Consumo & Efficienza energetica degli ascensori e scale mobili

L’energia è ormai diventata indispensabile ma i suoi alti costi dovrebbero spingerci a risparmiare ovunque è possibile. In particolare oggigiorno in Europa ci sono quasi cinque milioni di ascensori e scale mobili, perciò 5 milioni di opportunità d’intervento che potrebbero influire sull’efficienza energetica, sul recupero di energia e sulla possibilità di diminuire l’emissione di anidride carbonica nell’atmosfera (CO2) durante il funzionamento degli impianti. È importante, perciò, tener anche presente che meno si consuma, meno si inquina.

L’energia è ormai diventata indispensabile ma i suoi alti costi dovrebbero spingerci a risparmiare ovunque è possibile. In particolare oggigiorno in Europa ci sono quasi cinque milioni di ascensori e scale mobili, perciò 5 milioni di opportunità d’intervento che potrebbero influire sull’efficienza energetica, sul recupero di energia e sulla possibilità di diminuire l’emissione di anidride carbonica nell’atmosfera (CO2) durante il funzionamento degli impianti. È importante, perciò, tener anche presente che meno si consuma, meno si inquina.

MSEE. Ibrahim GULESIN

 

Introduzione

L’Italia è il paese europeo che emette nell’atmosfera una quantità di anidride carbonica circa 10 volte maggiore della Svizzera e spreca tanta di quella energia che potrebbe essere facilmente risparmiata ad esempio installando pannelli solari per avere acqua calda, pannelli fotovoltaici per produrre energia elettrica o con isolamenti termici nelle pareti perimetrali e nelle coperture degli edifici ed ascensori ad alto rendimento e basso consumo, con recupero di energia in rete. Si possono addirittura avere risparmi di energia totalmente consumata nell’edificio fino a più del 50%. Considerando che meno si consuma, meno si inquina, se vogliamo rispettare il protocollo di KYOTO è necessario attuare qualcosa di concreto anche nel settore ascensoristico. Perché, considerando la tabella sottostante:

Paese

Ascensori Installati (2010)

Stima Vendita Annuale (2010)

Spagna

910.563

33.836

Italia

850.000

13.400

Germania

650.000

9.984

Totale in Europa

4.752.233

116.226

Ci sono già circa 4,8 milioni di ascensori, così come circa settantacinque mila scale e tappeti mobili installati in Europa. Il loro consumo energetico raggiunge dal 3 al 5% del consumo complessivo di un edificio. Circa un terzo del consumo finale dell’energia nella Comunità Europea si verifica nel settore terziario e residenziale, in particolare in edifici nei quali, a causa delle crescenti esigenze di comfort, il consumo di energia, di recente, ha avuto un notevole aumento. Questo non è altro che uno dei motivi principali della crescente emissione di CO2. Ragion per cui l’elevato potenziale di risparmio non è stato ancora realmente sfruttato.

Simulazioni effettuate indicano che mediamente un ascensore idraulico a basso carico, che esegue 100.000 partenze in un anno, userebbe 1.900 kWh/anno. D’altra parte consumo di energia in standby di un ascensore può arrivare a 2kW, che si tradurrebbe in 10.000 kWh/anno per 5000 ore di standby in un anno. Ciò rappresenta una quota considerevole del consumo elettrico totale annuo dell’ascensore, che è compresa tra il 25 e l’80% .

Gli impianti di sollevamento sono stati progettati singolarmente per ogni specifica applicazione. Ciascuna delle sue parti contribuisce diversamente all’efficienza complessiva del sollevatore. Tutti gli impianti hanno elementi comuni, indipendentemente dal loro principio di funzionamento, tra cui: una cabina, delle porte, delle luci e impianti di ventilazione, un motore e un dispositivo di controllo (detto quadro di manovra) con un vano di corsa, ossia uno spazio chiuso dove viaggia la cabina. Ci sono due principali classi d’impianti: ascensori idraulici ed elettrici a trazione. Gli impianti a fune possono essere ulteriormente suddivisi in due categorie: motori con riduttore (geared) e gearless.

Gli ascensori idraulici in genere non hanno alcun contrappeso, sono i più inefficienti e consumano una quantità di energia tre volte maggiore di un ascensore elettrico. L’energia è infatti dissipata in calore quando va in discesa. Gli ascensori idraulici viaggiano a velocità basse, tipicamente inferiori a 1 m / s. La corsa massima per questo tipo d’impianti è di circa 20 m. Ciò è dovuto al fatto che all’aumentare dell’altezza di viaggio, i pistoni di diametro maggiore devono essere utilizzati per resistere alle forze maggiori d’instabilità.  Questo aumenta i costi delle attrezzature che rende gli impianti ascensoristici idraulici la scelta meno allettante.

La scelta tecnologica tra le 2 tipologie di ascensori (idraulico o elettrico) si basa su un rapporto di 3:1 di differenza di energia consumata. All’interno di una stessa categoria la differenza di energia consumata tra il più efficiente e il meno può arrivare al 30-40%. È comunque da ricordare che almeno due terzi di tutti gli impianti ascensoristici oggi installati sono idraulici (o oleodinamici) limitati comunque a non oltre sette fermate; il resto sono ascensori cosiddetti elettrici che usano le funi di trazione guidate dalle pulegge azionate da un motore e sono muniti di un contrappeso che diminuisce il peso da sollevare.

Sistemi dinamici azionati da motori con grandi masse rotanti o utilizzati per muovere carichi di peso elevato, accumulano alti livelli di energia cinetica o di energia potenziale e ciò fa si che quando vi sia una decelerazione o un arresto si possa presentare un problema. Viene così richiesto al motore di lavorare in modo inverso e il motore si comporta come un generatore di energia elettrica che deve essere dirottata o dissipata. Un modo semplice per ottenere questo consiste nel fornire un surplus di energia elettrica a una resistenza di frenatura che la converte in energia termica. Esempi di sistemi che accumulano energia cinetica sono centrifughe, presse piegatrici, generatori eolici, grandi ventilatori e treni, mentre esempi di sorgenti di energia potenziale sono ascensori, scale mobili e gru.

Tra i sistemi di azionamento del motore di questi ascensori possiamo trovare motore DC con Generatore (MDC-G) che ha la più bassa efficienza a causa della grande perdita di energia nel motore e del generatore, che converte l’energia elettrica in energia meccanica e infine di nuovo in energia elettrica. Un altro motivo per la scarsa efficienza del convertitore motore MDC-G è che il motore deve essere tenuto in funzione quando l’ascensore è inattivo.

Allo stesso modo, anche motori AC a 1 o 2 velocità sono considerati meno efficienti energeticamente. Questi motori a uno o due velocità solitamente, specialmente in fase di accelerazione e decelerazione, consumano energia elettrica 4 o 6 volte più del normale che è dissipata in seguito ad un surriscaldamento nell’avvolgimento del motore. Il riduttore ed il volano in ferro/ghisa contribuiscono alla scarsa efficienza del sistema.

Questi tipi di motori elettrici AC-1 ,AC-2 o VVVF sono usati anche per scale mobili e tappeti mobili nei quali un sistema di azionamento (quadro di manovra) muove gradini e corrimano. Altri elementi che li compongono oltre all’unità di azionamento sono gradini, sensori, freni e catena. Le scale mobili in genere viaggiano ad una velocità di circa 0,5 m /s  che è abbastanza veloce per fornire un rapido spostamento senza trascurare il comfort e la sicurezza. Scale mobili e tappeti mobili sono utilizzati in particolar modo nei centri commerciali, negli aeroporti e nelle metro e il loro sistema di azionamento del motore è in esecuzione tutto il tempo senza tener conto della condizione di carico delle scale o tappeti mobili. Così l’elettricità è continuamente consumata anche quando non ci sono passeggeri su di esse. Molta è quindi l’energia sprecata se il numero dei passeggeri è ampiamente fluttuante come ad esempio nelle stazioni, centri commerciali e luoghi come trasporti pubblici e metro.

Gli ascensori oleodinamici dominano il mercato degli edifici non molto alti, perché hanno prezzi d’acquisto sostanzialmente bassi. Il mercato dei palazzi e delle palazzine tradizionalmente fa uso degli ascensori elettrici con motoriduttore (geared), mentre quelli elettrici diretti senza motoriduttore (gearless) sono predominanti negli edifici molto alti e grattacieli. I più antichi e meno efficienti ascensori elettrici usano i motori a corrente continua o a induzione come motore di azionamento e relè elettromeccanici per il controllo. Attualmente, il sistema di controllo con i relè è stato abbandonato e sostituito con i quadri di controllo elettronico. Parallelamente le unità di azionamento per ascensori a una o doppia velocità, stanno lasciando il posto ai sistemi di motori compatti magneti permanenti con azionamento a VVVF e Con PWM converter che diventeranno una efficiente apparecchiatura con un uso del sistema di frenatura in grado di rigenerare energia elettrica .

            

         Fig.1. Delbo PWM Converter                Fig.2.Delbo Quadro di Manovra VVVF

Da un recente studio canadese il consumo totale di energia può arrivare a 3.000 GWh/anno. Ci sono circa 150.000 ascensori in Svizzera i quali consumano circa 300 GWh equivalente
allo 0,5% del fabbisogno di elettricità del paese. L’energia Standby degli ascensori è di circa 160 GWh.

Lo sviluppo tecnologico nel settore ascensoristico è stato trainato principalmente da fattori diversi dall’efficienza energetica. Velocità di marcia, rumore acustico, comfort di marcia e lo spazio occupato sono le principali preoccupazioni di design dell’ascensore. Tuttavia, la domanda per i prodotti energetici efficienti e più ecologici negli edifici è cresciuta negli ultimi anni e l’industria ascensoristica ha risposto di conseguenza, presentando ai propri clienti soluzioni in grado di soddisfare queste crescenti esigenze.
L’aumento dei prezzi dell’elettricità ha anche dato un contributo importante alla domanda di soluzioni energetiche più efficienti. Nella maggior parte delle applicazioni, i costi di energia elettrica risultano spesso più elevati del costo delle stesse attrezzature acquistate; è per questo che è quindi conveniente investire in un ascensore ad alta efficienza energetica.
L’energia è usata per sviluppi tecnologici efficienti che adottano approcci diversi affrontando diverse cause di inefficienza nei sistemi di trasporto verticale. Queste cause possono essere divise in due gruppi principali: dirette e indirette. Le cause dirette sono quelle che possono essere direttamente connesse al dispositivo, mentre le cause indirette sono legate al funzionamento dell’apparecchiatura. Le cause dirette più comuni sono: perdite per attriti, perdite di trasmissione, perdite del motore e perdite sulla resistenza di frenatura e freni.

Il consumo di energia di un impianto di un ascensore è una percentuale rilevante del totale carico elettrico dell’edificio. Secondo le stime vanno da 5 a 15 % in base agli altri servizi installati nell’edificio. La comprensione dell’utilizzo dell’energia e dei costi sta diventando sempre più importante per i clienti di quest’industria. Pertanto è necessario poter prevedere, con ragionevole precisione, l’utilizzo di energia in un nuovo impianto e l’ammodernamento degli impianti già esistenti.

Se l’obiettivo è di riconoscere l’efficienza energetica degli ascensori, la più importante considerazione è quella che essi devono essere considerati come i migliori sistemi ingegneristici; una volta installati gli elementi fondamentali (cabina, vano) questi saranno utilizzati per la vita dell’edificio (in molti casi dai 30 ai 100 anni). Tuttavia durante questa vita di servizio, molti elementi che possono pregiudicare il consumo energetico, potranno comunque essere sostituiti.

La Spagna è la patria mondiale degli ascensori, seguita dall’Italia e Germania. L’Italia è il paese che ha il maggior numero di ascensori dopo Spagna, ossia circe 850.000; il ritmo di crescita e di nuovi impianti è impressionante. Se ne installano ogni anno dai 10.000 ai 20.000.

Come sappiamo, il ciclo vita di un impianto è di 10-30 anni nei quali viene sottoposto a importanti lavori di ristrutturazione che corrisponderebbero a circa 20.000-40.000/anno. Mediamente, in Italia, si contano circa 50.000 nuovi impianti e impianti ristrutturati.

In Europa si hanno quindi circa 5 milioni di opportunità d’intervento sull’efficienza energetica degli impianti ascensoristici. I più importanti costruttori di ascensori producono attualmente impianti in grado di produrre un risparmio energetico del 20-30% rispetto agli impianti tradizionali, di cui Delbo S.p.A, offre nel mercato i sistemi in grado di produrre un risparmio energetico del 30%-80%  con DB-EcoGen , DB-REGen, DB-6REGen e DB-HydroGen e del 93%  con DB-StByGen in standBy applicabile a nuovi impianti o impianti già esistenti per tutti i tipi di ascensori, scale mobili e tappeti mobili.

Ing. Ibrahim GULESIN

Trasferimento di energia

Un ascensore a fune, quindi con contrappeso, funge da dispositivo di immagazzinamento per l’energia. In un mondo ideale, senza attrito e perdite, l’energia non viene mai consumata in un ascensore; è presa in prestito e quindi restituita. Prendendo come esempio un edificio che ospita solo degli uffici, tutti i passeggeri che prendono l’ascensore per salire la mattina, dovranno riprenderlo per scendere nel pomeriggio. L’energia potenziale che è stata «memorizzata» in esso la mattina sarà restituita al sistema nel pomeriggio. Sono le inefficienze del sistema a causare la perdita di energia. Il sistema dell’ascensore converte sostanzialmente l’energia elettrica in entrata in energia meccanica in uscita, con perdite sotto forma di calore. Prendendo un diagramma semplificato che rappresenta il flusso di energia in entrata e in uscita (vedere la figura 3), vi sono tre fasi attive nel flusso di energia: fase di accelerazione, velocità costante e fase di decelerazione.

Fig.3 Diagramma che rappresenta il flusso di energia ideale durante le diversi fasi di un viaggio di un ascensore

  • Quando l’ascensore è fermo prima dell’inizio del viaggio, l’unica energia consumata è quello necessaria per mantenere il controller in esecuzione.
  • Una volta che l’ascensore si avvia ad accelerare, il sistema assorbe energia per fornire energia cinetica alle masse in movimento. Inoltre verrà consumata o restituita, come nella fase seguente l’energia potenziale.
  • Alla fine della fase di accelerazione, l’energia cinetica non è più necessaria in quanto la velocità è costante. Durante la corsa verso alto: se la cabina è carica supera con il suo carico la fase di accelerazione quella di velocità costante e quella di decelerazione. L’energia potenziale è necessaria per muovere le masse sbilanciate mentre quella cinetica è immagazzinata/dissipata nelle masse in movimento (il peso della cabina e il peso del contrappeso).
  • Il sistema è quindi destinato a immagazzinare energia potenziale. Se il contrappeso è più pesante, il sistema restituisce energia potenziale. Allo stesso modo per le cabine che viaggiano verso basso, l’energia potenziale può essere memorizzata o restituita.
  • Al termine della fase a velocità costante, l’ascensore inizia a rallentare e viene restituita l’energia cinetica immagazzinata nelle masse in movimento. L’energia potenziale verrà disegnata o restituita come nella ultima fase. Dal momento in cui l’ascensore si ferma al piano, ritorna alla prima fase dove l’unica energia consumata è necessaria per mantenere il controller in esecuzione (standby).

Fig.4 Diagramma che rappresenta il flusso di energia reale durante le diverse fasi di un viaggio di un ascensore

  • Quando l’ascensore è fermo prima dell’inizio del viaggio, l’unica energia consumata è

quello necessaria per mantenere il controller in esecuzione.

  • Una volta che l’ascensore si avvia ad accelerare, il sistema può assorbire una quantità di energia 3-6 volte maggiore della corrente nominale del motore o pompa (esempio. Corrente nominale se =10 Amper può arrivare fino a 60Amper Potenza kW= 26,5 con oscillazione scende in 2-3 secondi al corrente nominale e Potenza kW=7kW) per fornire energia cinetica alle masse in movimento. Inoltre verrà consumata o restituita, come nella fase seguente, l’energia potenziale.
  • Alla fine della fase di accelerazione ,l’energia cinetica è minore ma ancora utile in quanto la velocità è costante(dipende dal tipologia e installazione dell’impianto e rendimento del motore). Durante la corsa verso alto la cabina è carica e supera con il suo carico la fase di accelerazione, quella di velocità costante e di decelerazione. L’energia potenziale è necessaria per muovere le masse sbilanciate. L’energia potenziale è necessaria per muovere le masse sbilanciate mentre quella cinetica è immagazzinata/dissipata nelle masse in movimento (il peso della cabina e il peso del contrappeso).
  • Il sistema è quindi destinato a immagazzinare energia potenziale. Se il contrappeso è più pesante, il sistema restituisce energia potenziale. Allo stesso modo per le cabine che viaggiano verso basso, l’energia potenziale può essere memorizzata o restituita.
  • Al termine della fase a velocità costante, l’ascensore inizia a rallentare e viene restituita l’energia cinetica immagazzinata nelle masse in movimento. L’energia potenziale verrà disegnata o restituita 3-4 volte in più dellacorrente nominale del motore o pompa (esempio. Corrente nominale se =10 Amper può arrivare fino a 40Amper Potenza kW= 18 con oscillazione scende in 2-3 secondi al corrente nominale e Potenza kW=1,5kW), come nella ultima fase. Nel momento in cui l’ascensore si ferma al piano, ritorna alla prima fase dove l’unica energia consumata è necessaria per mantenere il controller in esecuzione.
  • Quando l’energia netta necessaria è negativa, l’unità rigenerativa restituirà l’energia nella rete di distribuzione; o viene consumata come energia termica riscaldamento del motore o come resistenza di frenatura.

Il metodo di Schroeder

Schroeder ha sviluppato un metodo semplice per calcolare il consumo di energia utilizzando una tabella e delle formule di base. La tabella stima la durata tipica di un viaggio di un ascensore a seconda del numero di piani dell’edificio e la velocità dell’ascensore. Utilizzando il numero di partenze al giorno, e supponendo che il motore è stato utilizzato a pieno regime durante l’esecuzione, ha fatto una stima del consumo energetico giornaliero dell’ascensore. Moltiplicando questa per il numero di giorni di lavoro all’anno e quindi dividendo per l’area dell’edificio, risulta la possibilità di calcolare una figura di merito per valutare l’energia consumata dagli ascensori per m2 dell’edificio all’anno. Per primo ha ricavato la media temporale per un motore etichettandola m% (vedi Tabella 1) Di seguito ha ricavato un altro fattore – tempo tipico di corsa – TP, che dipende dal numero di piani dell’edificio, dal tipo di azionamento e di conseguenza della velocità di esercizio. La Tabella 2 riporta i valori calcolati da Schroeder per diversi azionamenti.

Tabella 1                                                      

azionamento

piani edificio

m%

Campo

Media

Oleodinamico Senza contrappeso

3-4

22-28

25

Con riduttore AC 2 velocità

4-8

37-50

44

ACVV(peso basso)

6-12

29-33

31

ACVV(peso alto)

6-12

21-23

27

Senza riduttore Motore- generatore

12-18

17-25

21

Tiristori

12-18

12-21

17

Tabella 2

azionamento

piani edificio

TP[sec.]

Campo

Media

Oleodinamico

Senza contrappeso

Meno
di 6

5-7

6

Con riduttore

AC 2 velocità

6

9-12

10.5

ACVV(peso basso)

12

7-10

8.5

ACVV(peso alto)

12

5-8

6.5

Senza riduttore

Motore‑ Generatore

18

4-6

5

Tiristori

18

3-5

4

Il fattore TP viene inserito nella seguente formula:

Dove:

E – l’energia giornaliera consumata in kWh/gg

R – potenza motore in kW

ST – il numero di partenze al giorno

Il parametro “ST” deve essere estimato o misurato, il che influisce sull’accuratezza

dell’estimazione. Il valore del “E” è utilizzato per calcolare il consumo annuale di energia

Invece (e) per unita di superficie :

Esempio 1:

Un edificio è dotato con quattro ascensori, ognuno avente la velocità di esercizio di 1,52m/s, 10 passeggeri e un azionamento motore-generatore. Il fattore TP dalle tabelle risulta essere 5 secondi (il valore medio).La potenza di un motore è di 18,5 kW. Per determinare il consumo di energia giornaliero l’unico parametro che manca, e che deve essere stimato, è ST  il numero di partenze al giorno. Un semplice metodo per stimare il numero di partenze è di considerare due picchi di due ore ognuno, durante i quali si ottiene il valore massimo di 240 partenze all’ora. Si considerano poi altre otto ore di traffico normale di 40 partenze all’ora (abbiamo così considerato 12 ore di un giorno 7:00- 19:00).Abbiamo come risultato il numero totale di partenze al giorno:

Sviaggio= 2 × 240 + 2 × 240 + 8 × 40 = 1280 partenza al giorno

Quindi il consumo totale al giorno per ogni ascensore:

Egg=(18,5  x 1280 x 5) / 3600 =32,9 kWh/gg per ascensore

Per tutti quattro ascensori: 32,9×4=131,6 kWh/gg

Il consumo annuale di energia per 269 giorni lavorativi:

Eanno =131,6 x 269 =35407,5 kWh

emissioni di monossido di carbonio CO2=27618 kg/anno

Estand-by = 4,7 x 24 x 365 = 41172 kWh/anno emissioni di monossido di carbonio CO2=23468 kg/anno

Costo annuale: €.18.380

Considerando 600 persone nell’edificio e 20 m2 per ogni persona, si ottiene:

 eanno=131,6 x 269 x 0,85 / 600 x 20 =25,07 kWh/m2 anno

Le misurazioni di Doolard

Doolard ha eseguito un gran numero di misurazioni sulla trentina impianti ascensoristici. Ha misurato l’energia consumata da ciascun ascensore quando esegue un percorso di andata e ritorno di tre piani. Gli ascensori erano vuoti. I risultati sono stati normalizzati rispetto alla massa della cabina e tracciati rispetto alla velocità nominale. In sé, le misurazioni di Doolard non erano un mezzo per calcolare il consumo di energia di altri impianti di ascensore, ma un confronto indicativo tra le diverse tipologie di ascensori. CIBSE Guide D Sistemi trasporti negli edifici fornisce un metodo per l’utilizzo dei risultati del Doolard in modo che i dati possono essere applicati ad altri impianti.

Di cui si è vista che ascensori oleodinamici consumano l’energia più del un impianto a fune 2 velocità e l’impianto VVVF consuma meno.

Calcolo della potenza macchina necessaria a sollevare il carico

Fig.5

dove:

T = carico da sollevare (differenza di tiro in Kg) ( La differenza di tiro dipende dal bilanciamento dell’impianto e dal peso delle funi (in assenza di funi di compensazione).

V = Velocità della cabina in m/s.

ηa = Rendimento dell’argano (0,6 ÷ 0,75 con viti senza fine ad 1 principio, 0,8 ÷ 0,9 con viti

senza fine a 2 o più principi).

ηv = Rendimento del vano (0,9 per arcate tradizionali, 0,8 per arcate a sbalzo)

ηp = Rendimento delle pulegge di rinvio (in genere 0,98 ogni puleggia).

N = Numero delle pulegge

χ = Coefficiente di sicurezza per eventuale sovraccarico (in genere 1,1).

Esempio:  un impianto capienza 4 persone con portata 320 Kg, velocità 1,2  m/s, corsa 30 m, 3 funi diametro 10mm, senza funi di compensazione e 1 puleggia di rinvio; i rendimenti siano ηa = 0,8  ηv = 0,9; ηp = 0,98.

Tipi di bilanciamento:

1)      Bilanciamento al 50% La differenza di tiro con partenza in salita a pieno carico sarà:

T = Portata – (Portata*0,5) + Peso Funi = 320 – 160 +(0,37*30*3 ) = 193 Kg

 La potenza richiesta al motore, utilizzando la formula scritta in precedenza, sarà:

P = (1,1 x 193 x 1,2) / (0,8 x 0,9 x 0,98 x 1 x 102) = 3,6 kW

2)      Bilanciamento 35%

La differenza di tiro con partenza in salita a pieno carico sarà:

T = Portata – (Portata*0,35) + Peso Funi = 320 – 112 +33,3 = 242 Kg

La potenza richiesta al motore sarà in questo caso:

P = (1,1 x 242 x 1,2) / (0,8 x 0,9 x 0,98 x 1 x 102) = 4,44 kW

Consumo di energia motore elettrico con inverter

Fig,6

Esempio: potenza del motore 4,4kW,velocità del’impianto 1m/s,  corsa giornaliero 100, TP (apertura porta+ chiusura porta +partenza + lunghezza corsa + arrivo +apertura porta +chiusura porta) è 6 secondi, per 360 giorni

Einv= 0,52 x 4,4 x 100 x 6 / 3600 = 0,381 kWh/gg

Eanno= 0,381 x 360 = 137,3 kWh/anno

Estand-by= 0,500 x 24 x 365 = 4380 kWh

Costo annuale: 0,24 x 4517 = €.1084,15

Consumo energia motore magneti permanenti con inverter

Fig.7

Esempio: potenza del motore 2,8kW,velocità del’impianto 1m/s,  corsa giornaliero 100, TP (partenza + chiusura porta + lunghezza corsa + arrivo +apertura porta) è 6 secondi, per 360 giorni

Einv= 0,3 x 2,8 x 100 x 6 / 3600 = 0,14 kWh/gg

Eanno= 0,14 x 360 = 50,4 kWh/anno risparmio 36% confronto con argano tradizionale

Estand-by= 0,500 x 24 x 365 = 4380 kWh

Costo annuale: 0,24 x 4431 = €.1063,00

Consumo energia azionamento oleodinamico

Fig.8

Esempio: potenza del motore 15kW,velocità del’impianto 1m/s,  corsa giornaliero 100, TP (partenza + chiusura porta + lunghezza corsa + arrivo +apertura porta) è 6 secondi, per 360 giorni

Einv= 1,7 x 15 x 100 x 6 / 3600 = 4,25 kWh/gg

Eanno= 4,25 x 360 = 1530 kWh/anno

Estand-by= 0,500 x 24 x 365 = 4380 kWh

Costo annuale: 0,24 x 5910 = €.1419,00

Il metodo di ISO

il consumo standard di energia degli ascensori e calcolato con la seguente formula:

dove:

E- Consumo energetico annuo

k2- Fattore altezza vano (due piani:1, altro:0,5)

k1- Fattore di carico medio ( trazione:0,35; trazione + rigenerativo:0,21; idraulico:0,3 )

Pm – Potenza motore[kW]

v- Velocità ascensore

hmax -Altezza massima vano

Z- Numero di cicli di corse annue

Esempio 2:

Un condominio avesse un impianto idraulico, portata 4 persone, potenza del motore 11kW, velocità 1m/s, altezza del vano 20m ST il numero di partenze al giorno. Un semplice metodo per stimare il numero di partenze è di considerare due picchi di due ore ognuno, durante i quali si ottiene il valore massimo di 50 partenze all’ora. Si considerano poi altre otto ore di traffico normale di 20 partenza all’ora (abbiamo così considerato 12 ore di un giorno 7:00- 19:00), invece dal 19:00 al 24:00 altri 10 partenza all’ora.

Abbiamo come risultato il numero totale di partenze al giorno:

ST= 2 x 50 + 2 x 50 + 8 x 20 + 5 x 10 = 410 partenze

Numero di cicli di corse annue:

Z=410 x 360 = 147.600 partenza annuale.

Consumo energetico annuo:

E= (147600 x 0,3 x 0,5 x 20 x 11) / (1 x 3600) = 1353 kWh

Energia stand-by;

E= 1,5 x 24 x 365=13140 kWh (di cui inclusi consumo del quadro di manovra, relè, contattori, luce cabina, display, pulsanti… ecc.)

Costo annuale: 0,24 x13140 +0,24×1353 = €.3478,4

Fig.9 Consumi di energia di esercizio e stand-by in base al numero di cicli di corse

Fig.10 Percentuali di consumi energetici stand-by in base al tipo di edificio

Si può notare che i consumi di energia in standby generalmente variano tra il 20% e l’85%

Fig.11 Quantità di consumi energetici di un ascensore durante lo stand-by

1- Quadro controllo elettronico

2- Display di piano

3- Pulsanti di piano

4- Pulsanti di cabina

5- Rete di fotocellule per la porta di cabina

6- Inverter

7- Illuminazione di cabina

8- Operatore porta

Metodologia
Per la misurazione del consumo di energia degli impianti e delle scale mobili controllate, e per garantire la ripetibilità delle misurazioni, una metodologia è stata sviluppata sulla base dei seguenti documenti:

  • Draft International Standard ISO / DIS 25745-1 Prestazione energetica degli ascensori e scale mobili – Parte 1: la misurazione dell’energia e la conformità, 2008;
  • EN 60359:2002 strumenti di misura elettrici ed elettronici – Espressione delle prestazioni;
  • Nipkow J. Elekrizitaetsverbrauch und Einspar-Potenziale bei Aufzuegen, Schlussbericht novembre 2005, Im Auftrag des Bundesamtes fuer Energie;
  • Lindegger Urs, la stima Energia: Documento per E4, ELA, VDI e ISO, 11 giugno 2008 ;
  • Gharibaan Esfandiar, fattore di carico per scale mobili, EG (2008/09/05) .

Solo una breve descrizione della metodologia è fatta in questa relazione, per aiutare i lettori a capire le procedure di base dietro le misurazioni effettuate. Una descrizione dettagliata della metodologia può essere trovata sul sito web del progetto (www.e4project.eu).
Lo scopo delle misurazioni era di determinare il consumo di energia diretta dell’installazione stessa. Nel caso di un ascensore questo include il consumo diretto di energia elettrica.

Nella metodologia di misurazione di energia consumata si prende in considerazione il normale servizio(funzionamento) dell’ascensore, delle scale mobili e dei tappeti mobili che includono:

  1. Consumo energia principale degli elevatori-scale mobili-tappeti mobili che sono; motori, inverter, quadro di manovra, freno e operatore porta.
  2. Consumo di energia ausiliario degli impianti che sono: display, pulsanti, luce, ventilatore, impianto di allarme…ecc.

Un ciclo di movimento dell’ascensore inizia dal piano terra:

  1. Apertura porta
  2. Chiusura porta
  3. Partenza dal piano terra e arrivo l’ultimo piano senza passeggeri.
  4. Apertura porta
  5. Chiusura porta
  6. Partenza dal piano superiore e arrivo a piano terra senza passeggeri
  7. Apertura porta
  8. Chiusura porta

Per calcolare il consumo di energia totale di un ascensore, di una scala mobile o di un tappeto mobile ad un ciclo di macchina dipende una potenza attiva nel tempo:

La misurazione del consumo di energia standby inizia 5 minuti dopo l’ultimo movimento della cabina. Entrambi i valori, l’esecuzione energetica e le energie standby sono combinati con i modelli di utilizzo a stimare il consumo annuale di energia, in kWh, dell’impianto.

Dove;

Elift   consumo energia in un anno [kWh/anno]

caml    fattore di carico medio del motore.( per impianti a fune :0,35  idraulico:0,30)

catd   fattore di percorrenza medio del viaggio (impianti a 2 fermate :1; piu di 2 fermate: 0,5, piu di 2 fermate e gruppo di ascensori or duplex: 0,3)

h   altezza del vano corsa  [m]

ntrip   corsa annuale (viaggio) [1/anno]

Estandby   consumo energia in Standby in un anno [kWh/anno]

Ecycle   consumo energia per un ciclo dell’impianto [Wh]

cbal  fattore di bilanciamento. (fune :0,50, idraulico: 0)

esempio: Elift=0,35 x 0,5 x

Consumo di energia in standby:

Dove;

Estandby   consumo energia in Standby in un anno [kWh/anno]

catd   fattore di percorrenza medio del viaggio (impianti a 2 fermate :1; piu di 2 fermate: 0,5, piu di 2 fermate e gruppo di ascensori or duplex: 0,3)

h   altezza del vano corsa  [m]

ntrip   corsa annuale (viaggio) [1/anno]

Pstandby   potenza in Standby  [W]

v   velocità dell’impianto [m/s]

Tutte le misure sono fatte con una cabina vuota poichè l’ascensore arriverà per la prima chiamata sempre una cabina vuota e in condizioni reali non può viaggiare sempre senza carico. Per la misurazione della potenza attiva, scale mobili e tappeti mobili vengono seguiti per 5 minuti in salita/discesa con velocità nominale e per altri 5 minuti in modalità a bassa velocità (quando esistente).

La potenza di standby in scale mobili è misurata con la scala mobile in marcia, mentre i tappeti mobili fermi. Ancora una volta, in entrambi valori, l’esecuzione energetica e le energie di attesa, sono calcolate con l’uso di modelli per stimare il consumo annuo di energia dell’impianto. La modalità di funzionamento include misurazioni su un periodo di 5 minuti durante il funzionamento che sono state effettuate a scale mobili vuote.

Fig.12 mostra un ciclo tipico di un ascensore trazione. (source E4-WP6)

Il transitorio iniziale, tipico di un avviamento diretto di un motore AC, è evidente. In questo caso, in fase di avviamento in discesa (cabina vuota) la potenza energia attiva è 145% (7 volte) in più della potenza nominale del motore. Questo valore può variare con il carico e il bilanciamento dell’impianto con il contrappeso e durante il “viaggio verso il basso” è necessario per superare la differenza di peso tra la cabina e il contrappeso. Quando si “viaggia in salita”, poichè il contrappeso è più pesante della cabina, la potenza necessaria attiva è abbastanza ridotta. Arrivato alla fine di ogni viaggio, vi è un picco nella potenza attiva corrispondente alla potenza frenante del sistema motorizzato.

Figura 13. Ciclo tipico di un ascensore idraulico. (source E4-WP6)

Quando l’ascensore “viaggia verso il basso”, la potenza attiva totale richiesta dal sistema di sollevamento idraulico è praticamente nulla rispetto al consumo di standby. Questo piccolo consumo è dovuto principalmente al mantenimento della pressione del fluido idraulico perché la valvola di discesa consente al flusso di fluido idraulico di dirigersi verso il serbatoio. Il consumo reale energia ad alta poiché l’intero peso della cabina deve essere sollevato, richiesta elevata potenza elettrica e l’alimentazione quando si sposta in salita come mostra il grafico. Il consumo dell’intero ciclo corsa dell’ascensore è fortemente dipendente dal numero di piani.

Figura 14. Percentuale della modalità standby e di corsa al consumo energetico complessivo degli ascensori in settore residenziale. (source E4-WP6)

E ‘chiaro che il consumo in standby ascensori è una questione molto importante. Il Consumo in standby rappresenta tra il 4,2% e il 90,2% del consumo complessivo del sollevatore. È importante notare che tra i modelli usati ha un’influenza importante la relazione tra la potenza e l’esecuzione in standby del consumo energetico degli ascensori che è maggiore nel complesso dell’impianto. La figura seguente illustra i vari stati di funzionamento di una scala mobile dotato di un azionamento a velocità variabile.

Figura 15. Potenza attiva di una scala mobile in diverse modalità operative(source E4-WP6)

Tipicamente, tre modi di funzionamento sono forniti da scale mobili a velocità variabile. Determinato il periodo di inattività, queste scale mobili riducono la loro velocità e di raggiungono la cosiddetta modalità “velocità ridotta”. Il consumo in questa fase è più o meno meta del consumo nel modo di funzionamento normale. Dopo aver raggiunto questa modalità di funzionamento, e dopo un altro intervallo di tempo predefinito, la scala viene messa in una modalità di arresto. A questo punto, solo il sistema di controllo e il sistema di rilevazione passeggero (sensore di pressione nelle scale, fotocellule o raggi infrarossi), sono tenuti in esecuzione. Quando un passeggero viene rilevato, la scala mobile lentamente comincia a muoversi di nuovo, accelerando dolcemente fino a raggiungere la velocità nominale. Secondo una metodologia sviluppata, il consumo di standby è considerato essere la somma tra la bassa velocità e il consumo in modalità di arresto.

Figura 16. Consumo di elettricità annuale delle scale mobili monitorati(source E4-WP6)

Il consumo di elettricità degli ascensori in Europa e in Italia

Paese

Ascensori Installati (2010) Stima Vendita Annuale (2010)
Spagna

910.563

33.836

Italia

850.000

13.400

Germania

650.000

9.984

France

460.000

11.018

Grecia

397.000

7.100

Regno Unito

247.000

7.079

Turchia

212.700

5.689

Svizzera

151.500

5.995

Portogallo

140.000

3.400

Svezia

129.000

1.310

Repubblica Ceca

112.000

1.920

Austria

100.432

2.496

Paesi Bassi

85.300

2.913

Polonia

81.683

3.410

Belgio

75.000

2.553

Finlandia

49.500

895

Norvegia

35.300

833

Ungheria

29.800

1.170

Danimarca

27.527

850

Lussemburgo

7.917

410

Total

4.752.233

116.226

In base alla statistica degli impianti installati come parte del Work Package 2 del progetto E4, ci sono circa 4,8 milioni di ascensori installati nei 19 paesi esaminati. I dati ottenuti con l’indagine del WP2, relativi a 19 paesi, sono stati adeguati alle relazioni UE-27, più Svizzera e Norvegia. Utilizzando la metodologia in precedenza descritta il totale di energia elettrica consumata da impianti elevatori, è stimato a 18,4 TWh, di cui 6,7 TWh sono in settore residenziale, 10,9 TWh nel settore terziario e solo 810 GWh nel settore industriale.

Profilo Energia del mercato degli ascensori e scale mobili in Italia
Questa sezione fornisce una stima approssimativa del consumo totale di energia elettrica causata da ascensori e scale mobili in Italia. Le figure che seguono si basano su informazioni e dati raccolti attraverso una ricerca bibliografica, delle interviste di esperti del settore ascensoristico e, quando possibile, sui risultati di misure fatte direttamente. La tabella 6 fornisce una panoramica del settore ascensoristico italiano, mentre le tabelle 7 e 8 danno una visione d’insieme, rispettivamente, di corsa e stand-by consumo energetico, suddivisi a seconda della categoria o della costruzione.

Tabella 6 – Panoramica del settore ascensore italiana

Tabella 7 – Consumo di energia in fase di esecuzione

Tabella 8 – Il consumo di energia nella fase di stand-by

In base alle ipotesi adottate, il consumo totale annuale di energia alla Borsa Italiana degli ascensori è pari a 1,928 GWh. Questo è di circa 0,58% del consumo totale di energia elettrica. Guardando a livello settoriale, la quota di energia elettrica usata dai sistemi di ascensore rispettando il consumo totale di energia elettrica è settoriale:

  • pari al 0,87% nel settore residenziale;
  • tutto trascurabile nel caso del settore dell’industria (0036%);
  • vicino a 1,4% nel settore dei servizi (alberghi, uffici, ospedali e centri commerciali).

Il valore totale delle emissioni di gas serra associati al consumo di energia elettrica degli ascensori è
stato valutato attorno a 0,91 Mt di anidride carbonica, questo valore rappresenta una quota del 0,29% della CO2 totale emessa per la produzione di energia elettrica.
La ripartizione del consumo di energia per tipo di edificio, sia in termini assoluti che relativi, è
dato in Fig. 9 e Fig. 10. Tuttavia, è importante ricordare che, poiché vi sono variazioni significative,
si può verificare in ogni sistema di ascensori per una serie di ragioni  che i dati presentati
di seguito sono stati ottenuti sulla base di un numero di ipotesi semplificative, queste figure
dovrebbero essere considerate soprattutto come mezzo di confronto tra diverse categorie, piuttosto che come valori assoluti.

Attualmente, in Italia ci sono circa 850,000 sistemi di ascensori installati che eseguono più di 200 milioni di viaggi al giorno. Il numero complessivo di impianti è vicino al 20% degli ascensori totale installata nell’UE, in media, circa 14 ascensori possono essere trovati per 1.000 abitanti. Non meno del 60% dei sistemi di ascensori installati in Italia sono comunque in funzione da oltre 20 anni e circa il 40% per oltre 30 anni.

Se si guarda alla tipologia edilizia, la ripartizione dei sistemi di ascensori è la seguente:

  • 71% degli ascensori installati negli edifici residenziali;
  • edifici per uffici rappresentano il secondo gruppo con una quota dell’8%;
  • quindi il 7% può essere trovato in hotel, il 6% negli edifici commerciali, il 5% negli ospedali e infine 3%  Nell’industria.

Fig. 3: Distribuzione ascensori per tipo di edificio

Soluzioni per l’incremento dell’efficienza con la modernizzazione degli ascensori

L’efficienza del motore ha un effetto rilevante sull’efficienza energetica. I motori che possono essere usati negli impianti elevatori sono: motori in corrente continua con cosFI 0,5-0,7, motori asincroni in corrente alternata con cosFI 0,7-0,85 e i motori sincroni a magneti permanenti con cosFI 0,85-0,98

I motori in corrente continua hanno delle buone caratteristiche di controllo, però sono costosi e producono dei disturbi nella rete di alimentazione e l’efficienza del motore è inferiore al 60%.  I motori asincroni non hanno un buon fattore di potenza (cosFI) ma l’efficienza del motore e inferiore al 70%. Dovuto anche allo sviluppo dei materiali magnetici, gli elevatori moderni cominciano a usare i motori sincroni a magneti permanenti di dimensioni ridotte. Dovuto alla bassa inerzia, sono più facile da controllare, e hanno un fattore di potenza molto alto e un’efficienza del motore superiore all’85%.

Lo sviluppo tecnologico nel settore ascensoristico è stato trainato principalmente da fattori diversi dall’efficienza energetica. Velocità di marcia, rumore acustico, comfort di marcia e lo spazio occupato sono le principali preoccupazioni di design dell’ascensore. Tuttavia, la domanda per i prodotti energetici efficienti e più ecologici negli edifici è cresciuta negli ultimi anni e l’industria ascensoristica ha risposto di conseguenza, presentando ai propri clienti soluzioni in grado di soddisfare queste crescenti esigenze.
L’aumento dei prezzi dell’elettricità ha anche dato un contributo importante alla domanda di soluzioni energetiche più efficienti. Nella maggior parte delle applicazioni, i costi di energia elettrica risultano spesso più elevati del costo delle stesse attrezzature acquistate; è per questo che è quindi conveniente investire in un ascensore ad alta efficienza energetica.
L’energia è usata per sviluppi tecnologici efficienti che adottano approcci diversi affrontando diverse cause di inefficienza nei sistemi di trasporto verticale. Queste cause possono essere divise in due gruppi principali: dirette e indirette. Le cause dirette sono quelle che possono essere direttamente connesse al dispositivo, mentre le cause indirette sono legate al funzionamento dell’apparecchiatura. Le cause dirette più comuni sono: perdite per attriti, perdite di trasmissione, perdite del motore, perdite sulla resistenza di frenatura e freni e perdite di calore termico.

Principi generali per raggiungere l’efficienza energetica
In generale i principi per il raggiungimento dell’efficienza energetica per impianti ascensori / scale mobili sono i seguenti:

  1. Definire l’apparecchiatura o un dispositivo  per efficienza energetica.
  2. Non cambiare il progetto dei sistemi esistenti.
  3. Collocare gli elementi in una zona adatta.
  4. Controllo adeguate e la gestione dell’energia delle apparecchiature di sollevamento.
  5. Utilizzare materiali leggeri per il rivestimento della cabina
  6. Manutenzione frequente per buona tenuta.

Come stabilito in precedenza, una delle perdite di energia delle apparecchiature di sollevamento sono gli attriti durante il suo funzionamento. In moderni impianti di un ascensore, vari metodi sono impiegati per ridurre la perdita di questi attriti. Alcune di queste misure da adottare sono:

  1. L’utilizzo di  ingranaggi di trasmissione ad alta efficienza per ridurre la perdita di trasmissione.
  2. L’utilizzo di cuscinetti per l’albero della puleggia.
  3. La sospensione della cabina da un punto sopra il suo centro di gravità anziché dal centro geometrico della traversa in modo da ridurre la spinta laterale sui pattini a strusciamento della guida.
  4. L’utilizzo di pattini guida a Rulli invece di pattini a strusciamento.
  5. La riduzione del numero di pulegge. Minori saranno le pulegge di conseguenza meno sarà l’attrito risultante. Se il motore è montato sotto (piano inferiore), è più efficiente per individuare la puleggia di trazione nel vano di corsa per avere due pulegge supplementari per deviare le funi dalla sala macchina nel vano di corsa.
  6. L’utilizzo di pulegge di grande diametro. Più grande sarà ildiametro della puleggia, minore è la forza di trazione necessaria per la fune per superare il momento d’attriti dei cuscinetti.
  7. L’utilizzo di funi e pulegge adatto all’impianto stesso per migliorare la prestazione del lavoro.

L’efficienza energetica degli ascensori idraulici

L’elevatore idraulico di per sé non è fondamentalmente una macchina ad alta efficienza energetica
se confrontato con ascensore a fune. L’energia è scaricata nei seguenti modi:

  1. Perdita di energia nel motore (azionamento della pompa idraulica) durante la conversione di energia elettrica in energia cinetica.
  2. Perdita di energia nella pompa idraulica stessa.
  3. Perdita di energia nel gruppo valvola a causa di caduta di pressione.
  4. Perdita di energia nella trasmissione del fluido idraulico.
  5. Il motore non ha caratteristica di rigenerazione energia.
  6. Perdita di energia, come la dissipazione del calore del fluido idraulico.
  7. Il sistema di solito non è dotato di un contrappeso per compensare energia potenziale richiesta della cabina.
  8. La pompa ha sempre una portata e una velocità costante nonostante il peso vari per sollevare. Se la velocità è inferiore alla velocità nominale (esempio durante l’accelerazione e decelerazione), parte del fluido idraulico viene restituito al serbatoio attraverso by-pass. La perdita è notevole quando la cabina accelera e decelera.
  9. In alcuni casi, estreme disposizioni separate di raffreddamento (per esempio serpentine di raffreddamento) sono tenute a evitare un eccessivo riscaldamento del fluido idraulico.
  10. Con attriti delle parti in movimento come il cilindro, pattini, guida, ecc.
  11. In fase di accelerazione e decelerazione consuma energia elettrica 4 o 6 volte in più del nominale che è dissipata in seguito surriscaldamento dell’olio.

Fattori che influiscono sul consumo di energia nel sistema di ascensori e scale mobili

Generalità
Il modo di trasporto verticale in edifici può essere classificato principalmente in tre modi:

  1. Uso frequente (traffico) della scala
  2. Uso frequente (traffico) dell’ascensore
  3. Uso frequente (traffico) della scala mobile

Ognuno di questi modi di trasporto verticale ha le proprie caratteristiche e limitazioni. Nonostante il vasto uso diverso del sollevatore, ci sono fondamentalmente due principali categorie di apparecchiature di sollevamento, vale a dire l’ascensore elettrico e idraulico.
Dal punto di vista del rendimento energetico, l’ascensore elettrico a fune ha più energia efficiente del sistema di sollevamento idraulico. Una volta installato l’ascensore idraulico, questo utilizza una considerevole quantità di energia che è sprecata nel riscaldare il fluido idraulico tramite la pressione idraulica.  Alcune installazioni non hanno nemmeno bisogno di refrigeratori separati per raffreddare il fluido per evitare il surriscaldamento. Inoltre, ascensori idraulici non sono usualmente dotati di un contrappeso, pertanto il sollevamento motore deve essere sufficientemente grande per sollevare il carico nominale più il peso morto della cabina. Nell’ascensore elettrico, il peso massimo da sollevare in condizioni normali è solo circa la metà del suo carico nominale. Di conseguenza, i progettisti devono orientarsi nel cercare materiali e sistemi più efficienti energeticamente per impianti ascensoristici e scale mobili.

L’energia è consumata dall’ascensore e dalle scale mobili principalmente con:

  1. Perdite dovute agli attriti sostenute durante il viaggio.
  2. Dinamici che danno perdite in fase di avviamento e arresto.
  3. Il trasferimento potenziale energetico durante il movimento in salita o in discesa.
  4. Rigeneratore di energia o di recupero nel sistema di alimentazione.
  5. L’approccio generale per l’efficienza energetica negli impianti ascensori e scale mobili è
    solo per minimizzare le perdite per attriti e le perdite dinamiche del sistema.

Ci sono molti fattori che influenzano tali perdite per un impianto di ascensore e scale mobili:

Caratteristica delle apparecchiature usate

  1. Il tipo di sistema di controllo (Quadro di Manovra) per azionare il motore e la macchina.
  2. Rivestimento interno della cabina.
  3. Mezzi per ridurre gli attriti nelle parti in movimento (p.es. pattini di guida).
  4. Il tipo di ascensori e scale mobili.
  5. La velocità dell’impianto ascensore / scale mobili.
  6. La puleggia dell’apparecchiatura.

Caratteristiche dei locali

  1. La distribuzione dei locali macchinari.
  2. Il tipo dei locali.
  3. L’altezza dei locali.
  4. Tipo di struttura che mantengono dei locali macchinari.

La configurazione del sistema di sollevamento / scale mobili.

  1. La suddivisione in zone del sistema di sollevamento.
  2. Il combinazione dei componenti di ascensori e scale mobili.
  3. Le strategie per il trasporto verticale.
  4. Il grado di servizio richiesta del sistema.

I maggiori produttori di ascensori che cosa sta facendo?

SCHINDLER

L’azienda leader nel settore ascensori e scale mobili, da oggi, grazie al progetto Schindler energia. Sarà possibile risparmiare sui costi energetici dell’ascensore attraverso la produzione energia pulita. La novità è stata presentata a Firenze rivolta a condomini, hotel e aziende. Va sottolineato che la spesa annua per la corrente elettrica consumata dall’ascensore è superiore al canone annuo per la manutenzione dell’impianto stesso. Al contrario, per chi aderirà al progetto, sarà sufficiente installare pannelli solari fotovoltaici che, accumulano energia dal sole, la trasmetteranno alla rete elettrica. L’ascensore funzionerà proprio grazie a questa energia, pulita e a costo zero. Inoltre non sarà necessario anticipare alcuna somma di denaro. L’investimento necessario per la fornitura e l’installazione dei pannelli solari fotovoltaici potrà essere rimborsato attraverso i contributi statali, che incentivano la produzione di energia pulita. Nello specifico Schindler si impegna ad attuare un uso responsabile delle risorse, limitando gli effetti che i materiali acquistati e forniti possono avere sull’ambiente lungo il loro ciclo di vita e sostituendoli laddove possibile con materiali eco-compatibili; a proseguire in tutte le sedi il risparmio energetico, riducendo le emissioni di CO2 e i consumi di energia elettrica.

KONE

E’ una tecnologia usata per convertire Energia Meccanica in Energia Elettrica, quando il motore dell’ascensore agisce come generatore. Quando una cabina vuota sale oppure una piena scende. Il contrappeso o la cabina stessa fungono da motore ed il KONE EcoDisc diventa un generatore. Il sistema di rigenerazione recupera l’energia e la converte in elettricità, che può essere usata per esempio per illuminare l’edificio. Si può convertire fino al 25% dell’energia totale utilizzata dall’ascensore.

Funzionamento economico con rigenerazione energetica KONE: Gli ascensori si muovono all’interno del vano sia con cabina piena che vuota. Il consumo energetico è maggiore quando una cabina vuota scende o una piena sale. Quando però una cabina piena scende o una vuota sala è più alta l’energia generata di quella consumata: si crea cosi l’energia di frenatura. Negli impianti a trazione tale energia è dissipata dalle resistenze di frenatura: l’energia viene convertita in calore e si disperde, rendendo spesso necessario l’utilizzo di altra energia per raffreddare o ventilare lo spazio dove le resistenze di frenatura sono posizionate. Con le soluzioni rigenerative KONE per edifici medio-bassi, l’ascensore converte questa energia in elettricità pronta per essere riutilizzata all’interno dell’edificio. Con il motore funzionante da generatore, si converte l’energia di frenatura in corrente elettrica che può essere utilizzata per altre applicazioni all’interno dell’edificio o per muovere altri ascensori. Le interferenze elettromagnetiche e la distorsione armonica sono mantenute ben aldi di sotto dei valori consentiti. L’energia rigenerata, con basse distorsione armoniche è pulita. Fino al 20% dell’elettricità totale utilizzata dell’ascensore può essere recuperato. Il risultato è un ridotto consumo elettrico netto dell’edificio. Si ottengono cosi considerevoli risparmi durante il ciclo di vita dell’impianto.

OTIS

Generare energia pulita, cosi hanno in comune ascensore vuoto che sale ed un ascensore carico che scende?. Una quantità energia in eccesso che, spesso viene dissipata sotto forma di calore. L’azionamento ReGen trasforma questa energia in elettricità e la restituisce alla rete elettrica dell’edificio per il riutilizzo da parte di altre utenze come ad esempio l’illuminazione. Produce energia pulita.

GeN2 Comfort può essere equipaggiato con il drive ReGen, una nuova tecnologia efficiente dal punto di vista energetico che può fornire risparmi fino al 75% rispetto ai sistemi di ascensori convenzionali. (idraulico). Quando la cabina è molto carica, viene utilizzata la gravità per effettuare la corsa in discesa, consentendo alla macchina di produrre invece di consumare energia, proprio come un generatore. Lo stesso si verifica quando una cabina vuota o poco carica effettua la sua corsa in salita; il contrappeso è più pesante e si muove in discesa per effetto della gravità, generando quindi energia. ReGen Drive, esclusivo di OTIS, è in grado di utilizzare questa energia e di metterla a disposizione della rete elettrica dell’edificio, dove può essere usata per alimentare altri componenti elettrici.

ThyssenKrupp Elevator

La ThyssenKrupp Elevator ha avviato a partire dallo scorso marzo in Germania, la commercializzazione di un ascensore che sfrutta tutta l’energia passiva in decelerazione o in frenata, reimmettendola nel circuito con un recupero di elettricità del 30% , sebbene sia ancora prematuro stabilirne la data di immissione nel mercato, è intenzionata attraverso la sua divisione italiana a lanciare questo tipo di ascensore ecologico nel nostro paese.  E’ di un’ azienda nostrana la ECO SUN POWER invece il brevetto ERS (Energy Retrive System) . Ovvero un sistema in grado di recuperare e immagazzinare l’energia cinetica provocata dal movimento di salita e di discesa dell’elevatore e utilizzarla per alimentare luci delle scale, apertura porta,citofoni e altro che nell’ambito di un condominio funzioni elettronicamente.

Delbo S.P.A.

DB-EcoGen energia dal sole all’ascensore o scala mobili

Fig.17 DB-EcoGen un tipico sistema generatore fotovoltaico collegata alla rete di ascensori

Una soluzione per ogni situazione: energia dal sole. Il solare fotovoltaico è una tecnologia. Tale tecnologia consente la trasformazione diretta dell’energia solare in energia elettrica. Il dispositivo base è “la cella fotovoltaica” che consiste in una piccola lastra di materiale semiconduttore (quasi sempre silicio) che trattata nel modo adatto, crea differenza di potenziale tra la superficie superiore (-) e inferiore (+). La radiazione solare che colpisce la cella mette in movimento gli elettroni interni al materiale, i quali si spostano dalla parte negativa a quella positiva.  Tale movimento genera corrente continua. Le celle vengono collegate tra loro e rivestite in maniera da formare delle superfici più grandi dette “moduli”.  I moduli fotovoltaici a loro volta vengono connessi tra loro a formare il “Generatore Fotovoltaico”, in grado di generare consistenti l’energia elettrica così prodotta dal generatore Fotovoltaico durante le ore del giorno deve essere accumulata per poi poter essere utilizzata nelle ore notturne.

Gli impianti Fotovoltaici si distinguono in due principali categorie secondo il tipo di accumulo utilizzato

  1. Negli impianti Fotovoltaici dove non è presente la rete elettrica (campagne isolate, zone montane e impervie) l’accumulo si fa tramite l’utilizzo di Batterie: impianti Fotovoltaici ad isola
  2. Negli impianti di città e di aree urbane la corrente continua prodotta è convertita in corrente alternata (tramite un inverter) e poi immessa nella rete elettrica. In questo modo la corrente può essere prelevata nel momento del bisogno ed è la rete stessa che funziona da accumulatore: impianti Fotovoltaici in rete. Questa tipologia può essere usata per alimentare ascensori, scale mobili e tappeti mobili. Sarà possibile risparmiare sui costi energetici dell’ascensore attraverso la produzione di energia pulita. L’ascensore funzionerà proprio grazie a questa energia, pulita e a costo zero.

DB-REGen recupero energia

Fig.18 DB-REGen un tipico sistema recupero energia connesso alla rete di distribuzione

L’efficienza del motore ha un effetto rilevante sull’efficienza energetica. Energia elettrica è consumata direttamente dal sistema di azionamento (Quadro di manovra) e del motore. In questo modo il motore è in grado di convertire l’energia elettrica in energia cinetica. La storia dello sviluppo tecnologico è cambiata abbastanza per delle apparecchiature di un ascensore specialmente i motori.

Alcuni di questi motori erano/è nel sistema ascensoristica:

  • Motori DC con Generatore (MDC-G).
  • Motori DC con regolatore a stato solido (DC SS).
  • Motori AC 1 o 2 velocità.
  • Motori  AC con regolatore di tensione variabile (ACVV).
  • Motori AC con controllore tensione e frequenza variabile (ACVVVF).

Tra i sistemi di azionamento di cui sopra, MDC-G ha la più bassa efficienza a causa della grande perdita di energia nel motore e generatore, che converte l’energia elettrica in energia meccanica e infine di nuovo in energia elettrica. Un altro motivo per la scarsa efficienza del convertitore motore MDC-G è che il motore deve essere tenuto in funzione quando l’ascensore è inattivo.

Infrared picture of running electric motor (Source: Future Energy Solutions, 2009)

Allo stesso modo, anche motori AC a 1 o 2 velocità sono considerati meno efficienti energeticamente. Questi motori a uno o due velocità solitamente, specialmente in fase di accelerazione e decelerazione, consumano energia elettrica 4 o 6 volte più del normale che è dissipata in seguito ad un surriscaldamento nell’avvolgimento del motore. Il riduttore ed il volano in ferro/ghisa contribuiscono alla scarsa efficienza del sistema.

Combinando un certo tipo di motore e un certo tipo di sistema di controllo si possono ottenere consistenti riduzioni per quanto riguardante il consumo energetico dell’ascensore rispetto al vecchio ascensore oleodinamico. Per esempio una soluzione rivoluzionaria consiste nel utilizzo del motore a magneti permanenti senza riduttore(GEARLESS). Questa soluzione aumenta l’efficienza energetica di 40% rispetto il tradizionale impianto a trazione e di 60% rispetto all’impianto idraulico.

Oggi l’energia elettrica sta diventando sempre di più un bene prezioso ed è quindi essenziale che la maggior parte possibile di questa energia venga riciclata facendola ritornare verso la rete di alimentazione – un processo noto come recupero. Tuttavia le resistenze di frenatura possono essere ancora richieste come sistema di riserva quando la rete di alimentazione non è in grado di ricevere la potenza recuperata, come nel caso di assenza di corrente, livelli di tensione incompatibili o situazioni critiche per la sicurezza.

Con l’introduzione delle nuove disposizioni comunitarie quali la Direttiva Europea EuP 2005/32/EC (Eco design of Energy-using Products) è responsabilità dei progettisti e dei costruttori assicurare che i prodotti siano ad efficienza energetica.

Fig.19 un ciclo di consumo di un ascensore. Energia immagazzinata è recuperata.

DB-REGen è un convertitore rigenerativo (convertitore a recupero di energia) come mostrata nella figura.14. Energia cinetica immagazzinata nelle masse in movimento viene recuperata.

Un esempio più concreto è stato fatto su un impianto ascensore che ha seguente caratteristica;

Ascensore ha portata: 1200kg

Capienza: 16 persone

Taglia: 2:1

Vana corsa: 45m

Motore : Wittur Magneti Permanenti (Gearless),

Poli: 22,

Potenza: 17,6 kW,

Corrente Nominale = 43Amper,

Giri Rpm= 153,

Diametro della puleggia: 400mm

In un’ora movimento dell’ascensore consuma potenza attiva: 13,8kW

In decelerazione energia recuperata: 6,2kW. Questo vuol dire 45% di energia è recuperata.

Armoniche THD=8,6%,

Fattore di potenza e efficienza =0,97%

Totale consumo energia dell’ascensore in 8 ore: 110,4kW ,

Energia recuperata in 8 ore=49,6kW

Il costo annuale dell’energia recuperata : 49,6 x 0,24 x 360 = €. 4.285,44

Energia recuperato in un anno : 49,6 x 360=17.856kW

Il costo annuale dell’energia consumata : 110,4 x 0,24 x 360=€. 9.538,56

Energia totale consumata in un anno=110,4 x 360= 39.744

Riduzione emissione CO2 al atmosfera 17.856 x 0,57kg= 10177kg/anno

DB-REGen come mostrato nella figura.18 composta di quattro componenti principali che sono collegati tra la rete elettrica e il convertitore, che è collegato al carico, collegabili a motori asincroni AC1-2 velocità o motori sincroni (magneti permanenti) in questo caso un motore asincrono. Un inverter back-to-back è stato scelto per recuperare energia verso la rete. Connessione alla rete di alimentazione pubblica attraverso un normale filtro EMC per la rimozione dei disturbi condotti, Resistori di precarica che vengono connessi al circuito quando l’inverter viene inizialmente messo in tensione, per ridurre i picchi di corrente e proteggere i condensatori del DC link durante la carica, Filtro per la rimozione delle frequenze armoniche nell’onda sinusoidale di corrente quando la potenza viene recuperata dal carico verso la rete di distribuzione. Reattore BOOST separato che eleva il valore della tensione del DC link, consentendo così alla corrente di scorrere verso la rete di distribuzione.

DB-StByGen produzione energia standby

Fig.20 DB-StByGen un tipico sistema alimentazione del quadro manovra e accessori dell’ascensore

Gli sviluppi nell’ambito della tecnologia microelettronica hanno anche iniziato ad essere utilizzati negli impianti ascensoristici e i sistemi di controllo Quadro di Manovra a relè sono stati abbandonati e sostituiti con Quadro di Manovra con controllo elettronici. I vantaggi derivati dal sistema di controllo elettronico hanno fatto trascurare il maggior utilizzo di energia durante lo stand-by. Con l’inizio dell’uso di sistemi di blocco delle porte e di azionamenti a velocità variabile, che sono stati sviluppati in periodi successivi, unitamente ai pulsanti illuminati, display all’interno e all’esterno della cabina sistemi di avviso e sicurezza e altri impianti elettronici simili per ascensori, i requisiti di energia durante lo stand-by sono aumentati per poter mantenere attivi tutti questi sistemi. Parallelamente motori per ascensori a una velocità o doppia velocità, che erano intensamente utilizzati nei periodi precedenti, hanno lasciato il posto ai sistemi di azionamento VVVF. Con l’uso di  sistemi MRL, il riduttore dell’argano è eliminato, la dimensione del motore ridotta, con i motori magneti permanenti il confort di viaggio risulta aumentato e il consumo energetico ridotto fino a 50% rispetto agli ascensori a trazione tradizionali. Questa applicazione è utilizzata anche come alternativa efficiente a livello energetico. Sebbene un ulteriore consumo di energia con gli inverter si sia verificato con consumo elettrico complessivo degli ascensori, le unità di azionamento con inverter sono state presentate come una soluzione energetica efficiente per tutti.. Questi sistemi sono stati poi imposti ai consumatori come uniche soluzioni efficienti a livello energetico indipendentemente dall’uso dell’ascensore. Poi, una nuova strategia di mercato ha sostenuto con discorsi impernianti sull’ecologia un aumento di vendite di unità ascensoristiche con inverter.

E’ stato sostenuto in una ricerca sostenuta dalla Swiss Agency for Energy Efficiency(SAFE) su 33 diversi ascensori, che la quantità di energia consumata dagli ascensori in modalità stand-by ha raggiunto l’80% circa del consumo totale di energia. Nella ricerca SAFE, viene anche indicato che su ascensori molto utilizzati le soluzioni idrauliche con inverter hanno la stessa efficienza energetica degli MRL elettrici. La stessa conclusione è stata dedotta da Leeds nella sua tesi MSc. Questi risultati non supportano una conclusione generale che indica che gli ascensori idraulici consumano più energia degli MRL elettrici.

Nello studio di Leeds si stabilisce anche che negli ascensori con scarso utilizzo, l’uso di inverter aumenta il consumo di energia durante lo stand-by e quindi, i tradizionali ascensori idraulici restano ancora una buona scelta. È anche stato notato che se un ascensore resta in modalità stand-by per l’80%, l’inverter consuma una quantità di energia pari a 222 kWh/ascensore per anno. Ciò significa che su ascensori di scarso uso, il consumo di energia aumenterebbe nonostante l’uso delle più recenti tecnologie ascensoristiche che mirano l’efficienza energetica. Un altro esempio simile potrebbe essere gli impianti idraulici con accumulatori. Nonostante questi sistemi non siano usati di frequente a causa dei costi iniziali, viene indicato che il sistema consumerebbe più energia in caso questi tipi di ascensori vengano usati continuamente con bassi carichi. Gli usi che influiscono sul consumo di energia in stand-by sono illustrati nella fig. 20. Come si può notare l’illuminazione in cabina sempre accesa e il sistema di chiusura delle porte indica i massimi utilizzi. Questi sono seguiti dal quadro di manovra(Q.d.M) e dall’inverter.

DB-StByGen produce energia elettrica da pannelli solari e converte da corrente continua in corrente alternata e nello stesso momento carica le batterie a tampone per usarla la sera con un’autonomia di minime due ore. In più con Intelligent Controller si spegne totalmente l’alimentazione del QdM (modalità sleep-mode). Appena arriva, una chiamata o una apertura/chiusura porta il funzionamento dalla fotocellula riceve un segnale di wake-up e rialimenta il Q.d.M.

DB-StByGen è un kit composto da n°2 modulo fotovoltaici, n°2 batteria a tampone, n°1 Intelligent controller e n°1 convertitore che può alimentare il Quadro di Manovra con autonomia minime 14 ore.  Si può usare su qualsiasi tipo di ascensore idraulico, elettrico, MRL, scale mobili e tappeti mobili. Se un ascensore consuma energia standby 1,8kWh  in un anno consumerebbe 1,8 x 24 x 360=15.552 kWh e Il condominio pagherebbe in un anno : 15.552 x 0,24 = €.3732,48

Usandosi DB-StByGen si risparmia costo dell’energia consumata in standby e si riduce emissione CO2 al atmosfera ogni anno 15.552 x 0,57kg= 8864.64kg/anno


DB-6REGen recupero energia multiplex

Fig.21 DB-6REGen un tipico sistema recupero energia multiplex collegamento parallelo DC Link

DB-6REGen è un altro modo per recuperare energia elettrica può essere utilizzato con i sistemi multi drive. Il collegamento in parallelo dei DC link di più drive consente di alimentare un PWM converter, il cui motore è in trazione per utilizzare l’energia di frenatura/rigenerata proveniente da un altro drive. Ciò aumenta l’efficienza del sistema poiché non tutta l’energia recuperata viene sprecata in calore generato dalle resistenze di frenatura e viene prelevata meno energia dalla rete di alimentazione. Ciò può risultare particolarmente vantaggioso se si sta utilizzando per gli impianti Duplex, Triplex, … Sesduplex. Molti sistemi Bus DC vengono utilizzati in applicazioni servo-drive a elevate prestazioni dove sostanziali quantità di energia vengono utilizzate in accelerazione e in frenatura dai drive.

  • Il gruppo di varistori in ingresso fornisce protezione contro le sovratensioni fase-fase e fase-terra.
  • L’utilizzo di un convertitore di ingresso bulk è preferito se l’installazione richiede che vengano collegati insieme drive di differenti potenze.
  • Un condensatore ad alta tensione in polipropilene dovrebbe essere inserito tra i terminali del modulo raddrizzatore perché ciò aiuta a ridurre i picchi di tensione di commutazione inversa e può anche fornire una via alle correnti di disturbo RFI nelle applicazioni dove vi sono lunghi percorsi cavi.
  • Le induttanze dei DC link dei drive standard tendono a non essere in funzione se il drive è alimentato con tensione DC e quindi è necessario avere una induttanza esterna di valore adatto per tutti i drive collegati al DC link.
  • Suddividendo in modo uguale l’induttanza tra la linea positiva e la linea negativa del DC link, può fornire una certa impedenza per limitare le correnti di guasto se compare un guasto a terra nella linea positiva o nella linea negativa del DC link.
  • L’induttanza del DC link dovrebbe essere scelta con un valore tale da mantenere costante in modo ragionevole la costante di tempo del DC link.
  • Il Bus DC è collegato a tutti gli inverter.
  • La limitazione della corrente di inserzione non è richiesta se ogni singolo drive ha il proprio circuito di avviamento graduale (resistore di limitazione e relais/contatti) in funzione fino a quando la tensione del DC link non raggiunge il livello corretto.
  • Può essere ancora necessario avere un resistore per requisiti di frenatura a prova di guasto.

DB-SM-Gen recupero energia per scale mobili.

Fig.22 DB-SM-Gen un tipico sistema recupero energia per scale mobili

Questi tipi di motori elettrici AC-1 ,AC-2 o VVVF sono usati anche per scale mobili e tappeti mobili nei quali un sistema di azionamento (quadro di manovra) muove gradini e corrimano. Altri elementi che li compongono oltre all’unità di azionamento sono gradini, sensori, freni e catena. Le scale mobili in genere viaggiano ad una velocità di circa 0,5 m /s  che è abbastanza veloce per fornire un rapido spostamento senza trascurare il comfort e la sicurezza. Scale mobili e tappeti mobili sono utilizzati in particolar modo nei centri commerciali, negli aeroporti e nelle metro e il loro sistema di azionamento del motore è in esecuzione tutto il tempo senza tener conto della condizione di carico delle scale o tappeti mobili. Così l’elettricità è continuamente consumata anche quando non ci sono passeggeri su di esse. Molta è quindi l’energia sprecata se il numero dei passeggeri è ampiamente fluttuante come ad esempio nelle stazioni, centri commerciali e luoghi come trasporti pubblici e metro.

Come si può risparmiare o recuperare energia elettrica se una scala mobile rimane in funziona continuamente anche quando non ci sono passeggeri su di esse?

Prima di tutto se la scala mobile ha il motore AC 1 o 2 velocità  deve essere controllato da un quadro di manovra con VVVF. Energia può essere salvata se la velocità del motore può essere regolata in base alla frequenza di trasporto di passeggeri. Ciò può essere ottenuto tecnicamente mediante l’uso dei sensori di scansione o fotocellule a barriere per il controllo dei passeggeri e Intelligent Controller che gestisce l’inverter per regolare la velocità del motore. La lenta velocità è semplicemente per indicare che la scala mobile è in funzione. Una volta che i passeggeri salgono una zona d’imbarco, la velocità della scala riprende alla normalità prima che i passeggeri effettivamente salgano a bordo della scala mobile o dei tappeti mobili. Con intelligent controller regolando la velocità della scala mobile con la frequenza di passeggeri si può raggiungere un risparmio energetico di 30%. Se un azionamento avviene con motore AC1-2  viene usato un inverter VVVF e si può  raggiungere a un risparmio fino a 45%.

Il recupero dell’energia elettrica da una scala mobile avviene tramite la trasformazione di l’energia elettrica in energia potenziale. Quando i passeggeri vengono trasportati da un piano superiore a inferiore il motore si comporta come un generatore e l’energia in eccesso può essere convertita in calore utilizzando resistenze di frenatura dinamica o può essere immessa nella rete elettrica pubblica di distribuzione, cosa che ovviamente risulta più soddisfacente se i costi addizionali di un sistema di azionamento più sofisticato possono essere giustificati per l’applicazione.

Con DB-SM-Gen recupera energia mentre in funzione di quella immessa dalla scala mobile e che mette in rete. L’alimentazione del quadro di manovra avviene direttamente dal DB-StByGen.

DB-StByGen produce energia elettrica da pannelli solari e converte da corrente continua a corrente alternata è garantita minimo 14 ore autonomia grazie a Intelligent controller che gestisce sia un funzionamento della scala mobile e sia una energia recuperata. In più con Intelligent Controller si spegne totalmente alimentazione del QdM, appena arriva un segnale da un sensore o da fotocellula rialimenta il sistema è si risparmia il 69% di energia da una scala mobile.

 

DB-Hydro-Gen recupero energia per ascensori idraulici.

Fig.23 DB-Hydro-Gen un tipico sistema recupero energia per ascensori idraulico

Gli ascensori idraulici in genere non hanno un contrappeso, sono le più inefficienti, a volte consumano tre volte più dell’energia degli ascensori elettrici. L’energia è dissipata in calore quando va in discesa. Ascensori idraulici viaggiano a velocità basse, tipicamente inferiori a 1 m / s. La corsa massima per questo tipo d’impianti è di circa 20 m. Ciò è dovuto al fatto che all’aumentare altezza di viaggio, pistoni di diametro maggiore devono essere utilizzati per resistere alle forze maggiori d’instabilità.  Questo aumenta i costi delle attrezzature e rende gli impianti di uso idraulico una scelta meno allettante. Oltre al basso costo iniziale, gli ascensori idraulici presentano alcuni vantaggi rispetto ad impianti a fune, vale a dire:
• L’installazione è molto semplice e veloce.
• Lo spazio occupato dalle apparecchiature, come controlli (quadro di manovra), motore(pompa) è piccolo e, pertanto, la sala macchine diventa inutile. Queste parti sono normalmente ubicate in aree a basso costo dell’edificio, come scantinati o sotto le scale.

• Le unità convenzionali idrauliche non hanno contrappesi, permette una vana corsa più stretta. L’assenza di contrappesi diminuisce anche il carico sulla struttura dell’edificio.
• Il carico è trasferito al terreno e non alla struttura dell’edificio che si traduce in minori esigenze costruttive e costi.
• Procedure di emergenza in impianti idraulici sono relativamente semplici. La macchina può essere abbassato per mezzo di una valvola ad azionamento manuale di emergenza. Analogamente, una pompa a mano può essere utilizzato per sollevare la macchina in caso di mancanza di corrente o un guasto di controllo.
Alcuni degli svantaggi di ascensori idraulici convenzionali sono:
• il consumo di energia ad alta poiché l’intero peso della cabina deve essere sollevato.
• Richiesta elevata potenza elettrica e l’alimentazione quando si sposta in salita
• il numero di avviamenti orari sono limitati e la velocità di funzionamento è lenta.
• Poiché le modifiche di viscosità dell’olio si cambiano con l’aumento della temperatura o con la sua diminuzione a volte necessaria per mantenere la qualità e le prestazioni dell’olio deveno essere riscaldati o raffreddati.

Con DB-Hydro-Gen si può risparmiare totale energia consumata in Standby e con l’alimentazione del Quadro di Manovra anche in funzionamento dell’ascensore.

Esempio: potenza del motore 11kW,velocità del’impianto 1m/s,  corsa giornaliero 150, TP (partenza + chiusura porta + lunghezza corsa + arrivo +apertura porta) è 9 secondi, per 360 giorni

E= 1,7 x 11 x 150 x 9 / 3600 = 7,05 kWh/gg

Eanno= 7,05 x 360 = 2524,5 kWh/anno

Estand-by= 1,6 x 24 x 360 = 13824 kWh/anno  emissione CO2=7879.68kg/anno

Etot=16348 kWh/anno

Costo annuale standby: 0,24 x 13824 = €.3317,70

Un totale di risparmio energia annuale con DB-Hydro-Gen è 85% e risparmio soldi annale di €.3317,70

Considerazioni per il progetto Recupero energia

  1. Quando viene utilizzato un sistema a recupero di energia si devono prendere particolari precauzioni per essere certi che la qualità della potenza rigenerata sia di sufficiente qualità per essere accettata dalla rete e che la rete sia completamente protetta da corto circuiti e disturbi.
  2. I valori di capacità dei condensatori per la rimozione delle armoniche devono essere attentamente calcolati per assicurarsi che unitamente al trasformatore di distribuzione i condensatori non creino un circuito risonante.
  3. Il tipo di drive a frequenza variabile VVVF e l’hardware( componenti elettrici ed elettronici), possono influenzare la scelta dei componenti dei filtri e ciascuno dei punti seguenti deve essere preso in attenta considerazione:
  • il tipo di modulazione e il fattore di modulazione del drive
  • la frequenza di commutazione per la rigenerazione
  • l’impedenza del drive e della rete di alimentazione
  • la lunghezza dei cavi
  • caratteristiche speciali del drive (circuiti per elevare la tensione del DC link)
  • E’ anche importante ricordare che la rete di distribuzione elettrica può non sempre essere libera di accettare energia elettrica rigenerata, a causa di interruzioni di corrente non programmati o di altri problemi imprevisti. Quindi una resistenza di frenatura sarà quasi certamente richiesta per la frenatura dinamica di riserva o per situazioni di emergenza.

Conclusioni e raccomandazioni
Ci sono attualmente più di 4,8 milioni di ascensori installati nella UE-27 e, ogni anno, se ne aggiungono 115.000 nuovi.

Impianti di ascensori consumano 18 TWh di energia elettrica che corrisponde al 0,7% del consumo totale di elettricità europea. In aggiunta, ci sono circa 75 mila scale mobili e tappeti mobili e ogni anno installano circa 3.500 nuove.

Monitorate 81 installazioni in tutta Europa: 74 ascensori e 7 scale mobili. L’obiettivo principale di questo monitoraggio è stato quello di creare un data base per formulare stime valide dell’energia consumata da ascensori e scale mobili. Per questo scopo una metodologia di monitoraggio è stata sviluppata in conformità a precedenti lavori effettuati da organismi internazionali di normalizzazione e di altre istituzioni competenti. I risultati di monitoraggio in evidenza l’importanza relativa di consumo standby, in cui alcune installazioni può essere il 90% del consumo globale di energia elettrica dell’ascensore.  Il percentuale di standby per il consumo complessivo è fortemente influenzato dal modello di utilizzo. Questo spiega che la percentuale stimata di standby al consumo elettrico complessivo d’impianti nel settore residenziale è dominante (68%), mentre nel settore terziario che rappresenta 41%.

Questi modelli di utilizzo contribuiscono anche a spiegare i seguenti effetti: gli ascensori nel settore residenziale, pur essendo la maggior parte degli ascensori installati (64% delle unità), sono responsabili solo il 35% o 7 TWh di energia elettrica consumata. Ascensori installati nel settore terziario con un più intenso utilizzo, consumano circa 11 TWh di elettricità all’anno, che corrisponde a circa il 1,5% del energia elettrica consumata in tale settore.
Una valutazione tecnologica è stata fatta e finalizzata alla caratterizzazione dell’esistenti tecnologie, nonché l’identificazione di soluzioni energetiche efficienti emergenti che possono fornire un risparmio di energia elettrica, sia in standby che nella gestione di ascensori e scale mobili. Le più importanti tecnologie chiave individuati sono i seguenti:

  • Efficienti Motori asincroni di alta efficienza(cosfi 0,85) o Motori sincroni a magneti permanenti efficienza (cosfi 0,93);
  • Efficienti pompe di ascensori idraulici
  • Azionamenti efficienti con capacità di rigenerazione in edifici con uso intensivo di ascensore;
  • Efficiente trasmissione e funi;
  • Gestione del traffico è non solo l’efficacia durante il trasporto passeggeri, ma anche l’efficienza energetica
  • Componenti a basso consumi in standby, come gli operatori porte, lampade, ventilatori e display

Gli indicatori di performance delle tecnologie e valutazione, combinate con i risultati di uno studio di mercato la determinazione delle caratteristiche principali dello stock installato e del monitoraggio sono stati utilizzati per fornire una base credibile per la valutazione dei risparmi energetici potenziali.

Utilizzando le migliori tecnologie disponibili produrrebbe un risparmio nei consumi in standby di oltre il 70%. In particolare, le opzioni di illuminazione a risparmio energetico e l’uso di componenti elettronici a bassa potenza di standby (ad esempio i controller e inverter) sono stati trovati a svolgere un ruolo importante in questa riduzione. Disattivare gli apparecchi non essenziali o mettere in una bassissima potenza in modalità “sleep”, per quanto possibile, comporterebbe un risparmio di energia elettrica ancora più grandi.

Il potenziale globale (corsa più standby) il risparmio è stimato essere di 11 TWh, considerando che le migliori tecnologie disponibili sono utilizzati, o fino a 13 TWh se le tecnologie che si stanno sviluppando, ma non ancora ampiamente usato nell’industria degli ascensori vengono applicate. Questi risparmi si traducono in una riduzione delle emissioni di carbonio di circa 4,9 Mtons di CO2eq e 5,8 Mtons di CO2eq, rispettivamente, considerando l’attuale mix di produzione di energia elettrica in Europa.

Per quanto riguarda le scale mobili analisi è giunto ai seguenti risultati: la capacità di regolare automaticamente la velocità della scala mobile alla richiesta dei passeggeri è una soluzione in grado di produrre risparmio energetico. I risultati degli impianti monitorati hanno mostrato che le scale mobili che operano in “velocità ridotta” consumano circa la metà dell’elettricità consumata in modalità di funzionamento normale.
Il consumo di energia elettrica stimato di scale mobili in Europa è relativamente modesto (900 GWh), e una potenziale riduzione di circa 250 GWh (30%) potrebbe essere fattibile se tutte le scale mobili installate sarebbero dotate di controlli di velocità automatici e con modalità a basso consumo in standby.
Tuttavia, prima che queste potenzialità possono essere realizzate alcune barriere nel mercato devono essere superati che sono presenti oggi sul mercato. In una fase successiva, gli ostacoli più significativi sono stati identificati, così come le strategie e le misure possibili per superare tali ostacoli. I principali ostacoli individuati sono i seguenti:

  • Mancanza di informazione e sensibilizzazione del consumo effettivo di energia elettrica di ascensore e sistemi di scale mobili;
  • Mancanza di informazione e sensibilizzazione delle tecnologie ad alta efficienza energetica presenti sul mercato;
  • Basso stato di conoscenze sull’efficienza economica delle misure tecnologiche;
  • Incentivi divise tra i contraenti generali, i proprietari degli impianti così come quelli pagare per il consumo energetico degli impianti.
  • I principali ostacoli possono essere affrontati con una combinazione delle seguenti strategie:
  • Sensibilizzazione attraverso campagne e la fornitura di materiale informativo per i soggetti interessati, quali i materiali di diffusione principale (disponibile online all’indirizzo http://www.e4project.eu) sviluppati in questo progetto:
  1. “Opzioni per migliorare l’efficienza energetica degli elevatori”
  2. “Energy Efficient Ascensori e scale mobili – valutazione tecnologica”
  3. “Gli ostacoli e le strategie per promuovere efficienza energetica e tecnologie di sollevamento scale mobili”
  4. “Linee guida per i nuovi impianti di elevatori e di adeguamento”
  5. “Linee guida sugli appalti pubblici Edifici per ascensori e scale mobili”

Agenzie per l’energia nazionale possono svolgere un ruolo importante per migliorare la consapevolezza verso la selezione e il corretto funzionamento di efficienza energetica e sistemi di sollevamento e scale mobili.

L’attuazione di una norma armonizzata per la misurazione e la previsione del consumo di elettricità per ascensori e scale mobili è basata sul precedente lavoro internazionale e sulla metodologia sviluppata in questo progetto.

  • L’inserimento di ascensori e scale mobili in una futura versione riveduta della direttiva EPBD, fornire un incentivo per utilizzare tecnologie ad alta efficienza energetica, sia negli edifici nuovi che in retrofit (ammodernamento).
  • Attuazione delle etichette energetiche simili a quelli già in uso in alcuni paesi europei, che forniscono informazioni facilmente accessibili e comprensibili, per gli acquirenti e agli specialisti di ascensori e scale mobili, sistemi a supporto dei processi decisionali.

Gli indicatori minimi di rendimento energetico da definirsi in stretta collaborazione con i produttori di ascensore e scale mobili (ad esempio, consumo massimo di attesa per tutti i sistemi e massimo consumo specifico per i non-installazioni residenziali ad alto traffico).

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