Come intervenire per migliorare la Power Quality?

Ottimizzare la qualità dell’energia (Power Quality) è fondamentale: consente di identificare i problemi di rete ed intervenire per correggere i disturbi pericolosi e proteggere gli apparati.

Power Quality

Uno studio di Leonardo Power Quality Initiative compiuto in 8 paesi su 16 settori industriali, ha concluso che il costo medio industriale per una bassa qualità dell’energia è pari a quasi il 4% del fatturato, e all’economia europea costa fino a 150 miliardi di euro all’anno.

Uno dei costi dalla cattiva power quality è il maggior consumo di energia. L’altra parte dei costi, spesso preponderante, è dovuta alle conseguenze provocate nel funzionamento della fabbrica da interruzioni di produzione, maggiori scarti, maggiori esigenze di manutenzione, ritardi nelle consegne e danni commerciali.

A cosa si deve la presenza di una cattiva Power Quality?

La cattiva Power Quality è causata principalmente da apparecchiature elettroniche/carichi non lineari quali alimentatori switching, inverter, lampade a scarica, impianti fotovoltaici, azionamenti di potenza, macchine di saldatura, ecc…, che creano disturbi elettrici che degenerano la forma d’onda teoricamente sinusoidale della stessa alimentazione.

La cattiva Power Quality può essere anche importata dell’esterno: è infatti possibile che nei pressi di una fabbrica vi siano stabilimenti che generano disturbi di ampiezza tale che si propagano sulla rete ENEL fino all’interno delle aziende vicine.

Come si manifestano le conseguenze di una cattiva Power Quality?

I disturbi si manifestano principalmente attraverso microinterruzioni/buchi di tensione, sovratensioni e sovracorrenti impulsive, armoniche, generazione di energia reattiva, flicker, squilibri di corrente e tensione, ecc….

Cosa provocano i problemi sopra indicati?

Per microinterruzioni / buchi di tensione – si può resettare/interrompere il funzionamento delle schede elettroniche “più sensibili”, e di conseguenza bloccare tutto il ciclo produttivo.
CONSEGUENZE: arresto produzione, materia prima/prodotto da scartare, necessità di pulire la linea, mancato rispetto dei termini di consegna, personale sottoutilizzato, ricerca del motivo di arresto produzione, analisi e soluzione del guasto, tempo per riavviare la produzione; approvvigionamento di quanto consumato/rotto/danneggiato, danno commerciale.

Per sovratensioni – si possono danneggiare, se non rompere, i componenti installati non sufficientemente protetti da questo fenomeno, e si possono anche avere irregolarità di funzionamento e di conseguenza anche del ciclo produttivo.
CONSEGUENZE: le stesse indicate sopra, cui si possono aggiungere la possibile incostanza del prodotto finale (più scarti) e maggiori rotture. Per le rotture c’è il rischio di aver perso le condizioni di garanzia qualora venisse accertata la presenza di cattiva Power Quality.

Per armoniche – si generano cali di efficienza dei dispositivi alimentati (in particolare con la 5° armonica nel caso dei motori), danneggiamenti e/o funzionamenti irregolari di componenti elettrici o elettronici.
CONSEGUENZE: tutte quelle viste sopra, cui si aggiunge un ancora maggior consumo di energia e maggiori perdite per energia reattiva.

Power Quality Tutti questi disservizi hanno in comune l’usura e degrado delle prestazioni dell’insieme dei componenti alimentatati e la diminuzione d’affidabilità dell’impianto nel suo insieme.

Uno studio della Canadian Electrical Association ha documentato che con un THD (Total Harmonic Distorsion) di circa il 10%, si ha una diminuzione di vita dei dispositivi come di seguito indicato: apparecchiature monofasi – 32,5%, apparecchiature trifasi – 18%, trasformatori – 5%.

Il miglioramento della Power Quality diventa quindi un elemento indispensabile per ottimizzare i cicli produttivi e i relativi costi.

Come si può intervenire per migliorare la Power Quality?

Il miglioramento della Power Quality deriva dalla possibilità di stabilizzare la corrente e la tensione, di ridurre i picchi, di migliorare il fattore di potenza, di bilanciare i carichi e di ridurre e ridistribuire le armoniche non funzionali della corrente.

Da tempo sono commercializzati dispositivi studiati per operare su ciascuna delle precedenti singole problematiche: sono rifasatori, filtri attivi e passivi, scaricatori, stabilizzatori di tensione, eccetera.

Nel tempo si sono anche sviluppate tecnologie che concentrano in un unico sistema di efficientamento una soluzione tecnica complessiva, utile a limitare al meglio l’energia non funzionale nel suo insieme.
Questi dispositivi sono solitamente proposti e giustificati al potenziale cliente in ragione del risparmio che si può ottenere sul consumo di energia elettrica, ma come si è visto sopra, il risparmio complessivo può essere molto più consistente. E’ tuttavia difficile poter definire a priori questo risparmio, perché in parte dipenderà dalla qualità tecnologica del sistema proposto e in parte dalla tipologia di attività dell’azienda su cui questo sistema andrà a operare.

apparecchiatura per power qualityConsiderazioni sul sistema di efficientamento

Poiché in ogni settore industriale si trovano prodotti di cattiva e di buona qualità – e probabilmente in questo contesto il numero dei primi surclassa il numero dei secondi – è necessario potersi armare di criteri di giudizio utili a poter discriminare le soluzioni più affidabili, sia come tecnologia, sia come sicurezza.

Di seguito è elencato un insieme di criteri di valutazione. Questi criteri sono stati ritrovati tutti rispettati in un dispositivo – con potenze che vanno da 20 KVA a 2.800 kVA – da tempo commercializzato nel mercato italiano:

  • il fornitore è in grado di documentare una metodologia convincente e affidabile per individuare l’entità del risparmio che propone?
  • il dispositivo procura un risparmio reale, cioè un vero efficientamento (in altre parole il risparmio non è a spese di una minore energia trasferita ai carichi)?
  • è possibile inserire / bypassare automaticamente il dispositivo di filtraggio senza compromettere in alcun modo la continuità d’alimentazione all’impianto?
  • ogni eventuale malfunzionamento del dispositivo di filtraggio è completamente ininfluente sulla funzionalità della rete di alimentazione all’impianto sottostante?
  • la procedura per la verifica del risparmio può essere avviata liberamente, anche dallo stesso utente a suo piacimento, senza dover modificare nulla e senza dover interferire sulla produzione in corso?
  • il fornitore è tecnicamente ben strutturato, per esempio è dotato di un laboratorio a disposizione per fare eventuali prove a supporto di quesiti tecnici?
  • qualche ente terzo di prestigio ha potuto certificare l’affidabilità del sistema e la precisione della misura del risparmio d’energia?
  • l’azienda fornitrice ha instaurato collaborazioni con Università o Enti ai fini di documentare di aver svolto ricerche sulla Power Quality secondo gli standard internazionali (IEEE 1459-2010 / 1159-2014 / 519-2014)?
  • il fornitore ha referenze di prestigio?
  • il fornitore possiede Certificazioni italiane e internazionali utili a dar testimonianza del livello di affidabilità e di sicurezza del dispositivo in oggetto, tra cui in particolare il superamento del test da cortocircuito?
  • l’apparecchiatura consente il rilascio di Certificati Bianchi (T.E.E) da parte del GSE?
  • il software d’interfaccia rientra nelle condizioni previste della norma Industria 4.0 della legge di stabilità 2017, in modo da poter beneficiare dell’iper-ammortamento?
  • il fornitore garantisce la restituzione della cifra già versata e il ritiro dell’apparecchiatura qualora questa non riuscisse a raggiungere il target di risparmio indicato nel contratto?

Il rispetto di tutte queste condizioni sarà la garanzia di aver selezionato il prodotto in grado di intervenire sulla Power Quality nel modo più efficiente possibile.

Articolo redatto per ElettricoMagazine da Ing. Andrea Angelini di JUMP Facility
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