statore e del rotore per ridurre le perdite per effetto Joule; • attenta scelta del numero di cave e della geometria delle stesse.

Non c’è una legge che impone standard minimi sui rendimenti dei motori elettrici. Ognuno può costruire il motore che vuole. Nel 1999 , però, il CEMEP (Comitato Europeo Costruttori Macchine Rotanti e Elettronica di Potenza) e la Commissione Europea hanno raggiunto un accordo volontario sulla costruzione di motori elettrici.

Motori elettrici Si sono stabilite tre classi di efficienza eff1, eff2 e eff3 (la eff1 è la migliore, la eff3 la peggiore). Per ogni classe sono stati definiti i rendimenti minimi. I costruttori aderenti all’accordo si sono impegnati a rispettare questi valori minimi.

Motori elettrici La prima cosa da fare, quando si svolge una analisi energetica, è un inventario di tutti i motori presenti nello stabilimento.

L’inventario non dovrà limitarsi ad un semplice elenco di motori come può essere quello presente presso il magazzino ricambi o il reparto manutenzione, esso dovrà contenere dati tecnici importanti quali: potenza, anno di installazione, rendimento, ore di funzionamento annue, fattore di carico, numero di avvolgimenti subiti, etc.

Tutti questi dati ci permetteranno di conoscere l’energia elettrica consumata dal motore nell’arco dell’anno, l’incidenza percentuale sui consumi dell’azienda, quali motori hanno consumi importanti e meritano attenzione

Motori elettrici Per valutare la convenienza dell'adozione di motori elettrici ad alta efficienza occorre distinguere i due casi : •acquisto ex-novo di un motore •sostituzione di un dispositivo esistente Nel primo caso la convenienza nell'adozione di motori ad alta efficienza si ha già a partire dalle 1.300 ore di funzionamento anno per potenze inferiori ai 10 MW Il secondo caso può essere ulteriormente suddiviso a seconda che la sostituzione avvenga per rottura, per convenienza e confrontandosi con la possibilità di operare un riavvolgimento.

Motori elettrici Se il motore si rompe (rottura degli avvolgimenti statorici o rotorici) si hanno due possibilità: fare riavvolgere il motore, oppure sostituirlo.

Una cosa importante da valutare è che un motore riavvolto ha un rendimento inferiore rispetto a quello dello stesso motore nuovo. Questa diminuzione può variare dallo 0,5%, se il riavvolgitore è particolarmente bravo, fino al 4%.

Per il nostro calcolo possiamo utilizzare un valore conservativo: 1%. Se è la seconda volta che effettuiamo il riavvolgimento, il declassamento del rendimento sarà del 2% e così via. Di questo ne dobbiamo tenere conto nel calcolo.

Motori elettrici LISTINO PREZZI AVVOLGIMENTO DEI MOTORI ELETTRICI

Il costo di acquisto di un motore ad alta efficienza si può ipotizzare 55€/kW

Nel caso di sostituzione di motori elettrici asincroni con motori ad alta efficienza posso richiedere i certificati bianchi.

L’acquisizione di un certificato Bianco permette di ricevere incentivi per cinque anni pari a circa 100€ per ogni TEP/anno di energia primaria risparmiata. L’unità di misura TEP (Tonnellata di Petrolio Equivalente) corrisponde a 41,86 GJ. Per valutare l’ammontare dell’incentivo occorre riportare i kWh elettrici risparmiati ai TEP equivalenti.

L’equivalenza tra l’energia elettrica risparmiata dall’utente e i TEP dipende dai processi di trasformazione dell’energia primaria in energia elettrica. Convenzionalmente in base al mix produttivo del italiano è stata stabilità la corrispondenza tra le due grandezze: 3

1TEP  0,22 10 kWh

Motori elettrici 1 TURNO 2 TURNI 3 TURNI

1 TURNO 2 TURNI 3 TURNI

Risparmio energetico [kWh/anno] 360 720 1380

Risparmio economico [€/anno] 54 110 208

Risparmio energia primaria [TEP/anno] 0,08 0,16 0,3

Incentivo economico [€/anno] 8 16 30

Rifasamento - Generalità In un impianto elettrico utilizzatore occorre dunque generare e trasportare, oltre alla potenza attiva utile P, una certa potenza reattiva Q, indispensabile per la conversione dell’energia elettrica ma non fruibile dall’utilizzatore, poichè scambiata con la rete. Il complesso della potenza generata e trasportata costituisce la potenza apparente S. Si definisce fattore di potenza cosϕ il rapporto tra la componente attiva IR ed il valore totale della corrente I; ϕ e l’angolo di fase tra la tensione e la corrente. Ad una data tensione V di fase risulta:

Rifasamento - GeneralitĂ La tabella 1.1 riporta i fattori di potenza tipici di alcune apparecchiature elettriche.

Rifasamento - Generalità Rifasare significa agire per incrementare il fattore di potenza in una specifica sezione dell’impianto, fornendo localmente la potenza reattiva necessaria al fine di ridurre, a pari potenza utile richiesta, il valore della corrente e quindi della potenza transitante nella rete a monte.

In questo modo, le linee, i generatori e i trasformatori possono essere dimensionati per un valore di potenza apparente inferiore, come verra meglio espresso nel capitolo successivo.

Rifasamento - Generalità Dal punto di vista strettamente tecnico, un impianto correttamente dimensionato può funzionare regolarmente anche in presenza di un basso fattore di potenza, per questo motivo non esistono norme che prescrivono il valore preciso del fattore di potenza che deve avere un impianto elettrico.

Effettuare il rifasamento rappresenta tuttavia una soluzione che consente di ottenere vantaggi tecnici ed economici; infatti, esercire un impianto con un basso cosϕ comporta un incremento dei costi per il distributore di energia elettrica il quale, di conseguenza, applica un sistema di tariffe che penalizza il prelievo dell’energia con bassi fattori di potenza.

Rifasamento - Generalità Come precedentemente accennato, rifasando un impianto fornendo localmente la potenza reattiva necessaria si riduce, a pari potenza utile richiesta, il valore della corrente e quindi la potenza globale assorbita da monte; ciò comporta numerosi vantaggi tra i quali un migliore utilizzo delle macchine (generatori e trasformatori) e delle condutture (linee di trasmissione e distribuzione).

Nel caso di forme d’onda sinusoidali, la potenza reattiva necessaria per passare da un fattore di potenza cosϕ1 ad un fattore di potenza cosϕ2 e data dalla relazione (valida sia in trifase che in monofase):

Rifasamento - Vantaggi Migliore utilizzazione delle macchine Elettriche I generatori ed i trasformatori sono dimensionati in base alla potenza apparente S. Essa, a parità di potenza attiva P, è tanto più piccola quanto minore è la potenza reattiva Q da erogare.

Pertanto, rifasando l’impianto, le macchine possono essere dimensionate per una potenza apparente inferiore, pur fornendo la stessa potenza attiva.

Dalla tabella 2.1, se occorre alimentare una serie di carichi con una potenza complessiva di 170 kW con cosϕ=0.7, occorre utilizzare un trasformatore da 250 kVA. Se i carichi assorbissero la stessa potenza con cosϕ=0.9, anziche 0.7, sarebbe sufficiente utilizzare un trasformatore da 200 kVA.

Rifasamento - Vantaggi Migliore utilizzazione delle macchine Elettriche I generatori ed i trasformatori sono dimensionati in base alla potenza apparente S. Essa, a parità di potenza attiva P, è tanto più piccola quanto minore è la potenza reattiva Q da erogare.

Pertanto, rifasando l’impianto, le macchine possono essere dimensionate per una potenza apparente inferiore, pur fornendo la stessa potenza attiva.

Se occorre alimentare una serie di carichi con una potenza complessiva di 170 kW con cosϕ=0.7, occorre utilizzare un trasformatore da 250 kVA. Se i carichi assorbissero la stessa potenza con cosϕ=0.9, anzichè 0.7, sarebbe sufficiente utilizzare un trasformatore da 200 kVA.

Rifasamento - Vantaggi

Rifasamento - Vantaggi Migliore utilizzazione delle condutture Innalzando il fattore di potenza si riduce, a paritĂ di potenza utile, la corrente.

Riduzione delle perdite.

Riduzione delle cadute di tensione.

Rifasamento - Vantaggi I distributori di energia elettrica applicano un sistema di tariffe che penalizza il prelievo dell’energia con un fattore di potenza medio mensile inferiore a 0.9.

In linea generale, le clausole contrattuali di fornitura di energia richiedono il pagamento dell’energia reattiva prelevata se il fattore di potenza e compreso tra 0.7 e 0.9, mentre non e dovuto alcun pagamento se e superiore a 0.9.

Per cosϕ < 0.7 i distributori di energia possono obbligare l’utente al rifasamento.

Si noti che avere un fattore di potenza medio mensile superiore o uguale a 0.9, significa richiedere alla rete energia reattiva inferiore o uguale al 50% dell’energia attiva:

Rifasamento - Vantaggi Il costo su base annua che l’utente sostiene prelevando l’energia reattiva in eccedenza a quella corrispondente ad un fattore di potenza pari a 0.9 può essere espresso nel seguente modo:

dove: • CEQ e il costo dell’energia reattiva in un anno in €; • EQ e l’energia reattiva consumata in un anno in kvarh; • EP e l’energia attiva consumata in un anno in kWh; • EQ - 0.5 ・ Ep e la quota di energia reattiva soggetta al costo; • c è il costo unitario dell’energia reattiva in €/kvarh.

Rifasamento - Vantaggi Se si rifasa a 0.9, per non pagare il consumo di energia reattiva, il costo della batteria di condensatori e della loro installazione è:

dove: • CQc e il costo annuo in € per avere un fattore di potenza pari a 0.9; • Qc e la potenza della batteria di condensatori necessaria a portare il cosϕ a 0.9, in kvar; • cc e il costo impianto annuo della batteria di condensatori in €/kvar; Il risparmio per l’utente sara:

Rifasamento - Vantaggi Esempio: Un’azienda assorbe energia attiva e reattiva secondo la tabella 3.1

Ipotizzando un costo unitario dell’energia reattiva pari a 0.0421 €/kvarh, il costo totale annuo sarà:

Rifasamento - Vantaggi Se si sceglie una batteria automatica di rifasamento di potenza Qc = 30 kvar con un costo comprensivo di installazione annuo cc di 25 €/kvar si ottiene un costo complessivo di 750 €.

Il risparmio per l’utente non tenendo in conto l’ammortamento e gli oneri finanziari sarà:

Rifasamento - Mezzi di produzione I principali mezzi per la produzione di potenza reattiva sono: • alternatori sincroni; • compensatori sincroni; • compensatori statici; • batterie di condensatori statici.

Rifasamento - Mezzi di produzione Si è visto quali sono i vantaggi tecnici ed economici del rifasamento.

Occorre quindi capire qual’è il punto in cui vanno installati i condensatori in modo da sfruttare al meglio tali vantaggi.

Non esistono regole valide per ogni tipo di impianto e in teoria i condensatori possono essere installati in qualsiasi punto, ma occorre valutarne la realizzazione pratica ed economica.

In base alle modalità di ubicazione dei condensatori i principali metodi di rifasamento sono: • rifasamento distribuito; • rifasamento per gruppi; • rifasamento centralizzato; • rifasamento misto; • rifasamento automatico.

Rifasamento - Mezzi di produzione Rifasamento distribuito Il rifasamento distribuito si realizza collegando una batteria di condensatori opportunamente dimensionata direttamente ai terminali del dispositivo utilizzatore che necessita di potenza reattiva.

Lâ&#x20AC;&#x2122;installazione e semplice e poco costosa: condensatore e carico possono usufruire delle stesse protezioni contro le sovracorrenti e sono inseriti e disinseriti contemporaneamente.

Questo tipo di rifasamento è consigliabile nel caso di grossi utilizzatori con carico e fattore di potenza costanti e tempi di connessione lunghi ed e solitamente utilizzato per i motori e le lampade a fluorescenza.

Rifasamento - Mezzi di produzione Rifasamento per gruppi Consiste nel rifasare localmente gruppi di carichi con caratteristiche di funzionamento simili installando una batteria di condensatori dedicata. Eâ&#x20AC;&#x2122; il metodo che raggiunge un compromesso tra la soluzione economica e il corretto esercizio dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto in quanto i benefici del rifasamento saranno sentiti solo dalla linea a monte del punto in cui è installata la batteria di condensatori.

Rifasamento - Mezzi di produzione Rifasamento centralizzato L’andamento giornaliero dei carichi ha un’importanza fondamentale per la scelta del tipo di rifasamento più conveniente.

In impianti con molti carichi, in cui non tutte le utenze funzionano contemporaneamente e/o in cui alcuni utilizzatori sono connessi solo poche ore al giorno, è evidente che la soluzione del rifasamento distribuito diventa troppo onerosa rimanendo per lungo tempo inutilizzati molti dei condensatori installati.

Pertanto, l’utilizzo di un unico sistema di rifasamento all’origine dell’impianto permette di ridurre notevolmente la potenza complessiva dei condensatori installati.

Rifasamento - Mezzi di produzione Rifasamento misto Questa soluzione deriva da un compromesso fra le due soluzioni del rifasamento distribuito e di quello centralizzato e ne sfrutta i vantaggi. In questo modo si utilizza il rifasamento distribuito per gli apparecchi utilizzatori di maggior potenza e quello centralizzato per la restante parte.

Il rifasamento misto è prevalentemente impiegato quando in un impianto solo le grosse apparecchiature sono utilizzate frequentemente; in tale circostanza essi sono rifasati singolarmente mentre le piccole apparecchiature sono rifasate in modo centralizzato.

Rifasamento - Mezzi di produzione Rifasamento automatico Nella maggiore parte degli impianti non si ha un assorbimento costante di potenza reattiva ad esempio a causa di cicli di lavoro in cui si utilizzano macchine con diverse caratteristiche elettriche.

In tali impianti sono impiegati sistemi di rifasamento automatici che, per mezzo di un sistema di rilevamento di tipo varmetrico e di un regolatore di fattore di potenza, permettono lâ&#x20AC;&#x2122;inserzione o la disinserzione automatica di diverse batterie di condensatori, seguendo in tal modo le variazioni della potenza reattiva assorbita e mantenendo costante il fattore di potenza dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto.

POMPE DI CALORE La pompa di calore è un dispositivo che consente di trasferire calore da un sistema ad una certa temperatura ad un sistema a temperatura superiore .

POMPE DI CALORE Una pompa di calore raffreddando l’aria esterna, consenta di avere un riscaldamento pari a 2 o anche 3 o 4 kWh termici per ogni kWh elettrico.

Questo fatto sembra apparentemente in contrasto con la legge di conservazione dell’energia. Solo apparentemente. L’importante è non separare due fatti: 1. la quantità di calore prelevata dal sistema più freddo è trasferita al più caldo; 2. il lavoro meccanico necessario per attuare questo trasferimento.

Macchina di Carnot Rendimento

Pompa di Calore COP (Coefficient Of Performance)

Per un ciclo ideale

POMPE DI CALORE In funzionamento estivo il refrigeratore sottrae calore all’ambiente da raffrescare compiendo un lavoro che equivale ad un consumo di energia elettrica.

L’EER (dall’inglese Energy Efficiency Ratio) in modo del tutto analogo è pari al rapporto tra la potenza frigorifera fornita all’ambiente climatizzato e l’energia elettrica assorbita:

La pompa di calore piÚ diffusa è quella cosiddetta a compressione di vapore.

Per capirne il funzionamento bisogna tenere presente due fenomeni: 1 - quando una sostanza passa dalla fase liquida alla fase vapore richiede una quantitĂ di calore: il calore di vaporizzazione.

2 - Per ogni sostanza la vaporizzazione o la condensazione possono avvenire per una certa pressione soltanto ad una ben definita temperatura che resta costante per tutto il tempo durante il quale ha luogo il fenomeno.

Va tenuto conto inoltre che la potenza termica resa dalla pompa di calore dipende dalla temperatura a cui la stessa assorbe calore.

Al di sotto di una temperatura compresa tra -2°C e 2°C la pompa di calore si disattiva in quanto le sue prestazioni si ridurrebbero significativamente.

POMPE DI CALORE I fl uidi di scambio con gli ambienti, esterno ed interno, determinano anche la denominazione delle pompe di calore, che vengono identificate con due nomi: il primo indicativo del mezzo di scambio con l’esterno ed il secondo indicativo del mezzo di scambio con l’ambiente da climatizzare. Una pompa di calore aria-acqua è una pompa di calore che ha l’aria come mezzo di scambio esterno e l’acqua come mezzo di scambio con l’ambiente interno.

In funzione dei mezzi di scambio si ha una prima classificazione delle pompe di calore, distinte in:

- aria-acqua -aria-aria - acqua-acqua - terra-acqua

SORGENTE DI CALORE ARIA Lâ&#x20AC;&#x2122;aria esterna è una fonte energetica illimitata e sempre disponibile: il suo impiego mediante una pompa di calore, oltre ad essere gratuito, non richiede nessun iter autorizzativo.

SORGENTE DI CALORE ARIA In virtù dell’andamento delle temperature esterne, il D.P.R. 412/93 suddivide l’intero territorio nazionale in sei zone climatiche a ciascuna delle quali corrisponde una durata diversa del periodo di esercizio dell’impianto di riscaldamento.

Questa suddivisione si effettua per mezzo del numero di “Gradi Giorno”: parametro corrispondente alla somma, estesa a tutti i giorni della stagione di riscaldamento delle sole differenze positive giornaliere, tra la temperatura ambiente, fissata convenzionalmentea 20°C e la temperatura esterna media giornaliera.

UNI 10349 - UNI 10379

Il rapporto tra il numero di gradi giorno ed il numero di giorni della stagione di riscaldamento corrisponde alla differenza tra la temperatura interna di progetto ti = 20°C e la temperatura media stagionale:

Per differenza con la temperatura interna di progetto, si risale alla temperatura media della stagione invernale:

POMPE DI CALORE Per sfruttare al meglio la sorgente aria esterna può essere vantaggioso articolare l’impianto termico in modo che la pompa di calore prelevi la portata d’aria di cui ha bisogno, non direttamente dall’esterno bensì da un ambiente termicamente più favorito.

Pompa di calore bivalente Il dimensionamento di una pompa di calore in funzionamento monovalente deve essere effettuato alla temperatura minima di progetto, mentre in caso di funzionamento bivalente, il dimensionamento deve essere effettuato per una temperatura compresa tra la minima di progetto e la media stagionale.

Con una regolazione speciale una pompa di calore può funzionare in abbinamento ad una diversa fonte di calore (Pompa Bivalente).

Questa si accende automaticamente in caso di temperature esterne estremamente basse, in funzione del grado dâ&#x20AC;&#x2122;isolamento e del fabbisogno termico dellâ&#x20AC;&#x2122;edificio e dellâ&#x20AC;&#x2122;efficienza della pompa di calore.

SORGENTE DI CALORE ACQUA Acque di falda Le acque sotterranee sono una fonte di calore molto appropriata per le pompe di calore in quanto riescono a mantenere temperature costanti durante l’arco dell’anno: 10÷15°C in condizioni normali, 15÷25°C in zone adiacenti a località termali.

La temperatura dell’acqua di falda si attesta, in prossimità della superficie terrestre, alla temperatura media dell’aria esterna e cresce con l’aumentare della profondità: se il punto di prelievo è ad una profondità adeguata le variazioni termiche annuali sono trascurabili.

SORGENTE DI CALORE ACQUA La realizzazione di un impianto in pompa di calore acquaacqua richiede un’analisi geologica a cura di uno specialista al fine di conoscere la stratigrafia del terreno che ospita la falda,di stimare le masse di acqua disponibili e stabilire il verso del flusso dell’acqua.

I sistemi in pompa di calore acquaacqua possono essere a circuito aperto, sfruttando in modo diretto l’acqua di falda, oppure a circuito chiuso, con un fluido termovettore intermedio come nelle classiche applicazioni geotermiche.

SORGENTE DI CALORE ACQUA Le applicazioni con circuito aperto richiedono la presenza di uno o più pozzi per la captazione dell’acqua e la sua restituzione in falda.

Particolare attenzione va prestata alla qualità delle acque prelevate per evitare imbrattamento e corrosione delle componenti della pompa di calore interessate dal transito.

SORGENTE DI CALORE ACQUA I pozzi inoltre devono rispettare un distanza reciproca di almeno 15 m ed il prelievo e lo scarico devono avvenire nel senso di flusso delle acque.

SORGENTE DI CALORE ACQUA In presenza di un corpo idrico superficiale in comunicazione con la falda, la restituzione in falda può avvenire attraverso di esso anzichè attraverso un pozzo dedicato.

SORGENTE DI CALORE ACQUA Acque superficiali Le acque superficiali (fiume, lago o bacino) presentano una maggiore instabilità termica rispetto alle acque di falda ma grazie all’inerzia termica dell’acqua ed alle loro ingenti masse, sono ancora delle ottime sorgenti per pompe di calore di tipo acqua-acqua.

Il mare costituisce la sorgente termica più diffusa. Nei mari che bagnano l’Italia la temperatura varia da un minimo di 10°C in Inverno ad un massimo di 25°C in estate: lo sfruttamento di acque salate amplifica però i fenomeni di corrosione.

SORGENTE DI CALORE ACQUA Fiumi e laghi soffrono una instabilità più elevata con temperature, comunque favorevoli, che passano da un minimo di 4-6°C in inverno ad un massimo di 25°C in estate. Con queste acque diminuiscono i problemi di corrosione ma aumentano quelli di filtraggio per via del contenuto di materiale in sospensione che deve essere intercettato prima che il fluido entri in contatto con la pompa di calore.

SORGENTE DI CALORE ACQUA

Le pompe di calore elioassistite Questi sistemi sono formati da un sistema di captazione di energia solare, generalmente collettori a bassa efficienza, collegati ad una pompa di calore di tipo acqua-acqua per la produzione di acqua calda, che viene poi mandata al sistema di distribuzione del calore interno allâ&#x20AC;&#x2122;edificio servito dallâ&#x20AC;&#x2122;impianto.

Il consumo si dimezza

POMPA DI CALORE A CO2 I vantaggi della CO2 Facilmente reperibile in natura Poco costosa Prodotto naturale ed innocuo E' un prodotto che non presenta problemi di sicurezza locale Ininfiammabile e non tossico Offre la possibilità di impostare, a richiesta dell'utente, temperature fino a 90° garantendo tutto l'anno che l'acqua calda sanitaria mantenga le caratteristiche organolettiche imposte da prescrizioni legislative e normative

POMPA DI CALORE A CO2 Il COP del ciclo è inoltre scarsamente influenzato dalla temperatura di evaporazione, diminuendo molto poco anche con temperature esterne assai basse.

POMPE DI CALORE AD ADSORBIMENTO Un’interessante possibilità di sfruttamento dell’energia solare ai fini del raffrescamento degli edifici – Solar Cooling è fornita dall’utilizzo di pannelli solari accoppiati a macchine frigorifere ad assorbimento.

Queste macchine non funzionano secondo il tradizionale ciclo a compressione di vapore, ma utilizzano l’energia termica prodotta dal campo solare (ed eventualmente da una caldaia di integrazione) per realizzare un ciclo termodinamico che sfrutta le capacità assorbenti di alcune soluzioni acquose.

POMPE DI CALORE AD ADSORBIMENTO Nelle macchine frigorifere ad assorbimento il compressore elettromeccanico è sostituito da una fonte di calore ad alta temperatura e da una miscela binaria di fluidi, tipicamente una soluzione di acqua e bromuro di litio (H2O-BrLi), oppure ammoniaca ed acqua (NH3- H2O)

POMPE DI CALORE AD ADSORBIMENTO

Geotermia L’energia Geotermica è generata dal calore terrestre.

L’origine di questo calore è legato alla natura interna del nostro pianeta e con i processi fisici che in esso hanno luogo.

E’ una risorsa diffusa praticamente inesauribile (se sfruttata correttamente), costantemente disponibile nel tempo, rinnovabile e a bassissimo impatto ambientale.

Geotermia Nella maggior parte delle aree terrestri, le rocce hanno una temperatura di circa 25-30 °C a 500 m di profondità, e di 35-45°C a 1000 m.

Al disotto di 15-20 metri si ha la zona di OMOTERMIA, in cui il calore è fornito esclusivamente dal flusso proveniente dall’interno della terra con un aumento medio progressivo di 1°C ogni 33 metri di profondità.

Geotermia Le forme di utilizzo della risorsa geotermica possono essere suddivise, in funzione di temperature decrescenti, in tre categorie: 1.Geotermia ad alta entalpia per la produzione di energia elettrica attraverso vapore ad alta temperatura che aziona delle turbine e trasforma il proprio contenuto energetico in energia meccanica.

2. Geotermia a media entalpia con utilizzo diretto del calore.

Geotermia

Geotermia

Geotermia 3. Geotermia a bassa entalpia basata sul semplice scambio termico col sottosuolo attraverso sistemi costituiti da sonde inserite nel terreno e pompe di calore geotermico (GHP â&#x20AC;&#x153;Geothermal Heat Pumpâ&#x20AC;?).

Geotermia “Non esiste sistema di riscaldamento e condizionamento in grado di ridurre le emissioni di gas serra ed il conseguente impatto sul riscaldamento globale così efficace come le pompe di calore geotermiche”.

Il potenziale energetico immagazzinato nella parte pellicolare della crosta terrestre è elevatissimo. A partire da 10 m di profondità, la temperatura del terreno risulta pressoché costante tutto l’anno.

Geotermia In generale l’ampiezza della variazione giornaliera di temperatura si riduce già dai primi centimetri di profondità mentre quella della variazione stagionale si riduce dello stesso fattore dopo alcuni metri.

Il terreno possiede un elevata capacità di accumulo.

Quindi il terreno si trova a temperature notevolmente differenti dall’ambiente da climatizzare ed un salto termico inferiore rispetto a quanto si avrebbe utilizzando l’aria esterna (climatizzazione tradizionale).

Geotermia La conducibilità termica del terreno Gli aspetti che influenzano la conducibilità termica: Il tipo di terreno: • granulometria e tipo di materiali • successione stratigrafica dei terreni • densità Le caratteristiche della falda: • temperatura • velocità di flusso • profondità

Geotermia La presenza di acqua Favorisce il contatto tra l’impianto ed il sottosuolo: ciò comporta un aumento del rendimento potenziale.

La presenza nel sottosuolo di una falda acquifera favorisce il ripristino del campo termico modificato dalle sonde geotermiche: in funzione della velocità, temperatura e geometria.

L’umidità naturale: nel caso di terreni insaturi migliora la conducibilità termica e garantisce un buon contatto tra sonda e sottosuolo.

Geotermia

Le sonde geotermiche verticali Scambiatori, di norma in polietilene, infissi nel terreno per mezzo di perforazioni verticali di lunghezza compresa tra 50 e 300 m (mediamente 100 â&#x20AC;&#x201C; 150 m).

Le principali tipologie di sonde geotermiche verticali sono: 1. a tubo semplice di andata e ritorno; 2. a due tubi in andata e due in ritorno; 3. a tubi coassiali; 4. a fasci di tubi complessi (coassiali multipli).

Sonde verticali: Costi maggiori Poco spazio necessario Elevata efficienza

Geotermia Le sonde geotermiche orizzontali Le principali geometrie utilizzate negli scambiatori orizzontali sono a) a sviluppo lineare: - con un solo tubo; - con due o più tubi sovrapposti; b) a sviluppo lineare: - con due tubi affiancati; - con quattro tubi; c) a serpentine: - in serie; - in parallelo; d) a spirale (compatto); e) a pettine (compatto); f) inseriti nella platea di fondazione; g) a tubi alettati.

Sonde orizzontali: •Maggior spazio •Meno costoso •Piccoli edifici •Temperature variabili

Geotermia I pali energetici Sono delle geostrutture (principalmente pali) in calcestruzzo o calcestruzzo armato dalla duplice funzione: fungere da fondamenta ed, equipaggiate con scambiatori di calore, fornire calore allâ&#x20AC;&#x2122;edificio che sostengono.

Allâ&#x20AC;&#x2122;interno dei pali sono installati dei tubi in polietilene ad U (due o piĂš a seconda del diametro del palo da 0.4 a 1.5 m).

Come si esegue un audit in uno stabilimento industriale

Come si esegue un audit in uno stabilimento industriale L’efficienza energetica è un elemento di competitività per il sistema paese e uno strumento strategico per l’industria manifatturiera in particolare. La norma UNI 16001 raccomanda le linee guida che ogni organizzazione dovrebbe seguire al fine di sviluppare e gestire il proprio sistema energetico. Il processo di gestione deve essere ciclico e volto al miglioramento continuo; l’audit energetico è un momento fondamentale ricorsivo di un ciclo di gestione rodato, ma ancor prima uno strumento fondamentale per il suo innesco.

L’efficienza energetica diviene una rilevante opportunità competitiva; infatti, il risparmio associato, trasferendosi direttamente sugli utili aziendali, interviene con una leva sensibile nel liberare risorse economiche verso opportunità di implementazione strategica. In questo senso, la norma UNI CEI 16001 sui sistemi di gestione dell’energia, si prefigge di dare le indicazioni di principio utili per le organizzazioni nel perseguimento dell’efficienza energetica; la norma non fornisce requisiti assoluti ma, al contrario, invita qualunque organizzazione a prestare attenzione allo sviluppo e alla gestione di un proprio sistema energetico, semmai calibrando l’impegno sulle proprie caratteristiche; anche nei casi di incidenza energetica meno pesante, infatti, molti interventi riservano benefici a fronte di impegni di intensità di capitale nulla o molto limitata, come, ad esempio, nel caso della diffusione di consapevolezza e di atteggiamenti virtuosi.

L'energy check è alla base di ogni politica di risparmio energetico e si sviluppa secondo la seguente struttura: • Sopralluogo, raccolta dati, analisi dello stato di fatto.

• Produzione di un report contenente una descrizione dell'azienda, dei consumi e dei flussi di energia, dei principali utilizzi e caratteristiche del settore.

• Determinazione del potenziale di riduzione dell'impiego di fonti energetiche tradizionali, anche in relazione all'introduzione delle fonti rinnovabili.

• Proposta di un piano di implementazione degli interventi individuati con le relative valutazioni di carattere economico.

La durata minima degli energy check sarà di cinque giorni, inclusa l'analisi dei dati raccolti. Il numero di giorni per il sopralluogo dipenderà dalle condizioni specifiche dell'azienda

Energy Check – Step-by-step Fase 1: Raccolta dei dati, prima del sopralluogo In preparazione per l'energy-check verranno raccolti i dati dalle aziende. Una quantità considerevole di informazioni sugli aspetti energetici sono immediatamente disponibili in una società, ma spesso richiedono uno sforzo di raccolta ed interpretazione dei dati.

Una volta riunite le informazioni utili si avrà un quadro più chiaro sugli usi di energia e sui costi.

Energy Check – Step-by-step Le fatture costituiscono la fonte più importante di informazioni. I dati potrebbero essere disponibili da altre aree di attività e, se appropriati, verranno inclusi. Ad esempio i dati sui costi derivati dalle fatture potrebbero venire richiesti dalla contabilità.

Gli auditor utilizzeranno i dati per una prima valutazione della situazione energetica (fonti, principali utilizzatori, capacità produttiva, primi riferimenti, ecc . . ) Analizzando i dati raccolti l'auditor otterrà le informazioni necessarie per sapere cosa osservare in maggior dettaglio in fase di sopralluogo.

Energy Check – Step-by-step La seguente lista di informazioni necessarie verrà fornita alle aziende, che le dovranno raccogliere e mandare agli auditor (oppure permettergli di farne delle copie durante il sopralluogo): • Copie delle fatture di tutte le fonti energetiche utilizzate, almeno degli ultimi due anni (elettricità, gasolio, gas naturale, GPL , calore, teleriscaldamento, ecc.). Le fatture devono contenere le informazioni sulla quantità di energia conumata (kWh, metri cubi, …)

• Copie dei contratti di fomitura • Piante del sito (per un preparazione ed orientamento) • Indicatori: numeri tipici che mostrino potenza dei carichi (fattuato, produzione, input di materiale, ecc.) su base mensile • Lista di macchinari attrezzature responsabili dei maggiori consumi • Istruzioni tecniche per i principali utilizzatori • Esistenti relazioni di audit energetici

Energy Check – Step-by-step Con le informazioni raccolte l'auditor è in grado di iniziare la compilazione degli strumenti di Energy-check ed avere una prima visuale della situazione energetica, come ad esempio: Informazioni di base sull'azienda: • Dati dell'azienda (codice di settore, indirizzo, campo in cui opera, ecc.)

• Contatti • Numeri chiave (numero di impiegati, m2 di area produttiva, fatturato, produzione, materie prime utilizzate, ore di attività)

Energy Check – Step-by-step Domande riguardanti le conoscenze della PMI in materia di energia • C'è una persona responsabile per l'energia?

• C'è un monitoraggio dei consumi?

• L'efficienza energetica è tenuta in considerazione in fase di acquisto di nuove attrezzature?

• La società è al corrente delle buone norme per un suo sostenibile dell'energia?

• La società ha consultato un esperto per migliorare l'efficienza energetica?

Energy Check – Step-by-step Dati elettrici su base mensile • Consumo di elettricità e costi (energia e rete) • Produzione elettrica Dati sul calore base annuale • kWh/annui e costi dei diversi combustibili fossili • Emissioni di CO2 dei combustibili fossili (calcolati in base al metodo dì calcolo azionale) • kWh/annui e costi delle fonti energetiche rinnovabili • metri quadri di superficie riscaldata

Energy Check – Step-by-step Fase 2: Analisi dei dati raccolti L'informazione sull'input di energia e sulla sua variazione annuale può essere desunta dalle fatture, ad esempio le bollette di: • elettricità • gasolio • gas naturale • biomassa • GPL • ecc.

Energy Check – Step-by-step Fase 2: Analisi dei dati raccolti In particolare, per l'analisi degli usi di energia (energy output) nei diversi processi, verranno svolte indagini più approfondite circa i processi di: • riscaldamento • raffrescamento • aria compressa • illuminazione • aria condizionata • motori elettrici • ecc.

Energy Check â&#x20AC;&#x201C; Step-by-step Fase 3: Sopralluogo Dopo aver studiato ed analizzato le informazioni ottenute, l'energy-auditor è ben preparato per vIsitare lo stabilimento ed effettuare l'energy-check. La parte fondamentale di un sopralluogo è tracciare i flussi di energia all'interno della azienda e dei processi produttivi e di fare foto del sito, degli impianti e delle attrezzature importanti per il report finale.

Energy Check – Step-by-step Fase 3: Sopralluogo Gli energy-auditors riceveranno gli strumenti adeguati per il sopralluogo incluse informazioni dettagliate su: • Misurazioni • fattori di potenza • gestione dei carichi • illuminazione • aria compressa • ventilazione • ecc.

• pompe • motori elettrici • condizionatori • impianti di riscaldamento • calore di processo • recupero di calore

Energy Check â&#x20AC;&#x201C; Step-by-step Fase 4: Tracciamento dei flussi energetici Con i dati raccolti fino a questa fase, il sistema energetico può essere rappresentato con un diagramma di flusso (o diagramma di Sankey), ovvero la rappresentazione grafica di tutti i flussi rilevanti di energia presenti nellâ&#x20AC;&#x2122;azienda.

Energy Check – Step-by-step Fase 5: Identificazione delle aree di intervento Come risultato della raccolta dati e del sopralluogo, l'energy-auditor identifica le aree di intervento. Un set completo di informazioni farà da supporto all'auditor nell'individuazione delle possibilità di risparmio. In base alle condizioni specifiche dell'azienda soggetto dell'audit verranno scelte le informazioni da utilizzare tra quelle raccolte come, ad esempio: • Check list • Elenco generale enti • Elenco di interventi specifici del settore • Esempi di “best practice” • Riferimenti • ecc.

Energy Check â&#x20AC;&#x201C; Step-by-step Fase 6: Produzione del report Riportare i risultati dei check dove vengono evidenziate le varie scelte progettuali, i vari metodi e modi di risparmio ed un piano per attuare lo stesso.

Utilizzare grafici, esempi di pratiche e procedure per illustrare le pratiche di riduzione di energia analizzate e utilizzate in modo da rendere facile la comprensione al committente.