Come si misura il consumo energetico?

  Nota applicativa Componenti principali  dell'energia Se non si è già effettuata prima una  misura dell'energia, è necessario  dedicare del tempo per comprendere  come questa differisca dalla sem- plice misura di tensione o corrente.  Quando si parla di "energia" fornita  dal gestore, si parla di due fattori  primari: potenza e assorbimento. La potenza attiva è generalmente  misurata in Watt, che indicano la  quantità di energia erogata in un  secondo. In Wattora si esprime  l'energia totale utilizzata in deter- minati periodi di tempo, ad esempio  in un mese, come documentato  dai nostri gestori elettrici per l'uso  dell'energia. In Wattora si misura  il lavoro effettivo, quale il riscal- damento o il raffreddamento degli  edifici, lo spostamento degli oggetti  o liquidi, ecc…. Il carico medio (kVA) misura  l'energia totale richiesta dal cliente  al gestore per l'erogazione di ten- sione e corrente, indipendentemente  dall'efficienza di tale erogazione o  dal lavoro effettivo. A questo punto cominciamo  le misure. Utilizzare un normale  multimetro digitale ed una pinza di  corrente per misurare la tensione  e la corrente, quindi moltiplicare  Come si misura il  consumo energetico? i due valori per ottenere il carico  medio: kVA. Questa misura è valida per un cir- cuito monofase dove il carico rimane  stabile durante l'intervallo di tempo  delle due misure. Per un carico  reale, occorre tener conto di qualche  altro elemento. Fattore di potenza, potenza  relativa e armoniche Fattore di potenza. Se il circuito sta  lavorando al 100% dell'efficienza  (cosa che si verifica raramente),  anche il carico medio sarà una  misura di potenza. In realtà, la  potenza (kW) è in genere inferiore  al carico medio (kVA). La differenza,  kW/kVA, è denominata fattore di  potenza (PF). Spesso i gestori pre- vedono una penale se il PF scende  sotto lo 0,95. Alcuni prevedono un  valore persino superiore. Da ricor- dare: un basso fattore di potenza è  negativo, un alto fattore di potenza  è positivo. Il tipico impianto industriale o  commerciale utilizza la distribuzione  dell'energia trifase in diversi modi:  per il riscaldamento, per azionare  i motori trifase e gli azionamenti  del motore o per gestire carichi  monofase quali i computer e l'illu- minazione. Le tre fasi rendono più  A causa degli elevati costi energetici e il loro continuo aumento, molti utilizzatori cercano di diminuire il proprio consumo di energia. Gran parte degli utilizzatori non ha mai provveduto ad analizzare il consumo energetico mensile, verificare l'assorbimento dei carichi o analizzare le fatture del fornitore elettrico. E fin quando non si comprende in che modo si sta utilizzando l'energia, è difficile trovare soluzioni mirate su come ridurre i consumi.  Con potenza, consumo… e un analizzatore di rete Utilizzo di un registratore di rete Fluke 1735 per registrare il  consumo energetico su un refrigeratore in modo da determinare  l'efficienza dell'impianto.

2  Fluke Corporation   Come si misura il consumo energetico? Figura 1. Schermata "Energia" del Fluke 435. La scheda Energia  consente di rilevare i kWh, i kVAh e i kVARh accumulati. Figura 2. Schermata "Potenza" del Fluke 435. Si tratta di un prospetto  in tempo reale di tutti i tipici calcoli del consumo di energia. kW, kVA,  kVAR, PF, dPF vengono visualizzati, insieme ai Vrms per ciascuna fase  e per il totale. Il simbolo a destra dei kVAR indica se si tratta di carico  induttivo o capacitivo. difficile misurare la potenza o il  consumo di energia, in particolare  se si pensa di utilizzare la maggiore  efficienza per ridurre il consumo  energetico. La potenza relativa: il VAR  (Volt-Ampere Reattivi) è uno strano  tipo di flusso di corrente che non  produce lavoro, ma che è comunque  presente nel sistema di distribuzione  elettrica. Fa parte della differenza  tra potenza e carico medio e contri- buisce di conseguenza a diminuire  il fattore di potenza. È in genere  causato dall'induttanza dei motori ed  è maggiore se i motori in questione  non vengono caricati al valore nomi- nale. Un motore a velocità costante  che aziona una ventola a passo  variabile, costituisce un esempio  quando gli attuatori meccanici  vengono impiegati per regolare il  flusso d'aria, diminuendo l'efficienza  dell'impianto. Ciò riduce inoltre il  carico sul motore di azionamento  ed incrementa la potenza elettrica  relativa. Molti utenti scelgono di utilizzare i  sistemi non più a carico variabile ma  a velocità variabile tramite l’uti- lizzo di speciali azionamenti. Tale  ottimizzazione sfrutta in modo più  efficiente l'energia nella ventola e  nel motore, aumentando il fattore di  potenza. Le correnti armoniche indotte  nel sistema di alimentazione sono  prodotte dai carichi di raddrizzatori  di ingresso di azionamenti di motori  a velocità variabile, computer, e  dispositivi elettronici analoghi.  Anche le armoniche riducono il  fattore di potenza. Come misurare la potenza Per misurare la potenza effettiva,  occorre un multimetro in grado  di misurare simultaneamente la  tensione, la corrente e tutti i fattori  intermedi sopra menzionati per  un periodo di tempo uguale a un  secondo. Un multimetro digitale non  può effettuare questa misura. La  soluzione è un analizzatore di rete. A seconda della fabbricazione  e del modello scelto, è possibile  controllare configurazioni di misura  monofase, bifase, trifase (a 3 o 4  fili) nonché misurare e registrare  V, A, W, VA, VAR, PF ed armoni- che. Alcuni dei modelli sono inoltre  provvisti di funzioni di registrazione  delle misure nel tempo in modo  da poter redigere dettagliati report  sulle misure dell'energia erogata  dal gestore — kWh, kVAh e kVARh  (vedere le figure 1 e 2). Il fatto positivo in questo caso è  che tutti questi strumenti possono  analizzare i fattori sopra descritti e  rilevare in modo accurato il consumo  quando l'energia viene utilizzata, in  funzione delle misure istantanee di  tensione e corrente nel tempo.  Impostazione degli intervalli di registrazione.

3  Fluke Corporation   Come si misura il consumo energetico? Temporizzazione Ecco l'ultimo problema. È possibile  misurare l'energia come il lavoro  che gli impianti elettrici forniscono  ai rispettivi carichi, ma tale misura  richiede tempo. Si può prevedere  il consumo energetico osservando  l'utilizzo dell'energia per un breve  periodo di tempo. Con questa infor- mazione è possibile fare proiezioni a  lungo termine del consumo energe- tico servendosi di alcune semplici  formule matematiche. Esempio: una lampadina da   100 watt accesa per un'ora consuma  100 wattore. La stessa lampa- dina consumerà 100 x 24 x 365 =  Figura 4. PowerLog, vista "Potenza". In questo grafico del carico di 30 giorni è possibile  vedere i kW e i kVAR per ciascuna fase e per il totale. Qui si possono individuare i valori  massimi insieme a tempo e durata. Figura 3. PowerLog, "Energia". Questo grafico che analizza il carico di 30 giorni consente di  visualizzare i kWh e i kVARh per ciascuna fase e per il totale.  Si può inoltre selezionare una  media per confrontare il periodo di fatturazione utilizzato dal gestore locale (in genere 15 minuti). 864.000 wattore o 864 kWh in un  anno. Per i motori, gli azionamenti  di motori a velocità variabile e i  computer il calcolo è leggermente  più complesso. Tuttavia, misurando  il consumo di energia per un'ora e  applicando alcune ipotesi ai risultati  ottenuti, è possibile stimare il con- sumo per un mese o per un anno,  ammesso che il tasso di utilizzo  dell'energia rimanga invariata.  L'altra opzione è eseguire uno studio  di 30 giorni con un registratore di  rete. Ciò produrrà i risultati illustrati  nelle figure 3 e 4 e una precisa  conoscenza del consumo di energia  elettrica nel tempo. Come iniziare Pronti per la misura della potenza?  Con l'analizzatore di rete, collegare  i puntali di tensione e corrente alle  fasi ed avviare il monitoraggio.  Controllare la potenza (kW), l'assor- bimento (kVA) e il fattore di potenza  risultante. Un elevato fattore di  potenza costituisce un risultato posi- tivo. Quindi, controllare le utenze  allacciate, i VAR e le armoniche. Se  i valori sono entrambi bassi, allora  l'alimentazione è assolutamente pura  e il sistema funziona in modo rela- tivamente efficiente. In termini di  consumo energetico, kW e KVA sono  i valori da confrontare nel tempo,  quando si apportano modifiche  all'impianto per ridurre i consumi. Per risparmiare realmente… A questo punto: è possibile utilizzare  il multimetro per misurare tensione  e corrente, fare i calcoli adeguati e  ripartire da qui. Il punto fondamen- tale per la riduzione del consumo  energetico è che per la prima volta,  l'accuratezza nelle misure elet- triche costituisce la differenza in  termini di convenienza economica.  Se i calcoli "energetici" non sono  accurati, perché non prendono in  considerazione le interferenze di  alimentazione del sistema, non si  potrà conoscere il consumo effet- tivo o l'impatto delle contromisure  adottate per ridurlo. Vale la pena  utilizzare almeno un analizzatore di  rete economico per ottenere valori  di energia reali, e quindi tenerne  traccia nel tempo. Fluke Italia S.r.l. Viale Lombardia 218 20047 Brugherio Tel.: 039 28 97 31 Fax: 039 28 73 556 E-mail: [email protected] Web: www.fluke.it © Copyright 2009 Fluke Corporation. Tutti i diritti  riservati. Stampato nei Paesi Bassi 05/2009. Dati passibili di modifiche senza preavviso. Pub_ID :  11546 -ita Fluke.  Keeping your world    up and running. ®