Motori elettrici ad alta efficienza: mercato e normativa

Un motore elettrico è una macchina elettrica che, data una potenza in ingresso di tipo elettrico, restituisce in uscita una potenza di tipo meccanico, il cui funzionamento si basa sul principio del campo magnetico rotante. Quindi gli azionamenti elettrici costituiscono il legame tra la fornitura di energia elettrica e la maggioranza dei processi meccanici che richiedono una grande quantità di energia. Macchine azionate da motori elettrici consumano i due terzi di tutta l’energia elettrica utilizzata nell’industria. Se i vecchi sistemi nell’industria europea, nel commercio e nei servizi pubblici, che hanno funzionato per decenni venissero tutti sostituiti da moderni sistemi di azionamento, questo si tradurrebbe in un risparmio energetico annuo di 135 miliardi di chilowattora. Utilizzando il controllo elettronico della velocità e motori ad alta efficienza energetica, in Europa le emissioni di CO2 potrebbero essere ridotte di 69 milioni di tonnellate.

La potenza installata di motori elettrici in Italia supera i 100 GW (circa 20 mln di unità) di cui circa l’80% ascrivibile al settore industriale.

La nuova Norma internazionale IEC 60034-30:2008 definisce le classi di rendimento IE1 (efficienza standard), IE2 (efficienza elevata) e IE3 (efficienza premium) per i motori trifase. Questo assicura una base comune internazionale per la progettazione e la classificazione dei motori, nonché per le attività legislative nazionali. Il Regolamento della Commissione (CE) 640/2009, adottato il 22 luglio 2009, specifica i requisiti in materia di progettazione ecocompatibile per i motori elettrici e l’uso del controllo elettronico della velocità.

Il campo di applicazione del Regolamento sui motori è più limitato rispetto all’applicabilità della succitata Norma IEC 60034-30:2008. Entrambi includono i motori asincroni trifase con rotore a gabbia a 50 Hz o 50/60 Hz a una sola velocità con le seguenti proprietà:

• Tensione nominale fino a 1.000 V
• Potenza nominale compresa tra 0,75 kW e 375 kW
• 2, 4 o 6 poli
• Per servizio continuo (S1)

Le differenze tra il Regolamento sui motori e la Norma IEC risiedono nel tipo di servizio supplementare S3 con rapporto di intermittenza nominale superiore o uguale all’80%, che è incluso nella Norma IEC e non compreso nel Regolamento.

I requisiti si applicano anche quando questi dispositivi sono integrati in altri prodotti o dispositivi.

Queste sono le scadenze temporali individuate dal Regolamento:

• Dal 16 Giugno 2011: i motori immessi sul mercato devono essere in classe di efficienza IE2;
• Dal 1 Gennaio 2015: i motori con potenza tra 7,5 e 375 kW devono essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter;
• Dal 1 Gennaio 2017: i motori con potenza tra 0,75 e 375 kW devono essere in classe di efficienza IE3 oppure IE2 se accoppiati ad inverter.

La capillare diffusione dei motori a livello industriale, nell’ordine di oltre 19 milioni di unità installate ad oggi in Italia, di cui oltre 12,5 Mln di potenza inferiore a 90 kW, fa sì che i tre quarti dell’energia elettrica consumata nel settore industriale in Italia sia attribuibile al funzionamento dei motori elettrici, valore che corrisponde a circa il 40% del consumo elettrico nazionale. Secondo le più recenti stime, in Italia circa il 50% dei motori installati è asservibile alla classe IE2, mentre la classe IE3 rappresenta ad oggi una porzione ridotta, dell’ordine del 1015%.

Considerati questi dati, il tema dell’efficienza energetica assume un’importanza preponderante. L’efficienza energetica costituisce un fattore importante per un motore elettrico anche perché il costo dell’energia consumata rappresenta nel ciclo di vita utile del prodotto una porzione importante del total cost of ownership (TCO).

L’entrata in vigore del regolamento ha avuto un impatto importante sul mercato nazionale. Infatti, tra il 2008 ed il 2009, il fatturato nazionale dell’industria dei motori ha subìto un ribasso del 40%. L’effetto regolamento ha fatto sì che in due anni l’industria nazionale sia riuscita a tornare quasi ai livelli pre-crisi come evidenziato anche dal grafico seguente.

Se andiamo a confrontare invece le quote di mercato dei motori ad alta efficienza con i motori tradizionali dal 2010 ad oggi vediamo come la loro quota è sempre stata oltre il 60%.

Potenziale di diffusione

Il consumo annuo di energia elettrica in Italia associato all’uso di motori elettrici nell’industria è stimabile incirca 120 TWh, pari a quasi il 40% dell’intero fabbisogno elettrico italiano al 2011.

Se tutti i motori elettrici installati a livello industriale appartenessero alla classe di efficienza IE3, si otterrebbeun risparmio annuo di energia elettrica di circa 7 TWh, con la sostituzione di circa 15 mln di motori ed un girocomplessivo corrispondente di 67,5 mld €. Se si considerano anche le nuove installazioni di motori elettriciattese da qui al 2020, nel caso in cui fossero di classe IE3, si stima di ottenere un ulteriore risparmio annuoteorico a regime di circa 0,2 TWh elettrici, per un volume d’affari di circa 700 mln € all’anno.

Grazie all’uso di tecnologie efficienti esiste dunque il potenziale teorico di ridurre di circa il 6% il consumo annuodi elettricità in Italia dovuto all’utilizzo di motori elettrici nel settore industriale.

Considerando la sostituzione di motori elettrici attualmente installati con dispositivi ad alta efficienza di classeIE2, si otterrebbe un risparmio annuo di energia elettrica stimabile in 4,6 TWh, con la sostituzione di circa 14,7mln di motori ed un giro d’affari complessivo corrispondente a 43,4 miliardi di euro.

Dato il livello di convenienza economica delle tecnologie efficienti e gli obblighi normativi in merito alle classiminime di efficienza dei nuovi motori elettrici immessi sul mercato, è ragionevole pensare che nei prossimi 8anni in Italia il potenziale teorico “massimo” (corrispondente all’adozione di motori di classe IE3) si realizzeràper il 35-40%.

Infine, considerando le diverse applicazioni dei motori elettrici (ad esempio pompe, compressori e ventilatori) e l’attualetasso di diffusione degli inverter (stimato nell’ordine del 7-10% variabile in base alle diverse applicazioni), setutti i motori elettrici per cui l’inverter risulta tecnicamente applicabile ne fossero effettivamente dotati, si otterrebbeun risparmio annuo di energia elettrica stimabile in circa 10,2 TWh, con l’adozione di circa 7 mln di invertered un giro d’affari complessivo corrispondente di circa 27 mld €. Se si considerano anche le nuove installazionidi motori elettrici ed i medesimi tassi di applicabilità degli inverter, si ottiene un ulteriore risparmio annuo teoricodi circa 1 TWh elettrico, per un volume d’affari di circa 323,5 mln € all’anno.

Approfondimento a cura di ANIE Energia (@ANIEnergia | anienergia.it) – ANIE Energia sarà alla Fiera di Rimini dal 5 all’ 8 novembre 2014 in occasione di KeyEnergy 2014 (Pad B5 – stand 090), allo stand si parlerà di Efficienza Energetica in Ambito Industriale

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