Lo scorso novembre è entrata in vigore la parte 8-1 della Norma CEI 64-8 “Efficienza energetica degli impianti elettrici”, equivalente italiano del documento europeo HD 60634-8-1, già in vigore dal 2015. La Norma contiene “prescrizioni e raccomandazioni per il progetto di un impianto elettrico nel quadro di un approccio di gestione dell’efficienza energetica per ottenere il miglior servizio permanente funzionalmente equivalente con il consumo di energia elettrica più basso e nelle condizioni di disponibilità di energia e di equilibrio economico più accettabili”.
Sostanzialmente si tratta di una raccolta di consigli per ottimizzare la progettazione, l’installazione e la verifica dell’impianto alla luce delle opportunità tecnologiche odierne, sulla base non solo delle esigenze del committente, ma anche su criteri oggettivi di razionalità: la parte ottava è stata scritta tenendo conto dei seguenti aspetti:
– profilo di carico (attivo o passivo);
– disponibilità di produzione locale (ad esempio fotovoltaico);
– riduzione delle perdite;
– disposizione dei circuiti riguardo all’efficienza energetica (maglie);
– uso di energia secondo la domanda del committente;
– struttura tariffaria del fornitore di energia.

Come sempre le indicazioni fornite dalla Norma si applicano ai nuovi impianti e ai rifacimenti di impianti esistenti. I provvedimenti (che riguardano non solo gli edifici ma anche le infrastrutture) per il miglioramento dell’efficienza energetica dell’impianto elettrico non devono ovviamente interferire con le misure passive di efficienza energetica dell’edificio.
In sintesi, la norma affronta i seguenti argomenti:
– progetto (capitolo 6);
– determinazione delle zone, degli utilizzi, delle maglie (capitolo 7);
– sistema di gestione dell’efficienza energetica e dei carichi (capitolo 8);
– manutenzione e miglioramento delle prestazioni (capitolo 9);
– parametri per la realizzazione delle misure di efficienza (capitolo 10);

Il progetto
In fase di progettazione occorre prendere in considerazione una serie di fattori a partire dal profilo di carico, ovvero dalla determinazione delle principali richieste di carico in kVA degli utilizzatori, le loro durate di funzionamento e una stima del consumo annuale in kWh. Sulla base di queste informazioni la Norma fornisce delle metodologie per determinare il numero ottimale di cabine di trasformazione e il loro posizionamento. Il documento fornisce veloci raccomandazioni sull’efficienza dei trasformatori, sulla sezione ottimale dei conduttori, sulla correzione del fattore di potenza e sul miglioramento della qualità dell’energia.

Il baricentro dei carichi
Per trasportare energia elettrica conviene aumentare la tensione per ridurre la corrente, a parità di potenza, e quindi le perdite per effetto joule. Conviene quindi posizionare la cabina di trasformazione in un punto “strategico”. La determinazione del “baricentro dei carichi”, criterio di primaria importanza nella progettazione di un impianto, è oggetto dell’allegato A del documento. Questo aspetto è fondamentale in quanto all’errato posizionamento della cabina di trasformazione consegue un aggravio di costi per tutta la vita dell’impianto.
Le formule da utilizzare, proposte nella 64-8 sono le seguenti:

formule-calcolo-baricentro-carichi

A seconda della necessità di effettuare il calcolo in tre (a) o due (b) dimensioni. Le due formule possono sembrare complicate, ma si tratta di semplici “medie pesate” sui carichi delle coordinate. Sembreranno ancora più semplici se applicate ad un impianto reale:

planimetria-industria-baricentro carichi

Figura 1 – Esempio reale per la determinazione della posizione della cabina di trasformazione in uno stabilimento.

Nello stabilimento è stato inizialmente previsto il posizionamento della cabina di trasformazione in “a” (figura 2), in corrispondenza del punto di consegna dell’energia (fornitura MT).

planimetria-industria-esempio-baricentro carichi
Figura 2 – Planimetria dello stabilimento in esame. Inizialmente la cabina di trasformazione era stata pensata in “a”, in corrispondenza del punto di consegna MT. I rettangoli rosa rappresentano i 5 carichi principali, considerati nel calcolo del baricentro.

Vengono quindi considerati i profili di carico, ovvero le principali richieste di energia: i carichi in kVA insieme alle loro durate di funzionamento o una stima del consumo annuale in kWh. Nell’esempio si ha a disposizione quest’ultimo dato.

profili-di-caricoFigura 3 – Consumi annui stimati per i carichi considerati nell’esempio.

Facendo riferimento alla figura 2, dall’analisi degli utilizzatori 1,2,3,4,5 si è rilevato quanto segue (i numeri tra parentesi indicano le coordinate degli assi cartesiani con origine nel vertice in basso a sinistra dello stabilimento):
– Carico 1 (10, 80) 180 MWh/anno;
– Carico 2 (130, 120) 18 MWh/anno;
– Carico 3 (65, 60) 60 MWh/anno;
– Carico 4 (65, 20) 320 MWh/anno;
– Carico 5 (135,20) 160 MWh/anno.
Si procede quindi al calcolo delle coordinate del baricentro, applicando la formula:

calcolo-coordinate-baricentro

Risultano quindi ottimali le coordinate (100, 40):

individuazione-baricentro-dei-carichi

Figura 4 – La “X” rossa rappresenta il baricentro ideale dei carichi.

E’ stato quindi concordato con il committente, sulla base delle esigenze produttive, di spostare la cabina di trasformazione in “b” (figura 5 seguente). Dai calcoli risulta inoltre che, rispetto alla configurazione con la cabina di trasformazione in “a”, si risparmiano circa 4 km di cavi BT.

planimetria-industria-soluzione-ottimaleFigura 5 – Riposizionamento della cabina di trasformazione in “b”. La cabina si trova sul lato dello stabilimento, circa 10 metri più a sud del punto ideale, per esigenze del committente.

Fonte