Nuovi livelli di efficienza obbligatori per motori in bassa tensione a partire dal 1 Gennaio 2015

Un motore elettrico è una macchina elettrica che, data una potenza in ingresso di tipo elettrico, restituisce in uscita una potenza di tipo meccanico, il cui funzionamento si basa sul principio del campo magnetico rotante. Quindi gli azionamenti elettrici costituiscono il legame tra la fornitura di energia elettrica e la maggioranza dei processi meccanici che richiedono una grande quantità di energia. Macchine azionate da motori elettrici consumano i due terzi di tutta l’energia elettrica utilizzata nell’industria. 
Se i vecchi sistemi nell’industria europea, nel commercio e nei servizi pubblici, che hanno funzionato per decenni venissero tutti sostituiti da moderni sistemi di azionamento, questo si tradurrebbe in un risparmio energetico annuo di 135 miliardi di chilowattora. 
Utilizzando il controllo elettronico della velocità e motori ad alta efficienza energetica, in Europa le emissioni di CO2 potrebbero essere ridotte di 69 milioni di tonnellate.

Come ben tutti sanno i combustibili principali per la produzione di energia elettrica sono di natura fossile e questo incremento ha aumentato la quantità di CO2 immessa nell’atmosfera.
Per questi motivi non essendo i combustibili fossili inesauribili, occorre trovare nuove fonti di energia oltre che ridurre il consumo stesso aumentando l’efficienza.
Sensibili a queste problematiche di interesse mondiale stà sviluppando una nuova serie di motori elettrici ad alta efficienza che vanno a rispondere alla normativa 2005/32/CE.

La nuova Norma internazionale IEC 60034-30:2008 definisce le classi di rendimento IE1 (efficienza standard), IE2 (efficienza elevata) e IE3 (efficienza premium) per i motori trifase. Questo assicura una base comune internazionale per la progettazione e la classificazione dei motori, nonché per le attività legislative nazionali. Il Regolamento della Commissione (CE) 640/2009, adottato il 22 luglio 2009, specifica i requisiti in materia di progettazione ecocompatibile per i motori elettrici e l’uso del controllo elettronico della velocità.

Il campo di applicazione del Regolamento sui motori è più limitato rispetto all’applicabilità della succitata Norma IEC 60034-30:2008. Entrambi includono i motori asincroni trifase con rotore a gabbia a 50 Hz o 50/60 Hz a una sola velocità con le seguenti proprietà:

    Tensione nominale fino a 1.000 V
    Potenza nominale compresa tra 0,75 kW e 375 kW
    2, 4 o 6 poli
    Per servizio continuo (S1)

Le differenze tra il Regolamento sui motori e la Norma IEC risiedono nel tipo di servizio supplementare S3 con rapporto di intermittenza nominale superiore o uguale all’80%, che è incluso nella Norma IEC e non compreso nel Regolamento.

I requisiti si applicano anche quando questi dispositivi sono integrati in altri prodotti (ad esempio in macchine).

Queste sono le scadenze temporali individuate dal Regolamento:

    Dal 16 Giugno 2011: i motori immessi sul mercato devono essere in classe di efficienza IE2;
    Dal 1 Gennaio 2015: i motori con potenza tra 7,5 e 375 kW devono essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter;
    Dal 1 Gennaio 2017: i motori con potenza tra 0,75 e 375 kW devono essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter.

La capillare diffusione dei motori a livello industriale, nell’ordine di oltre 19 milioni di unità installate ad oggi in Italia, di cui oltre 12,5 Mln di potenza inferiore a 90 kW, fa sì che i tre quarti dell’energia elettrica consumata nel settore industriale in Italia sia attribuibile al funzionamento dei motori elettrici, valore che corrisponde a circa il 40% del consumo elettrico nazionale. Secondo le più recenti stime, in Italia circa il 50% dei motori installati è asservibile alla classe IE2, mentre la classe IE3 rappresenta ad oggi una porzione ridotta, dell’ordine del 10\15%.

Considerati questi dati, il tema dell’efficienza energetica assume un’importanza preponderante. L’efficienza energetica costituisce un fattore importante per un motore elettrico anche perché il costo dell’energia consumata rappresenta nel ciclo di vita utile del prodotto una porzione importante del total cost of ownership (TCO).

Potenziale di diffusione

Il consumo annuo di energia elettrica in Italia associato all’uso di motori elettrici nell’industria è stimabile in circa 120 TWh, pari a quasi il 40% dell’intero fabbisogno elettrico italiano al 2011.

Se tutti i motori elettrici installati a livello industriale appartenessero alla classe di efficienza IE3, si otterrebbe un risparmio annuo di energia elettrica di circa 7 TWh, con la sostituzione di circa 15 mln di motori ed un giro complessivo corrispondente di 67,5 mld €. Se si considerano anche le nuove installazioni di motori elettrici attese da qui al 2020, nel caso in cui fossero di classe IE3, si stima di ottenere un ulteriore risparmio annuo teorico a regime di circa 0,2 TWh elettrici, per un volume d’affari di circa 700 mln € all’anno.

Grazie all’uso di tecnologie efficienti esiste dunque il potenziale teorico di ridurre di circa il 6% il consumo annuo di elettricità in Italia dovuto all’utilizzo di motori elettrici nel settore industriale.

Considerando la sostituzione di motori elettrici attualmente installati con dispositivi ad alta efficienza di classe IE2, si otterrebbe un risparmio annuo di energia elettrica stimabile in 4,6 TWh, con la sostituzione di circa 14,7 mln di motori ed un giro d’affari complessivo corrispondente a 43,4 miliardi di euro.

Dato il livello di convenienza economica delle tecnologie efficienti e gli obblighi normativi in merito alle classi minime di efficienza dei nuovi motori elettrici immessi sul mercato, è ragionevole pensare che nei prossimi 8 anni in Italia il potenziale teorico “massimo” (corrispondente all’adozione di motori di classe IE3) si realizzerà per il 35-40%.

Infine, considerando le diverse applicazioni dei motori elettrici (ad esempio pompe, compressori e ventilatori) e l’attuale tasso di diffusione degli inverter (stimato nell’ordine del 7-10% variabile in base alle diverse applicazioni), se tutti i motori elettrici per cui l’inverter risulta tecnicamente applicabile ne fossero effettivamente dotati, si otterrebbe un risparmio annuo di energia elettrica stimabile in circa 10,2 TWh, con l’adozione di circa 7 mln di inverter ed un giro d’affari complessivo corrispondente di circa 27 mld €. Se si considerano anche le nuove installazioni di motori elettrici ed i medesimi tassi di applicabilità degli inverter, si ottiene un ulteriore risparmio annuo teorico di circa 1 TWh elettrico, per un volume d’affari di circa 323,5 mln € all’anno.

Approfondimenti

QUANTO CONSUMIAMO ATTUALMENTE IN EUROPA

E’ bene precisare che circa i due terzi dell’ energia elettrica prodotta in  Europa viene consumata dalle industrie e che gli azionamenti elettrici presenti all’interno di esse sono responsabili di almeno i due terzi del consumo così come evidenziato dal grafico affianco.

QUANTO INCIDE IL COSTO DEL MOTORE ELETTRICO SUL CONSUMO TOTALE DI ENERGIA

Così come evidenziato dal grafico a sinistra il valore di acquisto di un motore elettrico trifase rispetto all’importo complessivo del consumo di energia elettri-ca nella sua “vita” corrisponde solo all’ 1,3%.

QUANTO POTREMMO RISPARMIARE CON I MOTORI IE2/IE3 (IEC 60034-30/31:2008)

Essendo il consumo energetico la parte predominante del costo della vita del motore elettrico, siamo sempre attenti alle politiche ambientali e di risparmio energetico, ha realizzato una gamma di motori ad ALTA EFFICIENZA rispettivamente serie HE2 e serie HE3 che rispetto ai classici motori ad induzione eff2=IE1 fanno rientrare della differenza dell’investimento di acquisto entro il primo anno, mentre dal successivo realizzano un risparmio energetico in base alla tariffa energetica applicata, che comunque rimarra’ su quei livelli.

Per la Serie HE3 questo risparmio cresce ancora di circa il doppio rispetto agli HE2, ma la differenza prezzo fra i motori e la vita prevista potrebbe in questo momento NON giustificare tale scelta, anche perché la tecnologia potrebbe migliorarsi da qui al 2015.

Ma facciamo un esempio pratico per meglio comprendere il risparmio effettivo:
Consideriamo un motore da 4Kw IE1 rispetto ad un motore da 4Kw IE2 ed ipotizziamo che ogni kWh ci costi Euro 0,1 allora avremmo:

Facciamo notare che “I MOTORI SPECIALI” sono esclusi dalla applicazio-ne dalla Direttiva 2005/32/CE, in accordo con il REGOLAMENTO CE N.640/2009, ma che altri accordi potranno essere presi in merito ai livelli di efficienza richiesti dal cliente anche su motori che sarebbero esclu-si come ad esempio i motori autofre-nanti ).

REGOLAMENTO EUROPEO CE N.640/2009 — LA NUOVA GAMMA DI MOTORI

Traccia le regola di applicazione all’interno della U.E. della European Directive 2005/32/CE; sono in-clusi:

    Motori elettrici asincroni trifase 2-4-6 Poli, 50o 60Hz;
    Potenze comprese da Kw0,75 a 375Kw;
    Tensione nominale di alimentazione 0/1000V;
    Servizio Continuo S1;
    Condizioni ambientali standard.

Disponibile l’intera gamma con tutte le polarità incluse nel regolamento fino a 30Kw per tensioni da 0/600V e 50 e/o 60Hz:

    a) IE1 ( simile a Eff.2 ) per i motori non inclusi nella Direttiva H.E.;
    b) IE2 ( simile a Eff.1 ) come produzione Standard – data limite 15/06/2011;
    c) IE3 ( simile a NEMA PREMIUM – EISA2007 / EPact ) su richiesta.

LA TECNOLOGIA UTILIZZATA

Per ottenere le prestazioni sopra menzionate è stata impiegata una maggiore quantità di metalli preziosi grezzi e un design particolare che ottimizza le prestazioni riducendo il riscaldamento del motore; tutto questo si tramuta in una riduzione dell’effetto serra sul nostro pianeta.

MOTORI ESCLUSI DALLA NUOVA NORMATIVA

    a)motori progettati per funzionare interamente immersi in un liquido
    b) motori completamente integrati in un prodotto (ad esempio una pompa, un ventilatore o un com pressore) per i quali non è possibile testare le prestazioni energetiche autonomamente/separatamente dal prodotto
    c) ai motori progettati appositamente per funzionare: – a più di 1.000 metri di altitudine sul livello del mare – a temperature dell’aria ambiente inferiori a -15°C o superiori a 40°C
    d) i motori per servizio intermittente (S3) o di durata limitata (S2), per i quali non si applica nemmeno la norma IEC 60034-30
    e) motori per atmosfere potenzialmente esplosive ATEX, quali definite nella direttiva 94/9/CE del Par- lamento Europeo e del Consiglio;
    f) motori autofrenanti
    g) motori a doppia-polarità
    h) motori monofase

I paesi industrializzati negli ultimi anni hanno visto il consumo di energia elettrica  notevolmente aumentato; questo dato è stato ampiamente discusso nell’ultimo rapporto delle Nazioni Unite. Come ben
tutti sanno i combustibili principali per la produzione di energia elettrica sono di natura fossile e questo incremento ha aumentato la quantità di CO2 immessa nell’atmosfera. Per questi motivi non essendo i combustibili fossili inesauribili, occorre trovare nuove fonti di energia oltre che ridurre il consumo
stesso aumentando l’efficienza.

PROGRAMMIAMO IL CAMBIAMENTO

Il primo timelimit sarà il 16 giugno 2011 in cui i motori IE2 saranno obbligatori per i motori trifase 2/4/6 poli con potenze comprese tra 0,75Kw e 375Kw inclusi, installati in EUROPA;

Il secondo step sarà nel 2015 e più precisamente il 01 Gennaio dove i motori IE3 saranno obbligatori in Europa per i motori trifase 2/4/6 poli con potenze comprese tra 7,5Kw e 375Kw;

Il terzo traguardo sarà il 01 gennaio 2017 in cui tutto il range di motori IE3 2/4/6 poli da Kw0,75 a Kw375 sarà obbligatorio in Europa.

Scarica il Regolamento Europeo

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