4-casi PQ e EE

Problematiche di Power Quality:
casistiche
Armoniche
Variazione di frequenza
Sovratensioni lente
Sovratensioni impulsive
Buco di tensione
Interruzione dell’ alimentazione
www.icar.com - [email protected]
Casi di problematiche Power Quality
•
•
•
•
•
Vplst (THDv)
Vmtc (THDv)
Forgiatura Vnn (THDv)
Stadio Franchi (>V lenta)
Data center (>V impulsiva)
Casi di problematiche Power Quality
VPLST: macinazione
scarti plastici
THDv=14%
15 kV
THDi=40%
1250KVA
vcc6%
690 V
420kvar 690V
Altre
utenze
Altri problemi riscontrati (PQ?):
M
Trituratore
0,9MW
-“cottura” e interruzione del polo centrale
dell’interruttore MT sostituito
- danneggiamento schede elettroniche
azionamento
Casi di problematiche Power Quality
Vmtc: estrusione
materiale plastico
THDv=8%
15 kV
THDi=35%
2500KVA
vcc6%
400 V
Sostituzione dei condensatori e
dei contattori quasi ogni anno
1050kvar 400V
Altri problemi riscontrati (PQ?):
- Elevati scarti di produzione (anche 5%)
M
M
- Fermi macchina
Estrusore 1
Estrusore 6
0,4MW
1,5MW
- Surriscaldamento trafo
Casi di problematiche Power Quality
Forgiatura Vnn: fusione
acciaio
THDv=11%
15 kV
THDi=35%
2500KVA
vcc10%
690 V
Problemi riscontrati (PQ):
- Rottura delle schede degli inverter
M
Aspirazione fumi 1/4
M
Aspirazione fumi 2/4
- Produzione a mezzo servizio o interruzione
completa (10k€/h)
Casi di problematiche Power Quality
Stadio Franchi: calcio
La regolazione della tensione MT
ENEL non funzionava bene, durante
le ore notturne saliva oltre il 110%
della nominale.
15 kV
Altre
utenze
Torri faro
Problemi riscontrati (PQ):
- Spegnimento delle torri faro durante partita
coppa UEFA (multa: 30k€)
Casi di problematiche Power Quality
Data center, storage dati
ENEL azionava una batteria di
rifasamento MT il lunedì mattina alle
6.00. Questo causava delle importanti
sovratensioni impulsive.
15 kV
Server
Batterie
G
Problemi riscontrati (PQ):
- Perdita dati
- Guasti riscontrati alla presenza del servizio il lunedì mattina
Casi di EE: riduzione penali in bolletta
www.icar.com - [email protected]
Casi di EE
Caso n°1 Azienda di lavorazioni meccaniche alimentata in media
tensione, con potenza impegnata di 370kW.
Casi di EE
A fronte di un totale da pagare di 17.042€ per la fornitura di energia
elettrica relativa al mese di aprile 2008, ben 668€ sono state pagate per
eccesso di consumo di energia reattiva.
Per portare il consumo di energia reattiva nei limiti contrattuali (cos phi
minimo pari a 0,9), è stato installato un rifasatore da 150kvar, con una
spesa totale di circa 1900€ comprensiva dell’installazione. Considerando
che l’azienda ha un consumo all’incirca costante, possiamo calcolare il
ROI con il seguente metodo semplificato:
ROI= 1900€ : 668€/mese = 2,84 mesi
Come era possibile già intuire, l’investimento fatto nell’acquisto e
nell’installazione del rifasatore si è ripagato in meno di 3 mesi, poi i 668€
mensili sono rimasti nelle tasche dell’utente.
Casi di EE
Caso n° 2: autolavaggio in bassa tensione con tariffa monoraria, potenza
impegnata 16kW.
Dati tipicamente ricevuti dal proprietario nella bolletta mensile:
Energia attiva consumata: 1874kWh; Energia reattiva consumata: 1803
kvar, cos phi: 0,72
Secondo le regole dell’AEEG, in Bassa Tensione l’energia reattiva
consumata oltre il 75% di quella attiva viene fatta pagare 4,21€cent/kvarh,
e quella tra il 50% ed il 75% viene fatta pagare 3,23€cent/kvar.
Casi di EE
Facendo i calcoli la penale risulta essere:
P=(468kvarh x 3,23€cent/kvarh) + (398kvarh x 4,21€cent/kvarh)=
32€/mese ovvero 384€/anno.
Per risolvere il problema è stata installata una batteria di rifasamento da
10kvar, con un costo complessivo (apparecchiatura più installazione) di
circa 600€. Possiamo calcolare il ROI con il metodo semplificato:
ROI= 600€ : 384€/anno = 1,56 anni
Quindi la spesa affrontata per installare il rifasatore è stata ammortata in
poco più di 1 anno e 1/2, poi il proprietario ha iniziato a risparmiare 384€
all’anno, che sicuramente avrà speso meglio…
Casi di EE
Caso n°3 Azienda con fotovoltaico di scambio sul posto.
WBN SpA* è un’azienda sita nel basso Piemonte che esegue stampaggio e
lavorazione di materie plastiche. L’impianto elettrico è caratterizzato dai seguenti
dati:
Alimentazione MT mediante trafo 15/0,4 kV, 160kVA, con vcc% pari al 6%
Potenza disponibile 112kW
Presenza di inverter, con conseguente inquinamento armonico delle correnti pari
ad un THD di circa il 15%
Lavorazione su tre turni.
Nel seguito i consumi tratti da bollette dell’ energia elettrica di WBN, che
attualmente non è dotata di sistema di rifasamento:
febbraio 2010
potenza prel. 91 kw
E attiva (kWh)
F1
14.541
F2
8.874
F3
10.465
Tot
33.880
E reattiva (kVArh)
15.922
9.548
10.345
35.815
giugno 2009
potenza prel. 96 kw
E attiva (kWh)
F1
14.304
F2
6.066
F3
5.249
Tot
25.619
E reattiva (kVArh)
14.635
5.691
4.342
24.671
luglio 2009
potenza prel. 89 kw
E attiva (kWh)
F1
13.700
F2
4.982
F3
4.969
Tot
23.651
E reattiva (kVArh)
15.683
5.311
4.784
25.742
Casi di EE
Possiamo stimare un cos phi medio annuale di 0,7, ed una penale annua intorno
ai 2500/2700€.
Per rifasare l’impianto a cos phi 0,95 servirebbero (0,691 x 112kW) ovvero 77kvar
(vedasi la tabella di calcolo a pagina 1.4 del catalogo rifasamento industriale ICAR
2009).
Vista la presenza di inverter, è consigliabile scegliere un rifasatore con induttanze
di blocco della serie FH20, al fine di non incorrere nel rischio risonanza (N=6,
vedasi pagina 1.9 e seguenti del catalogo citato).
Scegliamo il modello MINImatic FH20 da 80kvar, per il quale possiamo stimare un
costo, compresa installazione, di 3000€/4000€.
E’ evidente che il rifasatore si ripagherà in poco più di un anno, evitando le penali.
Casi di EE
WBN SpA, vuole però tenere in considerazione il fatto che verrà installato, sul tetto
dell’azienda, un impianto fotovoltaico da 30kWp.
Dobbiamo allora calcolare l’apporto di energia attiva che l’impianto fotovoltaico sarà
in grado di dare. Con un software di simulazione, possiamo stimare i seguenti valori:
Febbraio: Eapv=2440kWh; Giugno: Eapv=4770kWh; Luglio: Eapv=5310kWh.
Possiamo quindi ricalcolare le penali per basso cos phi dell’impianto se fosse stato
dotato della generazione fotovoltaica indicata, e senza rifasamento, supponendo che
la quota parte di energia consumata sul posto sia l’ 80% di quella generata per il
mese di febbraio, il 70% per i mesi di giugno e luglio.
Il ciclo di lavorazione dell’azienda prevede infatti dei momenti in cui l’impianto ha un
assorbimento limitato: in questi frangenti l’energia generata dall’impianto fotovoltaico
viene immessa in rete.
L’energia attiva prelevata dalla rete diventerebbe, nel mese di febbraio, quella
riportata in bolletta decurtata di quella generata dall’impianto fotovoltaico e
consumata sul posto ovvero Ea’ = Ea – 0,8 x Eapv=33880 – 0,8x2440=32928kWh
Casi di EE
Possiamo stimare una penale annua di 2800/3000€, in presenza di fotovoltaico (con
un aggravio di circa 300€/annui rispetto alla situazione precedente), poiché il nuovo
cos phi medio è intorno a 0,65.
Per dimensionare il rifasatore necessario ad evitare penali a fotovoltaico in
funzione, dobbiamo sommare:
- la potenza reattiva che necessaria per rifasare l’impianto a 0,9 prima
dell’aggiunta del fotovoltaico: 77kvar
- la potenza reattiva pari alla metà della potenza di picco del fotovoltaico: 15kvar
Il rifasatore dovrà avere quindi una potenza di almeno 92kvar.
Scegliamo un rifasatore dotato di induttanze di blocco armoniche tipo MULTImatic
FH20 da 100kvar, per il quale possiamo stimare un costo di acquisto ed
installazione di 4000/5000€.
L’ammortamento del rifasatore avverrà in poco meno di due anni.