I TRASFORMATORI DI DISTRIBUZIONE IN EUROPA
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I TRASFORMATORI DI DISTRIBUZIONE IN EUROPA
I TRASFORMATORI DI DISTRIBUZIONE IN EUROPA CONFRONTO TRA LE RICHIESTE DEGLI UTILIZZATORI Matteo Tironi Trasformatori ad alta efficienza Workshop Fast – 20 Novembre 2006 Milano Contenuto • Introduzione • La situazione in Europa • Le richieste dagli utilizzatori dei diversi Paesi Membri • Confronto fra curve di perdite tipiche • Confronto con HD 428 C-C’ • Conclusioni 20 Novembre 2006 2 INTRODUZIONE L’importanza di una strategia globale comune sui trasformatori da distribuzione ad alta efficienza: • Solo all’interno dell’EU oltre 27 TWh di elettricità risparmiabile annualmente. • Riduzione emissioni di CO2 annuali pari ad almeno 9 milioni tonnellate. • Sostenimento attività di Ricerca e Sviluppo • Vantaggio economico nel medio-lungo periodo per gli utilizzatori. 20 Novembre 2006 3 La situazione in Europa • Il numero di trasformatori di distribuzione attualmente installato in EU è circa pari a 4.500.000 (di cui oltre il 90% in olio). • Di questi 4.500.000 oltre il 70% sono in servizio presso le grandi Utilities Europee. • Ogni anno vi sono inoltre nuovi acquisti tali da incrementare il totale di oltre 100.000 unità mentre viene sostituito solo meno del 5% dell’intero parco trasformatori. 20 Novembre 2006 4 • Con l’ingresso dei nuovi paesi nell’UE il numero di installazioni è destinato ad aumentare notevolmente. • Qualità del parco trasformatori che va però ad aggiungersi non particolarmente elevata, con molti trasformatori vecchi (la vita media di un trasformatore da distribuzione può variare tra i 10 ed i 35 anni). • Quantità di elettricità risparmiabile all’interno UE quindi ancora più elevata di quella finora prevista. 20 Novembre 2006 5 Le richieste dagli utilizzatori dei diversi Paesi Membri • Dei quasi 3.000.000 di trasformatori da distribuzione delle grandi Utilities Europee circa il 60% è installato in soli 4 stati. – Francia (oltre 23%) – Germania (oltre 16%) – Italia (oltre 13%) – Spagna (oltre 8%) 20 Novembre 2006 6 • Importante quindi valutare come ad oggi sia stata recepita la necessità di acquistare ed installare trasformatori da distribuzione ad alta efficienza da parte dei maggiori utilizzatori europei. • Confronteremo quindi le richieste pervenute dai quattro stati con il maggior numero di trasformatori installati con i requisiti minimi per l’alta efficienza. • Prenderemo ad esempio in particolare le perdite richieste per un 250 kVA ed un 630 kVA. 20 Novembre 2006 7 Spagna • 250 kVA: – Perdite a vuoto (Po) = 650 W – Perdite dovute al carico (Pcc) = 3250 W • 630 kVA: – Po = 1300 W – Pcc = 6500 W 20 Novembre 2006 kVA P Vuoto (W) P Carico (W) 50 190 1100 100 320 1750 160 460 2350 250 650 3250 400 930 4600 630 1300 6500 8 Media richieste pervenute dalla Spagna 7000 6000 W 5000 4000 Perdite a vuoto 3000 Perdite dovute al carico 2000 1000 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 9 Italia • 250 kVA: – Po = 520 W – Pcc = 2600 W • 630 kVA: – Po = 900 W – Pcc = 5600 W 20 Novembre 2006 kVA P Vuoto (W) P Carico (W) 50 150 850 100 250 1400 160 360 1850 250 520 2600 400 740 3650 630 900 5600 10 Media richieste pervenute dall’Italia 6000 5000 W 4000 Perdite a vuoto 3000 Perdite dovute al carico 2000 1000 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 11 Germania • 250 kVA: – Po = 300 W – Pcc = 2750 W • 630 kVA: – Po = 600 W – Pcc = 5400 W 20 Novembre 2006 kVA P Vuoto (W) P Carico (W) 50 90 875 100 150 1475 160 210 2000 250 300 2750 400 430 3850 630 600 5400 12 Media richieste pervenute dalla Germania 6000 5000 W 4000 Perdite a vuoto 3000 Perdite dovute al carico 2000 1000 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 13 Francia • 250 kVA: – Po = 425 W – Pcc = 3250 W • 630 kVA: – Po = 800 W – Pcc = 6500 W 20 Novembre 2006 kVA P Vuoto (W) P Carico (W) 50 145 875 100 260 1475 160 400 2000 250 530 2750 400 750 3850 630 940 5600 14 Media richieste pervenute dalla Francia 6000 5000 W 4000 Perdite a vuoto 3000 Perdite dovute al carico 2000 1000 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 15 Confronto fra curve di perdite tipiche • Dai dati appena mostrati risulta evidente come a tutt’oggi risultino ben diverse fra loro le varie richieste degli utilizzatori finali. • La differenza risulta evidente confrontando insieme le curve delle perdite richieste sia a vuoto che a carico. 20 Novembre 2006 16 • Perdite a vuoto: Dalla Germania mediamente si ricevono richieste per trasformatori di distribuzione con una curva decisamente inferiore agli altri stati. 1400 1200 W 1000 Spagna 800 Italia 600 Germania 400 Francia 200 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 17 • Perdite dovute al carico: Le curve sono questa volta molto più simili tra loro. In Italia viene utilizzata la più bassa, con Germania e Francia praticamente uguali. 7000 6000 W 5000 Spagna 4000 Italia 3000 Germania Francia 2000 1000 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 18 Confronto con HD 428 C-C’ • Le curve di riferimento minime per l’alta efficienza possono essere considerate quelle risultanti dalla combinazione C-C’ del documento HD428. • Per i trasformatori presi ad esempio risultano quindi essere: – 250 kVA: • Po = 425 W • Pcc = 2750 W – 630 kVA: • Po = 800 W • Pcc = 5600 W 20 Novembre 2006 19 Load Losses for Distribution Transformers RATED POWER 2) OIL-FILLED (HD428) UP TO 24kV LIST A kVA LIST B LIST C No-Load Losses for Distribution Transformers DRY TYPE (HD538) 12kV PRIMARY 3) OIL-FILLED (HD428) UP TO 24kV2) LIST A’ LIST B’ DRY TYPE (HD538) LIST C’ 12kV PRIMARY 3) W W W W W W W W 50 1,100 1,350 875 N/A 190 145 125 N/A 100 1,750 2,150 1,475 2,000 320 260 210 440 160 2,350 3,100 2,000 2,700 460 375 300 610 250 3,250 4,200 2,750 3,500 650 530 425 820 4,600 6,000 3,850 4,900 930 750 610 1,150 630 /4% 6,500 8,400 5,400 7,300 1,300 1,030 860 1,500 630 /6% 6,750 8,700 5,600 7,600 1,200 940 800 1,370 1000 10,500 13,000 9,500 10,000 1,700 1,400 1,100 2,000 1600 17,000 20,000 14,000 14,000 2,600 2,200 1,700 2,800 2500 26,500 32,000 22,000 21,000 3,800 3,200 2,500 4,300 400 1) Fonte: Cenelec 20 Novembre 2006 20 • Perdite a vuoto: 1400 1200 Spagna W 1000 Italia 800 Germania 600 Francia 400 A vuoto HD428 200 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 21 • Dalla Germania mediamente si ricevono quindi richieste per trasformatori di distribuzione con una curva delle perdite a vuoto decisamente migliore (-28%) rispetto alla curva C’ del documento di armonizzazione. • Italia e Francia utilizzano in pratica una curva B’. • Spagna richiede invece addirittura una curva A’. 20 Novembre 2006 22 • Perdite dovute al carico: 7000 6000 Spagna W 5000 Italia 4000 Germania 3000 Francia 2000 A Carico HD428 1000 0 50 100 160 250 400 630 kVA 20 Novembre 2006 23 • Per quel che riguarda invece le perdite dovute al carico è dall’Italia che si ricevono richieste per trasformatori di distribuzione con una curva delle perdite a vuoto (-4%) rispetto alla curva C del documento di armonizzazione. • Germania e Francia richiedono comunque la curva C. • Spagna richiede ancora una volta una curva A’ 20 Novembre 2006 24 Perdite a vuoto e dovute al carico Dall’analisi delle richieste da parte degli utilizzatori finali dei maggiori Stati Europei si ricava quindi che: • Solo la Germania sembra avviata verso l’acquisto di nuovi trasformatori con entrambe le curve di perdite sotto alla C-C’ dell’ HD428. • Nessuno degli Stati considerati propone come criterio di aggiudicazione la “Capitalizzazione delle Perdite” imponendo, invece, al costruttore le curve di perdita. 20 Novembre 2006 25 Conclusioni Definizione in maniera univoca del limite massimo di perdite accettabili • E’ necessario che, almeno all’interno dell’Europa, si arrivi in tempi abbastanza brevi alla standardizzazione di trasformatori ad alta efficienza. Capitalizzazione delle perdite • Gli utilizzatori devono valutare il costo di un trasformatore non in base al prezzo di acquisto ma al costo di esercizio per una vita stimata di 20-30 anni. 20 Novembre 2006 26 Raggiungimento dello stato dell’arte • I costruttori devono impegnare risorse per sviluppare ed ottimizzare progetti “ad alta efficienza”, convinti dagli utilizzatori che questi saranno i trasformatori di domani. Sostegno a livello centrale • Vista l’importanza dei temi trattati ed i risparmi energetici ed ambientali in gioco è richiesto un deciso e pratico sostegno della Comunità Europea per finanziare tutte le attività di sviluppo di questo nuovo standard. 20 Novembre 2006 27