Impianto elettrico e risparmio in bolletta. Ecco come scegliere i cavi elettrici ed ottenere un risparmio energetico, dal 30% in su.

Come ben sappiamo l’Efficienza Energetica è un’enorme “fonte di guadagno” perché ci fa risparmiare in bolletta. Ma l’Efficienza Energetica non è solo questo, se fatta bene deve anche dare luogo ad un aumento della prestazione dell’impianto. Anche se a prima vista non sembra, lavorare sui cavi permette di portare a casa entrambe gli obiettivi.

Nelle aziende o nelle case in cui sono già stati fatti i tipici interventi di Efficienza Energetica, rimane poco margine per migliorare ancora, e soprattutto è necessario investire sempre più soldi per avere un risparmio di pochi punti percentuali (1-5%).

È facile migliorare la prestazione di un impianto vecchio con motori, illuminazione, macchinari vecchi e tecnologie obsolete: in una situazione del genere basta sostituire i carichi e ci sono molti margini di miglioramento. Ma una volta ammodernati tutti i carichi cosa resta da fare?

E se volessimo migliorare in partenza un impianto che deve essere ancora realizzato?

Se in un contesto del genere, ti dicessi che puoi abbattere i consumi addirittura del 30%?

I cavi sono spesso ignorati quando si parla di risparmio energetico. Vedremo invece che ci sono pochi componenti altrettanto remunerativi. Ecco quindi una pratica guida su Come scegliere i giusti cavi per il risparmio energetico, dal 30% in su.

Quando si parla di RISPARMIO ENERGETICO infatti si pensa subito all’ammodernamento dei carichi e all’installazione di impianti di generazione, mentre i CAVI sono spesso sottovalutati (se non proprio ignorati…)

Ma pensaci, per i cavi passa tutta l’energia che arriva agli utilizzatori (luci, motori, attrezzature, macchine, riscaldamento, raffrescamento, ecc…). Quindi è inutile efficientare tutte le macchine dell’azienda e poi non badare ai cavi!

Se poi abbiamo la classica situazione di un vecchio capannone in cui i cavi sono ormai vecchi e sottodimensionati, perché magari negli anni sono stati caricati sempre più, intervenire sui cavi diventa un ottimo investimento anche in sicurezza. Teniamo sempre ben presente che i cavi troppo caricati si riscaldano e il calore fa deteriorare l’isolamento causando un invecchiamento precoce.

Il parametro che incide maggiormente sul risparmio energetico di un cavo è chiaramente la sua sezione.

Facendo dei rapidi calcoli si vede come persino la sezione più esageratamente sovradimensionata si ripaga in un breve lasso di tempo grazie al risparmio in bolletta.

Comunque, il comune dimensionamento riguarda solo la portata di corrente e la caduta di tensione. Nell’analisi che proponiamo aggiungiamo semplicemente le perdite e il corrispondente potenziale di risparmio energetico. Considerando anche questo parametro si va così ad estendere anche il limite che definisce il “sovradimensionato”: ciò che può essere sovradimensionato in termini di portata e c.d.t., può non esserlo in termini di consumi energetici.

A questo possiamo aggiungere che i cavi sono un componente caratterizzato da una lunga vita utile e che vanta una consolidata catena di riciclo, il che rende questo tipo di intervento ancor più ecologico.

Un esempio pratico.

La potenza elettrica P che si dissipa in un conduttore di resistenza R attraversato da una corrente I è espressa dalla legge di Joule:

 

    PJ = R · I²

 

Con un calcolo di massima si può quantificare l’energia termica persa in una linea elettrica con la seguente espressione generale:

 

    EJ = n · L · R · I² · t/1000

 

Dove:

EJ = energia persa nella linea [kWh]

n = numero di conduttori carichi (2 in monofase o continua e 3 in trifase)

R = resistenza dei conduttori [Ω/km]

L = lunghezza della linea [km]

I = intensità di corrente di linea [A]

t = tempo [h]

 

A questo punto possiamo calcolare direttamente il risparmio di energia ER che si ottiene sostituendo un cavo di resistenza R1 con un cavo di sezione maggiore (che quindi presenta una resistenza R2 minore):

 

    ER = n · (R1-R2) · L · I² · t/1000

 

E’ un calcolo semplificato ma è sufficiente per avere un ordine di grandezza dei parametri in gioco e stimare con buona approssimazione il vantaggio delle misure che vogliamo mettere in campo.

In media con il passaggio alla sezione commerciale immediatamente superiore si ottiene una riduzione di resistenza (e quindi di perdite) del 30%.

Nella seguente tabella sono riportati i valori dettagliati per i cavi in rame. Ci sono varie colonne che estendono il calcolo fino ad un aumento ipotetico di 5 sezioni commerciali. Così viene evidenziato subito come i vantaggi maggiori si ottengono con il primo passaggio di sezione ed andando ad intervenire sui cavi più fini.

Riduzione delle perdite per effetto Joule nei cavi elettrici

Con un aumento di due sezioni si può ottenere addirittura il dimezzamento delle perdite: ordini di grandezza difficili da ottenere in qualsiasi altro intervento di efficienza energetica!

Vediamo il risparmio che si ottiene ad esempio considerando di partire da un cavo multipolare monofase 3G2,5 per passare ad un cavo di sezione 3G4. Facciamo un’ipotesi di carico a 16A per il 50% del tempo di un anno. I parametri della formula delle perdite diventano:

n = 2 (monofase)

L = consideriamo una linea di 30m

R1 = 7,98 Ω/km (sezione 2,5 mm²)

R2 = 4,95 Ω/km (sezione 4 mm²)

I = 16 A

t = 365 giorni x 12 ore = 4380 ore

 

Quindi:

ER = n · (R1-R2) · L · I² · t/1000 = 203,85 kWh all’anno

 

Portiamo direttamente in termini economici il valore trovato ipotizzando un costo dell’energia prelevata dalla rete pari a 0,12 €/kWh. In questo caso, il risparmio generato solo dall’aumento di sezione (e solo in questa linea) è pari a 24,46€ all’anno.

Dato che si tratta di un vero e proprio investimento possiamo definire il vantaggio calcolando il tempo di ritorno. Per farlo abbiamo bisogno del costo del cavo: prendiamo dei prezzi medi al metro per le due sezioni del nostro esempio:

  • cavo da 3G2,5 = 0,88 €/m
  • cavo da 3G4 = 1,28 €/m

Per il tratto di linea considerato la differenza di prezzo è di:

(1,28-0,88) per 30 metri = 12 €

E’ immediato vedere come un simile investimento si recupera in meno di 6 mesi!

 

Poi chiaramente più il cavo in questione è “carico” e più veloce è il ritorno dell’investimento, ricordiamo sempre che le perdite dipendono dal quadrato della corrente che percorre il cavo!

Ad esempio con una corrente di 20A (che è comunque sopportabile dalla sezione da 2,5 mm2 perché sotto la propria portata nominale) i parametri diventano:

  • differenza di energia sprecata 318,51 kWh all’anno
  • costo in più in bolletta 38,22 € all’anno
  • tempo di ritorno di 3,8 mesi

 

E se volessimo il cavo “gratis”?

Basterebbe calcolare in quanto tempo il risparmio annuale arriva a coprire l’intero costo del cavo 3G4. Ricordiamo che la linea da 30m in cavo 3G4 ci è costata 1,28 x 30 = 38,4€

Così troviamo che:

  • se passano 16 A il costo è coperto in 1,57 anni
  • se passano 20 A il costo è coperto in 1 anno!

A tutto questo va sommato il fatto che la vita utile di un cavo è molto lunga, e il risparmio si estenderà per tutto questo tempo.

 

Conclusioni

In questo articolo abbiamo visto come sia possibile scegliere i giusti cavi per il risparmio energetico. I dati parlano da soli: andare a risparmiare sui cavi limitandosi al “minimo necessario” significa avere uno spreco in bolletta. Probabilmente uno spreco molto maggiore di quanto un utilizzatore possa immaginare.

È vero che posare un cavo di sezione maggiore fa aumentare anche altri costi accessori (come tubazioni e canali più grandi) ma anche tenendone conto il vantaggio complessivo resta elevato.

Ricordiamo anche ulteriori benefici aggiuntivi degli aumenti di sezione:

  • Impatto ambientale: meno energia consumata significa meno emissioni nocive!
  • possibilità di aumentare il carico della linea in futuro;
  • allungamento della vita utile del cavo alla luce della minore sollecitazione termica;
  • riduzione della caduta di tensione sull’apparecchiatura a fine linea, il che significa utilizzatori che funzionano meglio! Specialmente se si tratta di inverter fotovoltaici che molto spesso vanno fuori produzione perché la tensione a fine linea è troppo alta o troppo bassa…
  • miglioramento della risposta a fenomeni transitori (avvio motori, sovratensioni…).

È chiaro che non è facile convincere un cliente a spendere di più in fase di costruzione… e proprio per questo abbiamo scritto questo articolo: così potete presentare la vostra proposta con i dati alla mano e l’evidenza della convenienza di questo investimento!

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