Indici di efficienza energetica delle elettropompe nei sistemi idropotabili

È sempre maggiore l’attenzione al contenimento dei consumi dei dispositivi e dei processi industriali che fanno largo impiego di energia. Nell’ambito del convogliamento dell’acqua, qualunque sia l’impiego della stessa -potabile, industriale, irriguo, drenaggio- sono utilizzati impianti di sollevamento che consumano grandi quantità di energia, che per le prime due forme d’impiego ammontano al 2-3% del consumo mondiale di elettricità.

La comunità europea ha emanato alcune direttive volte a ridurre i consumi dei prodotti più energivori, sia attraverso la sostituzione di modelli a minore rendimento con altri più performanti, sia tramite una migliore integrazione dei prodotti all’interno del sistema in cui vengono utilizzati. Nel caso delle elettropompe, nell’applicazione delle direttive europee le commissioni tecniche dei produttori tendono a spostare progressivamente l’attenzione dei progettisti dalla semplice scelta della macchina idraulica più efficiente, product approach, a quella dell’elettropompa completa di sistema di controllo, estended product approach, fino alle reali condizioni d’impiego dell’elettropompa stessa all’interno della rete idrica, system approach. Questi lavori stanno portando alla progressiva emanazione di normative tecniche specifiche per questi diversi livelli di approfondimento progettuale.

Le maggiori difficoltà concettuali derivano dalla definizione di indici di efficienza energetica che vadano oltre la semplice efficienza idraulica, ma che si riferiscano invece alle effettive condizioni di lavoro dell’elettropompa, sia in condizioni di numero di giri costanti che in condizioni di numero di giri variabile. Queste condizioni di lavoro sono denominate curve di carico e rappresentano la curva di durata delle portate cui si trova a lavorare l’elettropompa all’interno dell’impianto. L’indice di efficienza complessivo dovrà pesare l’energia consumata sulla base della curva di carico in modo da esprimere, attraverso un unico indice, l’efficienza complessiva del gruppo di pompaggio.

Mentre nel product approach viene stabilita una efficienza idraulica minima, denominata MEI (minimum efficiency index), nell’extended product approach si ritiene che le pompe possano essere confrontate in base a questo nuovo indice pesato, denominato EEI (energy efficiency index).

Evidentemente più verosimili sono le curve di carico nelle diverse condizioni d’impiego maggiore più significativo sarà l’EEI come parametro di scelta dell’elettropompa. Al contrario l’impiego in normativa di curve di carico inadeguate potrebbe portare a un’erronea valutazione comparativa.

Nell’ambito di questa tematica sono in corso prove sperimentali sistematiche della efficienza di pompe, motori e variatori di frequenza sulla base di curve di carico di diversa natura, tratte dalla pratica tecnica nell’impiego potabile, industriale e irriguo. Le prove sono condotte presso il laboratorio HELab (Hydro Energy Laboratory) del CESMA (Centro di Servizi Metrologici Avanzati della Università Federico II, con la collaborazione della Caprari S.p.A., della SEEIPE S.p.A e della Elettronica Santerno S.p.A.

La finalità delle prove è valutare la performance delle curve di carico e degli indicatori di efficienza energetica proposti nell’ambito delle commissioni tecniche europee, dal confronto con le più realistiche condizioni d’impiego delle elettropompe.

Se ne è parlato durante il convegno “Efficienza e risparmio energetico dei sistemi idrici” che si è tenuto l’8 e il 9 luglio 2015 presso l’Università degli studi di Trento.
Bibliografia essenziale
Watergy,  http://www.watergy.net/-overview/why.php, 2009
Direttiva 2005/32/EC
Direttiva 2009/125/EC
Regolamento 547/2012/CE – Ecodesign delle pompe per acqua
Standard prEN 16480 – Minimum required efficiency of rotodynamic water pumps (in approvazione)