Quello del risparmio energetico è un tema di grande attualità. Il continuo aumento della bolletta energetica e il peggioramento delle condizioni generali di inquinamento ambientale, anche a causa dell’aumento di produzione di energia, spingono gli organi istituzionali a interessarsi sempre di più alle tecniche e ai componenti che permettono un risparmio energetico significativo e quantificabile. L’azionamento elettrico risponde a questi requisiti. Vediamo in che modo.
Le tecnologie
Quali sono le tecnologie che, nel campo degli azionamenti, permettono di rispondere meglio all’esigenza del risparmio energetico?
Secondo Alessio Andreoni (ABB Industria), l’inverter, per le sue caratteristiche applicative (soprattutto su motori che devono controllare dei carichi non lineari ma quadratici o cubici), è già di per sé un sistema a risparmio energetico. “In presenza di un carico dove il rapporto fra velocità e potenza è di tipo quadratico o cubico, è sufficiente una piccola riduzione della velocità per ottenere una forte riduzione della potenza assorbita”, egli afferma. L’utilizzo della velocità variabile nei confronti di una valvola di strozzamento o di una serranda per regolare il flusso dell’aria o di un liquido rappresenta quindi un forte risparmio energetico. Dal 1995, ABB Industria dispone di una piattaforma di controllo tecnologico denominata DTC (Direct Torque Control). Essa offre un vantaggio dal punto di vista del risparmio energetico: poiché la frequenza di commutazione non è fissa, come nel sistema PWM, ma può variare in funzione del carico, la potenza installata viene utilizzata in modo più completo, senza alcuna dissipazione termica. Afferma Gianfranco Zauli (Asita): “Asita produce o tratta sistemi per la distribuzione dei carichi per la misura e il controllo energetico, sfruttando l’utenza esistente. Le periferiche del sistema possono essere istruite al fine di controllare i consumi. Per esempio, il compressore d’aria viene spesso attivato quando il serbatoio principale è a 3/4.” Ma ciò può coincidere con un picco di potenza assorbita, quindi con le nostre apparecchiature è possibile definire una finestra entro la quale eseguire l’attivazione, facendo delle proiezioni: se si vede che il serbatoio è ancora a 3/4 della sua capacità di erogare aria compressa, lo si può attivare qualche minuto più tardi, per non oltrepassare il limite contrattuale stabilito dal fornitore di energia. “Stiamo tuttavia puntando anche a un altro tipo di risparmio energetico: quello legato alla qualità dell’alimentazione elettrica, presupposto per il buon funzionamento di ogni apparecchiatura”, aggiunge Zauli. “Per esempio, controllando l’ingresso e l’uscita dell’inverter, fino ad arrivare alla coppia del motore controllato dall’inverter stesso, il costruttore può conoscere meglio la resa dell’inverter in funzione della coppia erogata dal motore.” “Grazie alle crescenti prestazioni dei dispositivi elettronici, anche chi costruisce inverter tradizionali si sta adeguando, mettendo sul mercato prodotti nati appositamente per il risparmio energetico”, interviene Roberto Beccalli (Omron Electronics). Funzioni sofisticate permettono, per esempio, di ridurre l’energia quando l’impianto lo consente: è il caso degli impianti di ventilazione, nei quali l’energia può essere diminuita quando è raggiunta la velocità di regime. “Queste funzioni sono adatte quando il carico è di tipo costante; in caso contrario, il risparmio energetico è più difficile, perché il carico può avere continuamente bisogno di molta energia”, sottolinea Beccalli. “Il problema, semmai, è quello della mancanza di una cultura del risparmio energetico.
Chi deve risparmiare energia è l’utente finale, che però non è a conoscenza di queste problematiche. Il costruttore di macchine, al contrario, punta più al basso prezzo, quindi tende a scartare soluzioni più costose, come gli azionamenti a risparmio energetico.” Secondo Beccalli il problema potrebbe essere risolto attraverso incentivi pubblici, come avviene in altri Paesi (per esempio, l’Inghilterra). Riferisce che la sua azienda ha cominciato almeno 5 anni fa a parlare di risparmio energetico. “Partendo dai tradizionali inverter PWM, abbiamo sviluppato gli inverter ProSystem che utilizzano un algoritmo per ottimizzare l’energia reattiva”, afferma Aldo Marietta (Schneider Electric), “e abbiamo implementato funzioni specifiche per le applicazioni a coppia variabile (ventilatori e pompe). Si può parlare di risparmio energetico in modo consistente quando si sostituiscono regolatori meccanici (valvole di strozzamento, serrande, ecc.), tenendo presente che esso è legato al ciclo di funzionamento dell’impianto.” Una funzionalità tipica degli inverter Schneider Electric, legata soprattutto alla ventilazione, è denominata Nold. Essa adatta la tensione di alimentazione del motore in funzione della reale coppia resistente dell’aria. Aria fredda e aria calda, a parità di portata, hanno una resistenza specifica diversa; leggendo le correnti assorbite, è possibile automaticamente sottoalimentare il motore senza perdita di portata o di giri, riducendo la potenza consumata dal sistema. Secondo Marietta, si può inoltre parlare di diversi tipi di risparmio energetico: quello di utilizzo della macchina e quello che riguarda l’installazione. “Per esempio, se si deve avviare un motore, anche senza regolare la velocità, ‘n’ volte al minuto, ogni volta si ha un assorbimento di corrente da 3 a 6 In, con una corrispondente potenza di punta”, egli afferma. “L’inverter è in grado di controllare che la corrente assorbita dal motore non superi valori da 1 a 1,7 In, permettendo di ridurre la potenza totale installata. Infine, si può parlare di qualità dell’energia. In particolare, in convertitori di frequenza sono di fatto dei generatori di disturbi (armoniche, ecc.).” Marietta sostiene che la prima soluzione economica è quella di inserire delle induttanze di linea, che abbattono notevolmente le armoniche. Ma la totale eliminazione delle armoniche significa raddoppiare il costo dei convertitori. “Per il momento, l’utilizzatore finale sembra preferire ancora soluzioni standard”, conclude Marietta. Netta la risposta di Sergio Vellante (Control Techniques e Presidente Ucirev): “L’inverter è il prodotto che fa risparmiare energia per eccellenza, utilizzando l’energia di cui c’è effettivamente bisogno.”