Con l’attuale crisi energetica e l’esaurimento dei combustibili fossili, i consumatori di energia elettrica cercano sempre più spesso modi per ridurre il consumo di elettricità e abbassare le spese.

Misure di ottimizzazione per ridurre il consumo di elettricità

Le misure principali per ridurre il consumo di energia elettrica sono quelle di ottimizzazione, come spegnere i punti di carico inutilizzati, utilizzare i punti di carico nelle condizioni operative nominali (cioè senza sovraccarichi o sovraccarichi), utilizzare l’automazione per un uso razionale degli apparecchi elettrici (ad esempio i sensori crepuscolari automatici per l’illuminazione). Il passo successivo è l’installazione o la sostituzione dei punti di carico esistenti con altri più efficienti dal punto di vista energetico, in modo da ridurre il consumo di energia. Completa il tutto l’installazione di fonti di energia locali, come gli impianti fotovoltaici, preferibilmente combinati con l’accumulo di energia elettrica.

Tuttavia, è importante capire che il risparmio non riguarda solo la riduzione del consumo di energia attiva, ma anche l’ottimizzazione del sistema elettrico per una migliore qualità dell’energia. Sempre più consumatori pagano per l’energia reattiva, sia induttiva che capacitiva, a causa dei moderni carichi non lineari e della scarsa qualità dell’energia. Ecco perché oggi è così importante essere consapevoli, fin dalla fase di acquisto e installazione di carichi elettriche ad alta efficienza energetica, degli oneri aggiuntivi che possono causare.

Gli analizzatori Sonel PQM per la riduzione dei costi

In che modo è possibile ridurre il consumo energetico e le bollette elettriche utilizzando gli analizzatori Sonel PQM-700/707/710/711 di Sonel? Basta collegare l’analizzatore al sito da testare ed effettuare le misurazioni. L’analisi delle misure mostrerà un quadro della rete elettrica in termini di carichi, armoniche, asimmetria dell’alimentazione e altri parametri che possono essere migliorati. E ci sono diverse opportunità di risparmiare energia e costi.

Di solito i consumatori di energia installano punti di carico ad alta efficienza energetica per consumare meno energia attiva. Questo è un approccio ecologico, ma può presentare alcuni problemi. Un esempio è l’illuminazione a LED. Si tratta di sorgenti luminose molto efficienti dal punto di vista energetico, ma allo stesso tempo, per la stragrande maggioranza, sono fonti di energia reattiva capacitiva. Spesso si sente parlare di consumatori di elettricità che hanno sostituito centinaia di vecchie sorgenti luminose con i moderni LED. Questo gli ha permesso di ridurre notevolmente le spese per l’energia attiva, ma allo stesso tempo ha aumentato le spese per l’energia reattiva capacitiva. E questo può costare molto, dato che i fornitori di energia addebitano ai consumatori ogni chilowattora registrato da un contatore a 4 quadranti.

Per ridurre i costi della potenza reattiva, è necessario utilizzare un mix di carichi induttivi e capacitivi per ogni fase. Se ciò non è possibile, si deve installare un compensatore di potenza reattiva, sotto forma di compensazione statica (reattori condensatori) che dinamica (compensatori elettronici di potenza). La Figura 1 mostra un esempio di registrazione dell’energia reattiva induttiva e capacitiva prima e dopo la compensazione. Prima della compensazione, le spese per l’energia reattiva capacitiva rappresentavano il 10% delle spese totali. Con l’introduzione del sistema di compensazione, i costi dell’energia reattiva capacitiva sono diminuiti del 100% su base mensile.

Figura 1. Diagrammi dell’energia reattiva induttiva (verde) e capacitiva (rosso)

Potenza contrattuale e scelta della tariffa elettrica

I parametri più importanti, dal punto di vista della tariffazione, sono la potenza e l’energia. Ogni cliente ha un contratto con un fornitore di energia elettrica che definisce la potenza contrattuale. La potenza contrattuale specifica la potenza attiva massima che il consumatore non può superare in periodi di fatturazione di 15 minuti. Quindi, se la fattura include delle penali sotto forma di addebiti per aver superato la potenza contrattuale, creando un profilo di carico per il cliente con l’analizzatore Sonel PQM, è possibile individuare rapidamente i momenti in cui la potenza contrattuale è stata superata. Installando carichi ad alta efficienza energetica e ottimizzando l’uso dei carichi, è possibile eliminare le penali per superare la potenza contrattuale. Se l’ottimizzazione non è possibile, ad esempio a causa di processi tecnologici, è possibile richiedere al fornitore un aumento della potenza contrattuale. Questo comporta un aumento delle tariffe fisse, ma se l’analisi mostra che le tariffe sono inferiori alle penali per superare la potenza contrattuale, il risparmio potrebbe essere significativo. L’opposto può accadere quando la potenza contrattuale è grande e il consumo reale di energia del cliente è sproporzionatamente piccolo. In questo caso, riducendo la potenza contrattuale, è possibile ridurre i costi. La Figura 2 mostra il profilo di carico di un’azienda con una potenza contrattuale di 25,8 kW. Il consumo massimo di energia è stato registrato a 8,5 kW. Le misurazioni hanno permesso di ridurre la potenza contrattuale, riducendo i costi del 6% all’anno.

Figura 2. Profilo di carico di una piccola azienda

Per quanto riguarda l’energia attiva, è possibile risparmiare selezionando una tariffa elettrica adeguata. Anche in questo caso, grazie ai dati registrati è possibile calcolare la tariffa più conveniente. Per molti consumatori, la tariffa più semplice di 24 ore è di solito sufficiente. Per altri consumatori, una tariffa multizona può avere senso se il loro profilo di carico preferisce consumare l’energia nei periodi non di punta, dove le tariffe sono significativamente più basse. Non è insolito ottenere risparmi di diversi punti percentuali all’anno semplicemente passando a una tariffa più ottimale. Vale la pena notare che il software Sonel Analysis in dotazione agli analizzatori Sonel PQM ha una funzione di calcolatore di tariffe dell’energia attiva, che consente di stimare rapidamente la tariffa più favorevole. Analogamente al cambio di tariffa, può essere utile cambiare il fornitore di energia. Con un piccolo sforzo, questo può portare a un’ulteriore riduzione delle bollette. La Figura 3 mostra una sintesi del rapporto di misurazione dell’energia attiva di una piccola azienda su base mensile. Il profilo di carico mostra che il passaggio da una tariffa monozona a una bizona comporta un risparmio annuo di circa il 13%.

Figura 3 Sintesi del rapporto del calcolatore di tariffe dell’energia attiva

Problemi e soluzioni relativi agli impianti fotovoltaici

All’inizio dell’articolo abbiamo parlato della tendenza a installare fonti di energia locali, in particolare impianti fotovoltaici. È un’ottima iniziativa per ridurre i costi dell’elettricità. Purtroppo, l’elevato accumulo di microinstallazioni fotovoltaiche causa spesso gravi problemi di qualità dell’alimentazione. Si tratta principalmente di superamenti della tensione rispetto ai limiti normativi e di superamenti della metrica dello sfarfallio. Esistono diverse cause: da una cattiva configurazione dell’inverter a una rete elettrica obsoleta. Il problema più grave dal punto di vista del proprietario dell’impianto fotovoltaico è lo spegnimento automatico dell’inverter e la mancanza di produzione di energia attiva. Ciò si traduce in perdite finanziarie misurabili.

Utilizzando gli analizzatori della serie Sonel PQM, è possibile determinare le cause dei problemi che si verificano nella rete. A tal fine, nel programma Sonel Analysis è stato creato un rapporto dedicato agli impianti per le rinnovabili. Grazie alle misurazioni, è possibile determinare se, modificando le impostazioni degli inverter in termini di gestione dell’energia reattiva, è possibile ridurre la quantità di interruzioni inutili del generatore. Inoltre, sulla base delle misurazioni, il fornitore di energia può effettuare le necessarie commutazioni nella rete o pianificare la modernizzazione della linea di alimentazione. La Figura 4 mostra un esempio di sovratensione in una centrale elettrica che alimenta un quartiere di una grande città. Dopo aver analizzato le misurazioni e le possibilità tecniche, alcuni clienti con impianti fotovoltaici sono stati trasferiti a un’altra stazione di trasformazione elettrica. Questo ha permesso di migliorare la situazione, come dimostrano le misurazioni dell’analizzatore.

Fig. 4. Diagrammi di tensione della centrale elettrica

Autore: Marcin Szkudniewski, Sonel S.A.