L’automobilismo nell’era IE5 per l’efficienza energetica

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Di Caroline Hayes

Pubblicato martedì 14 marzo 2023

Mentre il settore dell'ingegneria cerca modi sostenibili ed economici per ottenere una maggiore automazione, cosa frena un'adozione più ampia del motore IE5?

I motori convertono l'energia elettrica in energia meccanica per azionare le parti. Oggi sono onnipresenti, con stime di oltre otto miliardi di motori elettrici in uso nella sola UE. Sono disponibili in tutte le dimensioni per l'uso in case, uffici, fabbriche, attrezzature ospedaliere e di fabbrica.

Si stima che rappresentino oltre il 50% del consumo globale di elettricità e, con l’aumento dei prezzi del carburante, l’efficienza energetica è diventata una questione economica oltre che ambientale. Rendere disponibili motori più efficienti dal punto di vista energetico contribuirà a ridurre le emissioni di CO2 e aiuterà i paesi a raggiungere obiettivi di zero emissioni nette.

I motori industriali vengono utilizzati per controllare la coppia e la velocità su nastri trasportatori, bracci robotici, veicoli a guida automatizzata e nei compressori per regolare il volume di aria, gas o liquido che scorre attraverso i tubi.

Sono classificati in termini di classi di efficienza internazionale (IE), dove ciascun livello di efficienza genera dal 10 al 20% in meno di perdita di energia durante il funzionamento del motore (vedi riquadro sotto).

La classe IE5 è definita per i motori per il funzionamento a velocità variabile. Richard Gee, responsabile vendite motori e generatori per il Regno Unito presso ABB, afferma che i motori IE5 producono perdite di energia fino al 50% inferiori rispetto ai motori IE2 equivalenti e perdite inferiori del 20% rispetto ai motori IE4.

I motori sincroni possono utilizzare magneti permanenti o creare coppia attraverso la riluttanza magnetica. Oggi sono disponibili motori a magneti permanenti (PM) IE5, motori a riluttanza sincroni IE5 e motori a riluttanza sincroni IE5 assistiti da PM. Si sta lavorando per creare un motore a induzione (o asincrono) IE5, ma è difficile ottenerne uno con un'efficienza così elevata, afferma Norbert Hanigovszki, direttore dell'intelligenza degli azionamenti presso Danfoss.

Il tipo di magnete utilizzato influisce sul costo e sulle dimensioni del motore. I materiali delle terre rare utilizzati nei magneti permanenti sono scarsi e geopoliticamente sensibili perché la maggior parte viene estratta in Cina, spiega Hanigovszki. La ferrite è un magnete più economico ma più debole, il che si traduce in un motore più grande.

Secondo le stime, oggi i motori IE5 non rappresentano più dell’1% del mercato totale dei motori. Parte della lenta adozione potrebbe essere dovuta al fatto che i governi non richiedono motori superiori a IE3. Ciò potrebbe essere dettato dalla geografia dei produttori di motori, osserva Hanigovszki, con Danfoss, ABB e Siemens in Europa e GE e Allen-Bradley negli Stati Uniti ma nessun produttore in Cina.

Di conseguenza, i motori IE5 sono uno strumento per differenziare i prodotti ma sono visti come un aggiornamento di lusso piuttosto che una necessità. Dato che un motore IE5 deve essere prodotto specificatamente e a un prezzo superiore, e tenendo presente che i risparmi potrebbero non essere realizzati immediatamente, si dovrebbe considerare il costo totale del progetto, non solo il costo iniziale del motore, consiglia Hanigovszki.

Ciò è particolarmente vero per i progetti comunali in cui i motori IE5 possono risparmiare sui costi di esercizio e sul consumo di energia per progetti di grandi dimensioni che fanno funzionare i motori a carico parziale o a velocità parziale, come riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC), pompaggio di acqua dolce e trattamento delle acque reflue. L'elettricità utilizzata per fornire acqua alle città rappresenta solitamente la tariffa elettrica più elevata, afferma Hanigovszki, quindi qualsiasi risparmio sarà significativo.

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I motori sono progettati per funzionare per almeno 20 anni, ma il risparmio totale sui costi può essere realizzato in tempi relativamente brevi. ABB cita l'esempio di un motore da 110 kW funzionante a 1.500 giri/min. La differenza nel costo iniziale del motore IE5 e di un motore IE3 “è trascurabile rispetto al risparmio annuale sui costi energetici”. Il pacchetto motore IE5 ripagherà la differenza di costo dopo circa 13 mesi. Inoltre, continuerà a generare risparmi annuali per il resto della sua vita lavorativa. Entro circa 10 anni, la riduzione del consumo energetico coprirà il costo iniziale dell'intero pacchetto IE5, afferma l'azienda.