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
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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.
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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.
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• 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.
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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%)
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• 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.
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Spagna
• 250 kVA:
– Perdite a vuoto (Po) =
650 W
– Perdite dovute al
carico (Pcc) = 3250 W
• 630 kVA:
– Po = 1300 W
– Pcc = 6500 W
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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
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Italia
• 250 kVA:
– Po = 520 W
– Pcc = 2600 W
• 630 kVA:
– Po = 900 W
– Pcc = 5600 W
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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
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Germania
• 250 kVA:
– Po = 300 W
– Pcc = 2750 W
• 630 kVA:
– Po = 600 W
– Pcc = 5400 W
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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
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Francia
• 250 kVA:
– Po = 425 W
– Pcc = 3250 W
• 630 kVA:
– Po = 800 W
– Pcc = 6500 W
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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
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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.
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• 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
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• 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
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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
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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
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• 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
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• 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’.
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• 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
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• 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’
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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.
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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.
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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.
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