Già in passato abbiamo avuto modo di proporre non poche osservazioni (ELETTRIFICAZIONE n. 745, 2020) sulla Parte 8 della Norma CEI 64-8, che tratta della efficienza energetica. In particolare si era osservato che numerosi erano i dubbi sulle modalità con cui la norma propone di calcolare il baricentro dei carichi come elemento fondamentale per raggiungere l’obiettivo di progettare per gli impianti di bassa tensione una distribuzione dell’energia elettrica ad alto rendimento nelle attività commerciali e industriali. Sulla base delle note critiche già espresse cinque anni fa su queste pagine abbiamo voluto affrontare oggi un concreto e semplice caso di distribuzione all’interno di un capannone di produzione. Queste note si rivolgono ai progettisti, che hanno a cuore l’efficienza della distribuzione, ma anche, se già il termine efficienza, in senso lato, non la considera, la possibilità di risparmiare sulle spese di primo impianto. Abbiamo in proposito ritenuto di dover verificare con un esempio numerico le conseguenze che l’applicazione del metodo del baricentro proposto dalla Norma CEI 64-8 comporta. Non entriamo in questa sede nel merito di chiederci quale sia il vero/primo significato ai fini progettuali del baricentro, che la Norma, senza chiaramente definirlo, propone nel suo Allegato A della Parte 8 di CEI 64-8.
ESEMPIO NUMERICO
Abbiamo considerato un capannone di dimensioni in pianta 80 m e 40 m. Sul piano cartesiano con l’incrocio degli assi x e y (0,0) coincidente con uno spigolo del capannone sull’asse delle ascisse x si stende il suo lato corto e sull’asse delle ordinate y il suo lato lungo. I carichi, cioè i quadri elettrici di zona, da considerare sono quattro e presentano le seguenti potenze e coordinate cartesiane:
• Q1,100 kW, x = 0 m, y = 20 m;
• Q2, 200 kW, x = 0 m, y = 60 m;
• Q3, 200 kW, x = 40 m, y = 60 m;
• Q4, 200 kW, x = 40 m, y = 20 m.
Figura 1 – Rappresentazione in pianta della distribuzione di energia in esame.
Si considera un fattore di potenza dei carichi unitario. Ciò non influisce significativamente i risultati cui siamo pervenuti. Si è supposta la sorgente di energia elettrica, cioè il trasformatore MT/BT, localizzata lungo il lato corto del capannone nel punto di coordinate: 0,20 m. Il baricentro calcolato secondo le indicazioni presenti nella Parte 8 della Norma risulta cadere nel piano cartesiano a 22,85 m (xQP1), e a 42,86 m (yQP1) dall’origine degli assi. Il posizionamento del quadro principale di distribuzione QP1 in coincidenza di tale baricentro costituisce quella che chiameremo “Soluzione 1” per l’alimentazione dei quadri elettrici di zona. Il baricentro calcolato invece secondo l’ipotesi da noi sostenuta, che prevede di dover tener conto nei calcoli anche del ramo costituito dal circuito che dal trasformatore MT/BT alimenta il quadro principale, QP2, risulta cadere nel punto di coordinate a 21,42 m (xQP2), 21,42 m (yQP2). Il conseguente posizionamento del quadro principale QP2 in corrispondenza del diverso baricentro costituisce la “Soluzione 2”.
Quindi due sono i posizionamenti possibili, che abbiamo considerato, del quadro principale di distribuzione QP, cui si è pervenuti con i calcoli del baricentro effettuati con le due diverse modalità: a quattro rami e a cinque rami. Per ciascuna delle due soluzioni si sono scelte sezioni dei conduttori in base alla condizione che la loro portata Iz sia superiore del 10/15/20 % alla corrente di impiego IB del circuito supposta costante. Dall’energia richiesta annualmente da ogni carico si è ricavata la corrispondente potenza elettrica. Dalla potenza si è poi ricavata la corrispondente corrente, ipotizzando un fattore di potenza unitario. Ipotesi non certamente determinante ai fini delle considerazioni conclusive, che alla fine di queste note riportiamo. Si è ipotizzato per ogni carico un tempo di funzionamento dei carichi pari a 8 h al giorno e per 252 giorni lavorativi all’anno. Nella figura 1 si propone una rappresentazione in pianta dell’impianto di distribuzione dell’energia elettrica che abbiamo voluto esaminare nelle due diverse situazioni: quella prevista dalla Norma CEI 64-8, e quella diversa che noi invece consideriamo più corretta.
Tabella 1 – Tabella comparativa delle due soluzioni
Nelle due diverse ipotesi considerate abbiamo definito le caratteristiche dei circuiti necessari per alimentare i quattro quadri di zona dal quadro principale QP e il circuito necessario per alimentare dal trasformatore MT/BT il quadro principale QP. Per il calcolo della lunghezza dei cavi si sono ipotizzati percorsi in cunicoli protetti a pavimento. Le cadute di tensione nei circuiti previsti sono compatibili con le ulteriori cadute nei circuiti terminali posti a valle dei quadri di zona QP. In entrambi i casi abbiamo calcolato le perdite di distribuzione e il costo per la fornitura e la posa in opera dei soli cavi. I risultati dei nostri calcoli, che certamente possono essere perfezionati, sono per noi sorprendenti e sono in sintesi esposti nella tabella comparativa delle due soluzioni, che di seguito riportiamo.
CONCLUSIONI
Ricordiamo che la Soluzione 1 è quella prevista dalla norma che noi consideriamo errata. La Soluzione 2 è quella da noi prevista, che ci sembra quella più corretta. I risultati rendono conto a nostro avviso che la “Soluzione 1” non sembra certo la più conveniente, né sotto l’aspetto energetico relativo alla conduzione dell’impianto, né sotto l’aspetto economico relativo all’importo dell’investimento. Si ritiene che si possa risparmiare all’anno una somma circa pari a 762 euro/anno (1900 watt x 8 h/die x 252 gg/anno x 0,2 euro/kwh) per riduzione delle perdite di distribuzione dell’energia ai carichi, se il quadro principale fosse installato in corrispondenza del baricentro calcolato tenendo conto nella formula risolutiva anche del ramo relativo alla sua alimentazione dal trasformatore. Inoltre sempre in quest’ultima ipotesi si risparmia nel costo di primo impianto per la spesa della fornitura e posa dei cavi una somma pari a circa 16000 euro su 60000 euro. Concludendo a livello più generale ci si chiede quanto le sette pagine, che la norma dedica alle modalità di un banale calcolo del baricentro energetico dei carichi, per fini non molto ben precisati, sia giustificato.
