Motori in bassa tensione, nuovi livelli di efficienza

Nella seconda fase del Regolamento europeo n.640/2009, in vigore dal 1° gennaio 2015, i motori in bassa tensione 2, 4 e 6 poli, singola velocità con potenza nominale da 7,5 a 375 kW commercializzati nello Spazio Economico Europeo devono avere livello di efficienza minimo IE3 (o IE2 se alimentati da convertitore di frequenza). Ma ABB non si ferma qui, e offre un rendimento IE4

Da tempo la Commissione Europea è impegnata a fissare specifiche per la progettazione ecocompatibile dei prodotti che consumano energia e che hanno rilevanti impatti ambientali. Per analizzare in particolare gli aspetti connessi ai motori elettrici, qualche anno fa è stato stimato che il 65% dell’energia elettrica utilizzata in ambito industriale viene assorbita dai sistemi motorizzati. In assenza di misure di contenimento, si prevede quindi che il consumo complessivo, nel 2005 pari a 1067 TWh, aumenterà fino a 1252 TWh nel 2020. Ma ridurre i consumi è possibile, in particolare incrementando il livello di efficienza dei motori elettrici e utilizzando convertitori di frequenza in applicazioni a velocità e carico variabili.

Attraverso il Regolamento EC 640/2009, la Commissione ha introdotto quindi l’EU MEPS (European Minimum Energy Performance Standard) che definisce i livelli minimi di efficienza per i motori elettrici, che nel 2011 ha reso obbligatoria la classe di efficienza IE2 per commercializzare nuovi motori. Nel 2014 è stato aggiornato dall’Emendamento UE 4/2014 che ha eliminato alcune lacune e lo scorso 1° gennaio l’Europa ha fatto un nuovo passo avanti, rendendo obbligatoria la classe efficienza IE3 per i motori asincroni trifase a singola velocità nelle potenze da 7,5 a 375 kW alimentati da rete. I motori IE2 possono ancora essere commercializzati, ma dovranno essere utilizzati con convertitore di frequenza.

Il punto di vista ABB

Tecnicamente il Regolamento si basa su due norme tecniche IEC (International Electrotechnical Commission), la 60034-2-1:2014 che definisce i metodi di prova e la IEC 60034-30-1 che definisce le classi di efficienza: ABB aiuta gli utilizzatori di motori ad adeguarsi ai nuovi requisiti. L’azienda sostiene da decenni i benefici derivanti dall’efficienza dei motori e ha accolto con favore il numero sempre crescente di regolamentazioni MEPS nel mondo, svolgendo un ruolo attivo presso gli enti che definiscono gli standard di efficienza.

Perché le direttive siano efficaci, occorre definirne chiaramente l’ambito di applicazione e i requisiti in modo che non vi possano essere ambiguità. Purtroppo alcuni costruttori approfittano di lacune nelle direttive e cercano ‘scappatoie’ per continuare a commercializzare motori meno efficienti, costringendo poi gli utilizzatori a sostenere costi più alti… e non rendendo raggiungibili gli obiettivi nazionali di risparmio energetico e riduzione delle emissioni.

Le direttive MEPS non dovrebbero agire come barriera per l’ingresso nel mercato, né influenzare il libero mercato e la concorrenza leale: dovrebbero riferirsi ai prodotti più diffusi, non essendoci in linea generale alcuna giustificazione ecologica per includere i motori di nicchia.

I regolamenti futuri dovrebbero occuparsi delle prassi di riavvolgimento, nel settore industriale considerato ancora un’opzione per i motori di grandi dimensioni, anche se può avere un impatto importante sulla loro efficienza. Pertanto, in ABB si è convinti della necessità di adottare uno standard di livello IEC/EN simile a quello previsto dalla ‘Recommended Practice for the Repair of Rotating Electrical Apparatus’ statunitense.

Marcature e documentazione

Il Regolamento originale prevedeva che i costruttori indicassero sulle targhe l’efficienza nominale al 100%, 75% e 50% del carico. Tale requisito è stato modificato dall’Emendamento EU 4/2014 che, nel caso di motori di piccole dimensioni, consente di indicare sulla targa solo l’efficienza nominale al 100% del carico. Tutti i motori devono anche riportare sulla targa la classe di efficienza IE (IE2, IE3 o IE4) e l’anno di produzione. Ai costruttori viene anche richiesto di mettere a disposizione sui loro siti web ad accesso libero determinati tipi di documentazione. Dallo scorso 1° gennaio occorre indicare l’obbligatorietà di utilizzo del motore con convertitore di frequenza sulla targa principale, oppure su un adesivo o targa aggiuntiva, applicati al motore e nella documentazione tecnica del motore, da ABB e da tutti i produttori aderenti al CEMAP, il Comitato europeo dei costruttori di macchine elettriche e dell’elettronica di potenza.

Le direttive nel mondo

A livello internazionale vi è una chiara tendenza all’armonizzazione degli standard locali agli standard IEC. Laddove in precedenza molti Paesi utilizzavano propri livelli di efficienza minima, ora la maggior parte delle direttive MEPS adottano i livelli di efficienza corrispondenti alle classi IE dello standard 60034-30. Si prevede che questa tendenza continuerà e che lo standard 60034-30-1 ponga le basi per la definizione delle future direttive.

Cina, Unione Europea, Turchia, USA, Canada, Messico e Corea già oggi adottano nei propri MEPS gli stessi livelli di efficienza dello standard IEC. In Brasile e Australia i valori minimi di efficienza sono in pratica gli stessi dello standard IEC, anche se ci sono alcune differenze nei motori di bassa potenza. Anche in presenza di un’armonizzazione dei livelli di efficienza minima, le varie direttive locali presentano ancora alcune divergenze significative.

Le regolamentazioni MEPS si stanno anche espandendo oltre i motori in bassa tensione (bt). La Cina ha assunto un ruolo guida per l’efficienza energetica dei motori in media (mt), con l’adozione a fine 2014 della prima regolamentazione obbligatoria per i motori. Per questi ultimi gli USA hanno invece adottato uno standard di efficienza volontario. Il fatto che alcuni Paesi precursori abbiano già raggiunto la fase di implementazione è un forte segnale che anche gli altri mercati dovrebbero seguire. L’Europa deve prendere posto in prima fila nella preparazione delle nuove regolamentazioni per il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni di CO₂.

ABB mette a disposizione lo strumento online Optimizer, facile da usare, che consente di selezionare il motore ottimale per qualsiasi regolamentazione MEPS a livello globale: comprende anche una funzione per calcolare il costo di gestione dei vari motori e consente di accedere rapidamente ai disegni, ai test report e ai dati tecnici nella libreria ABB. Naturalmente può essere usato direttamente dal browser del proprio computer, oltre a essere scaricabile come applicazione per iPad.

I passi futuri per aumentare i risparmi energetici

Sono inoltre allo studio numerose iniziative per incrementare l’efficienza energetica dei motori, ma anche di pompe e compressori. La Commissione Europea ha avviato lo studio preparatorio Lotto 30, per investigare sui possibili risparmi energetici non previsti dallo scopo del Regolamento per i motori in bassa e media tensione. L’intenzione fondamentale è la valutazione dei risparmi energetici ottenibili con l’allineamento del futuro ambito di applicazione del Regolamento allo standard IEC/EN 60034-30-1.

Dal 1° gennaio 2017 scatta infatti la Fase 3: da quella data i motori con potenza nominale da 0,75 a 375 kW dovranno soddisfare il livello di efficienza IE3 (se alimentati da rete) oppure il livello IE2 se alimentati da convertitore di frequenza. Loris Cantarelli