Motori sincroni a riluttanza SynRM e azionamenti: con la tecnologia targata ABB si arriva a efficienze “ultra-premium”

La metà di tutta l’elettricità prodotta nel mondo viene impiegata da motori elettrici: dispositivi in larga parte vecchi e inefficienti. ABB è in prima fila con soluzioni che riducono costi e consumi. La tecnologia di ABB che sfrutta i motori sincroni a riluttanza accoppiati ai drives è tra le più efficienti sul mercato

SynRM
Credits: ABB

(Rinnovabili.it) – Mosso dall’enorme sfida della Transizione energetica, il settore industriale, il più energivoro in assoluto, in futuro avrà sempre più necessità di ridurre i consumi e i costi della materia prima energetica, migliorando l’efficienza dei suoi processi. Ma dove e come si può intervenire? La quota principale (oltre il 70%) dell’elettricità consumata dall’Industria è impiegata per alimentare gli oltre 300 mila motori elettrici in funzione nel mondo. Dispositivi in larga parte vecchi più di 10 anni e in classi di efficienza IE3, IE2 o IE1 definite dall’International Electrotechnical Commission (Iec). Per meglio capirci, si tratta di livelli di dispersione energetica peggiori del 20, 40 e 60% rispetto ai modelli più moderni. E ciò non incide solo sui costi di esercizio dei motori, ma si ripercuote sull’efficienza e sul consumo energetico degli impianti serviti nel loro complesso, così come sui costi e sugli impatti ambientali dell’intero settore industriale.

Nei prossimi anni diventerà quindi fondamentale aggiornare il parco motori e trovare soluzioni sempre più efficienti e funzionali, senza rinunciare alle prestazioni. Una delle novità più significative in questo ambito è il motore sincrono a riluttanza, abbinato a un azionamento a velocità variabile (Vsd). Questa tecnologia offerta da ABB permette di sostituire direttamente i motori a induzione di classi energetiche più basse, come gli IE3, arrivando a ridurre le perdite di energia del 40%.

Il motore sincrono a riluttanza SynRM targato ABB taglia consumi e costi

Sviluppato dagli ingegneri di ABB dapprima per pompe e ventilatori, il motore ad alta efficienza denominato SynRM è stato lanciato nel 2011 con una classe di efficienza IE4. Nel 2019 ABB introduce poi SynRM IE5 con efficienza “ultra-premium”, un livello ancora più elevato. Ma cosa rende SynRM una delle soluzioni migliori per far fronte ai costi in bolletta sempre più salati del settore produttivo? La tecnologia sincrona a riluttanza non impiega magneti o avvolgimenti nel rotore e per questa ragione non è soggetta a perdite di potenza. La manutenzione è semplice come quella dei motori a induzione, a fronte di prestazioni da motore a magneti permanenti. Ed è sempre Iec che certifica (IEC 60034-30-1 e IEC TS 60034-30-2) emissioni di CO2 molto più contenute rispetto a motori a induzione IE3. Ma l’aspetto forse più interessante è che un motore SynRM IE5 ha le stesse dimensioni del suo parente più “tradizionale” a induzione IE2, rendendo ancora più agevole la sostituzione di un dispositivo a induzione esistente, senza nessuna necessità di modifiche meccaniche.

Risultato? Con i motori SynRM in classe di efficienza IE5 ultra-premium di ABB si riducono le perdite di energia fino al 40% secondo le stime di Iec. E si aumenta l’affidabilità del sistema nel suo insieme: a parità di prestazioni con i motori tradizionali, le temperature dell’avvolgimento e dei cuscinetti arrivano a ridursi anche di 30 e 15°C rispettivamente. Un fattore fondamentale, visto che oltre il 70% dei guasti imprevisti ai motori avviene a causa di cedimenti in corrispondenza di questi due componenti. Sostituire un motore di efficienza IE3 con un pacchetto SynRM accoppiato ad azionamento a velocità variabile riduce i consumi energetici e abbassa significativamente i costi associati.

Nel ciclo vita di un sistema di pompaggio a controllo meccanico, infatti, stando ai dati del Dipartimento dell’Energia Usa, solo il 3% dei costi è dovuto all’acquisto, l’1% alla manutenzione, mentre il restante 96% è assorbito dall’energia necessaria ad alimentarlo. In altre parole, i risparmi di energia durante il funzionamento ripagano ampiamente la spesa per la sostituzione del motore tradizionale inefficiente. Più in concreto, considerando un motore di taglia 110 kW da 1500 giri/minuto, la differenza di investimento iniziale tra un pacchetto SynRM IE5 e un motore IE3 è una piccola frazione rispetto al risparmio annuo sui costi energetici in bolletta. In questo caso l’indice Roi (Return of Investment) è di circa 13 mesi: la differenza di acquisto iniziale si ripaga in poco più di un anno e genera risparmi lungo tutto il ciclo vita rimanente, che talvolta supera i 20 anni. 

I vantaggi dell’accoppiamento con un azionamento a velocità variabile

Industria, infrastrutture, servizi di pubblica utilità, trasporti, residenziale: i motori sincroni a riluttanza magnetica se abbinati ad azionamenti a velocità variabile – noti anche come drives o Vsd – offrono la più alta efficienza possibile, garantendo prestazioni IE5. Il vantaggio dell’impiego di un drive è che, così facendo, vengono regolate la frequenza e la tensione dell’elettricità fornite al motore (discorso valido anche per quelli tradizionali a induzione), consentendo di variarne coppia e velocità. Ciò permetterà al motore di girare alla velocità ottimale richiesta dall’applicazione, non sprecando energia. I risparmi potenziali sono enormi: con la sola aggiunta di un Vsd a sistemi a velocità fissa si possono ottenere risparmi energetici fino al 25% grazie all’aumento dell’efficienza del processo.

E i margini di risparmio potenziali così come le minori emissioni e benefici ambientali sono davvero importanti: basti pensare che oggi solo il 23% dei motori in tutto il mondo è dotato di azionamento. A testimoniare il miglioramento dell’efficienza con la tecnologia ABB non mancano i casi studio. Lo stabilimento di Melbourne di Campbell’s Australia – gruppo australiano che produce alimentari – ha visto i consumi energetici ridursi del 14% nell’arco di 12 mesi dall’installazione dei motori sincroni a riluttanza accoppiati con drives forniti da ABB. A sgonfiarsi anche la bolletta energetica, con 15 mila dollari in meno lungo l’anno e le emissioni di CO2, con 131 tonnellate evitate. 

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