Il cambiamento climatico, come rilanciato recentemente anche dall’ultimo report dell’IPCC, è pienamente in atto e, anzi, rischia di essere quasi irreversibile, a meno di misure drastiche di taglio della CO2 e delle altre emissioni inquinanti. Quasi sempre si pensa che queste misure comportino esclusivamente la riconversione del sistema energetico globale, destinato ad alimentarsi sempre di più con le fonti rinnovabili. Ma un ruolo importante dovrà essere necessariamente giocato anche dall’Energy saving, ossia dall’efficientamento energetico: un minore consumo di energia per produrre la stessa quantità di Pil, infatti, può consentire al pianeta di tagliare più agevolmente le emissioni e scongiurare la catastrofe climatica. Non a caso, il recente piano europeo Fit for 55 prevede che l’efficienza energetica debba essere la prima priorità e richiede agli Stati membri una riduzione del 39% della energia primaria rispetto al 1990.
Il peso dei motori sui consumi
L’efficienza energetica, normalmente, è associata alle azioni, grandi e piccole, che ciascuno di noi può compiere per ridurre i propri di consumi di energia. Ma, in realtà, buona parte delle emissioni energetiche è legata ad attività su cui i comportamenti dei singoli individui influiscono ben poco: in particolare, secondo la IEA, l’industria rappresenta il 37% del fabbisogno energetico globale e il 24% delle emissioni totali di CO2, mentre gli edifici assorbono circa il 30% dei consumi energetici e generano il 28% di emissioni di CO2. Ancora meno noto è che una quota rilevante di questo fabbisogno dipenda dal funzionamento dei motori elettrici. In particolare, circa il 70% dei consumi di elettricità nell’industria è legato ai motori elettrici, mentre negli edifici commerciali la quota si avvicina al 38%. Il dato di fatto è che circa 45% dell’elettricità a livello mondiale viene oggi impiegato per alimentare motori elettrici in edifici e applicazioni industriali, dunque è difficile mettere in atto un serio programma di energy saving che non coinvolga queste apparecchiature.
Un utilizzo crescente
Anche perché, in linea con i trend in atto a livello globale, il fabbisogno di movimento elettrico, cioè sistemi di azionamento alimentati da motori elettrici, appare destinato a crescere in misura rilevante nel prossimo futuro. I motori elettrici, in effetti, sono sempre più diffusi: quelli di piccola taglia vengono utilizzati nei compressori dei condizionatori e dei frigoriferi, nei finestrini delle auto, nelle stampanti da computer, nelle ventole di raffreddamento delle apparecchiature elettroniche e in innumerevoli dispositivi di uso comune. I motori di taglia media si trovano invece negli impianti di climatizzazione (HVAC), negli ascensori, nelle metropolitane e nelle auto elettriche e ibride. Sono inoltre diffusissimi nell’industria, per pompe, trasportatori, ventilatori e movimenti meccanici di ogni genere. I motori elettrici più grandi vengono impiegati su treni, funicolari, sistemi di propulsione navale e attrezzature pesanti utilizzate in luoghi come miniere e cartiere.
Il contributo dei motori all’efficienza
L’aspetto positivo, d’altra parte, è che qualsiasi investimento nell’ammodernamento dei motori elettrici è capace di produrre benefici significativi in termini di efficienza e sostenibilità. Un secondo aspetto da considerare è che i rendimenti energetici dei motori elettrici stanno migliorando costantemente. Nell’ultimo decennio, in particolare, queste apparecchiature hanno infatti conosciuto un notevole progresso tecnologico, potenzialmente capace di assicurare una drastica riduzione dell’impronta di carbonio. Secondo le stime dell’UE, nell’Unione Europea sono attualmente utilizzati circa 8 miliardi di motori elettrici. Aumentando l’efficienza di questi motori e degli azionamenti che li controllano, Bruxelles punta a risparmiare 110 TWh entro il 2030, ovvero un quantitativo di elettricità sufficiente per coprire il fabbisogno dei Paesi Bassi per un anno intero.
Per raggiungere obiettivi di tale portata sono previste anche delle precise normative in materia: in particolare le norme International Efficiency (IE) stabiliscono i requisiti di efficienza energetica dei motori AC in bassa tensione e sono poi riprese dai vari stati. Ad esempio dallo scorso 1° luglio 2021 sono entrate in vigore in tutta la Ue le nuove misure di progettazione ecocompatibile dell’Unione Europea per i motori elettrici e gli azionamenti a velocità variabile, volte a migliorare l’efficienza energetica di questi prodotti.
Le caratteristiche base dei motori ad alta efficienza
Ma come si costruisce un motore ad alta efficienza? In linea di massima si può notare come l’ingegneria industriale si sia orientata verso l’utilizzo di motori più piccoli in numero maggiore, ottimizzati per compiti specifici. In secondo luogo, in un’ottica di efficientamento è consigliabile regolare l’uscita di un motore in base alla potenza massima necessaria richiesta da ogni specifica applicazione. Qui entrano in gioco gli azionamenti a velocità variabile, o drive, che consentono di controllare un motore elettrico in modo da ottimizzarne l’esercizio. Questo risultato viene ottenuto regolando la velocità e la coppia del motore in base al fabbisogno di carico del sistema. In buona sostanza con un drive idoneo, il motore elettrico girerà esattamente alla velocità richiesta dal carico sottostante, assicurando così un notevole risparmio di potenza. Un’altra possibilità di efficientamento arriva dalla manutenzione predittiva: l’implementazione di sensori intelligenti e sistemi di monitoraggio connessi a Internet rende possibile identificare quando un motore mostra sintomi che indicano la necessità di riparazioni o sostituzioni, evitando dunque che consumi più elettricità del dovuto.
La combinazione di normativa e avanzamento tecnologico fa sì che oggi sul mercato le imprese abbiano la possibilità di acquistare una gamma estremamente ampia di motori elettrici ad alta efficienza (IE3 o superiore) e di azionamenti a velocità variabile (detti anche “convertitori di frequenza” o “drive AC”) per il controllo dei motori. D’altra parte, però, troppi motori attualmente in uso si basano ancora su vecchi progetti IE1 o IE2, dunque secondo modelli superati. Inoltre, molti di questi sono sovradimensionati rispetto all’utilizzo, generando molta più potenza di quella richiesta, con conseguente spreco di energia.
I benefici dei motori elettrici di nuova generazione secondo ABB
Insomma, c’è ancora molto da fare per rendere più efficienti i motori elettrici: in particolare, secondo ABB, uno dei maggiori produttori di motori elettrici, se l’80% dei motori attualmente installati venisse rimpiazzato con motori con efficienza Ultra-Premium IE5, si risparmierebbero 160 TWH di energia all’anno, più dell’intero fabbisogno energetico annuale della Polonia. Contribuendo così in maniera decisiva al raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra fissati dagli accordi internazionali di tutela del clima.
ABB, in questo senso, da tempo impegnata con un’offerta particolarmente orientata verso l’efficienza energetica: nel solo 2020 il parco installato di motori e azionamenti ad alta efficienza di ABB abbia consentito un risparmio di elettricità pari a 198 terawattora (tre volte il fabbisogno annuo totale della Svizzera). La stima della multinazionale è che entro il 2023 l’ampliamento di tale parco installato consentirà ai clienti di risparmiare ulteriori 78 terawattora di elettricità all’anno, un ammontare pari a poco più del consumo annuo totale del Cile.
