Efficienza energetica con ecodesign

La seconda fase del regolamento sulla progettazione ecocompatibile dell'UE alza il livello dell'efficienza energetica dei motori elettrici – e il resto del mondo seguirà sicuramente.

L’efficienza energetica ha un ruolo fondamentale da svolgere nel raggiungimento dello zero netto. Sebbene alcune delle tecnologie sulla tabella di marcia verso la decarbonizzazione – come l’idrogeno verde e la cattura del carbonio – non siano ancora pronte, oggi sono disponibili attrezzature ad alta efficienza energetica. Per questo motivo, l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA) definisce l’efficienza “il primo carburante – il carburante che non sei obbligato a utilizzare”.

I motori elettrici sono il luogo logico in cui concentrare gli sforzi di efficienza energetica. Sono essenziali in quasi tutti i settori e complessivamente consumano oltre il 45% di tutta l’elettricità generata a livello globale. Ciò è in parte dovuto al fatto che molti motori oggi in uso sono modelli più vecchi e meno efficienti dal punto di vista energetico.

Per garantire che gli impianti installino motori moderni ed efficienti dal punto di vista energetico, l'Unione Europea (UE) ha pubblicato ilRegolamento sulla progettazione ecocompatibile . Questa legislazione stabilisce standard minimi di efficienza energetica per le nuove installazioni e gli aggiornamenti dei motori esistenti con l'obiettivo di migliorare "la circolarità dei prodotti dell'UE, le prestazioni energetiche e altri aspetti di sostenibilità ambientale". Ecco cosa devono sapere gli ingegneri a riguardo.

L’UE utilizza gli standard internazionali di efficienza (IE) per descrivere l’efficienza dei motori, dove ogni aumento nel numero riflette perdite inferiori di circa il 20% rispetto al precedente. Il regolamento sulla progettazione ecocompatibile viene applicato in due fasi. La prima fase è entrata in vigore nel luglio 2021. Richiede motori con potenza nominale inferiore a 0,75 kW per raggiungere l'efficienza IE2 e motori superiori a 0,75 kW per raggiungere l'efficienza IE3. Questo requisito comprende motori autofrenanti con freni esterni e motori progettati per atmosfere potenzialmente esplosive.

La fase uno è stata un successo e la fase due entrerà in vigore dal 1° luglio 2023. Questa fase si basa sui requisiti stabiliti nella fase uno. Nella seconda fase, IE4 diventa la classe di efficienza minima per i motori trifase a 1, 4 e 6 poli a singola velocità per aree sicure con potenza nominale compresa tra 75 e 200 kW. La fase due richiede inoltre motori con protezione “Ex be”, nonché motori monofase con una potenza nominale superiore a 0,12 kW, per raggiungere almeno l'efficienza IE2. Tuttavia, la fase due esclude i motori autofrenanti.

Questi cambiamenti, applicati su larga scala, avranno un impatto enorme entro il 2023 e si prevede che il regolamento sulla progettazione ecocompatibile produrrà un risparmio energetico annuo di 110 TWh, equivalente al consumo energetico totale dei Paesi Bassi.

I nuovi standard minimi del regolamento sulla progettazione ecocompatibile sono benvenuti e svolgeranno un ruolo significativo nella decarbonizzazione dell’industria europea. Per le aziende che desiderano raggiungere un’efficienza energetica ancora maggiore, c’è il potenziale per andare oltre. L'ultima generazione di pacchetti di azionamento motore utilizza la tecnologia a riluttanza sincrona (SynRM) per raggiungere l'efficienza IE5. Le aziende potrebbero essere interessate a passare ai motori più efficienti per ridurre al minimo le emissioni o per ragioni finanziarie convincenti a favore dell’efficienza.

Il costo iniziale di un motore rappresenta solo il 2% del costo totale di proprietà (TCO). Circa l’1% è destinato alla manutenzione a vita, mentre il restante 97% viene speso per l’elettricità. Rispetto a un motore meno efficiente che funziona continuamente alla massima velocità, un pacchetto motore e convertitore di frequenza SynRM può ridurre i costi energetici fino al 60%. Pertanto, l'efficienza del motore ha un impatto significativo sul TCO del motore, soprattutto quando i prezzi dell'energia sono elevati.

Ad esempio, quando il produttore alimentare australiano Campbell's ha sostituito quattro motori utilizzati nei compressori di refrigerazione con i modelli IE5 SynRM da 55 kW, ha ottenuto notevoli risparmi. I motori eliminano oltre 130 tonnellate di emissioni di CO2. I nuovi motori consentono inoltre al produttore di risparmiare ogni anno 9.750 dollari in costi energetici.

Sebbene l’UE sia la prima regione ad applicare i requisiti di efficienza IE4, è ampiamente previsto che altre regioni seguiranno. È anche probabile che la legislazione continuerà a richiedere un’efficienza energetica ancora maggiore nelle industrie, guidata dalle ambizioni di zero emissioni nette e resa possibile dai continui progressi tecnologici.