Motori EC per aumentare l’efficienza energetica

Ci troviamo in un contesto in cui la normativa internazionale punta sempre più sull’efficienza energetica. Il protocollo di Kyoto (COP3) e soprattutto l’accordo di Parigi (COP21),ma anche le successive Conferenze delle Parti fino alla COP29 di Baku, hanno come obiettivo la riduzione delle emissioni di gas serra con obiettivi fissati per il 2035.

Seguendo questi protocolli, l’Unione Europea ha fissato alcuni obiettivi di riduzione del consumo energetico come il “Fit for 55” e il Green Deal UE che prevedono la riduzione delle emissioni del 55% entro il 2030, per poi giungere alla neutralità climatica entro il 2050.

Le direttive europee più importanti: EPBD ed ErP

A livello europeo e per quanto riguarda i prodotti, esistono fondamentalmente due direttive che contengono misure per raggiungere gli obiettivi internazionali: la EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) e la EcoDesign Directive for Energy related Products (ErP). Queste normative promuovono una classificazione energetica delle abitazioni. Pertanto, la classificazione energetica ottenuta in un edificio dipenderà, a sua volta, tra l’altro, dalla classificazione degli elementi installati al suo interno. L’ErP ha iniziato ad essere applicata alcuni anni fa ai prodotti di consumo generici come gli elettrodomestici, per poi estendersi ad altri elementi come le unità di ventilazione.

Le tendenze indicano uno scenario in cui è necessario un netto aumento del risparmio energetico in tutti i settori, in cui la ventilazione non è più facoltativa e quindi influisce direttamente su questo aspetto. Va tenuto presente che circa il 30% dell’energia consumata da un edificio in Europa è destinata alla ventilazione e che il consumo energetico di un ventilatore dipende direttamente dal tipo di motore al suo interno.

Che cos’è un motore EC e in che cosa si differenzia da un motore AC?

Per quanto riguarda la tensione di alimentazione, esistono due tipi di motori sul mercato:

• Motori a tensione alternata (AC): sono caratterizzati dalla loro flessibilità d’uso, ma presentano uno svantaggio in termini di efficienza.
• Motori a tensione continua (DC): hanno un’elevata efficienza, ma si tratta di un tipo di tensione non convenzionale a livello domestico e terziario.

I motori noti come EC combinano parte di entrambe le tipologie con i rispettivi vantaggi. Da un lato, consentono un’alimentazione alternata facile da ottenere, sia monofase che trifase, e, allo stesso tempo, l’alta efficienza di un motore DC grazie alla rettifica della tensione al suo interno.

A livello strutturale esistono differenze significative tra un motore AC e un motore EC. Prendendo come base un motore a rotore esterno per fare un confronto, le principali differenze sono:

• Incorporazione di una scheda elettronica che svolge sia le funzioni di raddrizzatore della tensione che di controllo del motore.
• Il rotore esterno incorpora dei magneti permanenti.

Il risultato è un motore con alimentazione standard ma con un’elevata efficienza energetica. Inoltre, è incorporato di default un modulo elettronico di controllo che consente sia la regolazione manuale che quella automatica tramite l’ingresso di un segnale analogico (0-10V o 4-20mA) proveniente da un sensore o da un dispositivo simile.

Differenze tra motori AC ed EC

Esistono diverse differenze in termini di progettazione dei motori e tecnologia utilizzata al loro interno:

1. Efficienza. Grazie a come sono progettati, i motori EC hanno un’efficienza fino al 92%, mentre i motori AC raggiungono al massimo un’efficienza del 70-80%.
2. Potenza assorbita. Questo aspetto influisce direttamente sulla bolletta elettrica. A parità di giri, ovvero senza tenere conto della regolazione, un motore EC consuma il 10% in meno rispetto a un motore AC. Inoltre, nella ventilazione la tendenza è di puntare sulla ventilazione su richiesta e, nei casi in cui è necessaria la regolazione, un motore EC può arrivare a risparmiare fino all’80% in più di potenza elettrica assorbita rispetto a un motore AC.
3. Regolazione. Mentre i motori EC sono facilmente regolabili tramite segnale analogico (0-10 V), i motori AC necessitano di regolatori elettronici o autotrasformatori che modulano la tensione alternata 230 V o 400 V. La regolazione di un segnale analogico è semplice e non richiede particolari accorgimenti per quanto riguarda la sezione del cavo. Ciò consente di contenere notevolmente i costi. Al contrario, la regolazione di un motore AC non solo ha un costo maggiore, ma provoca anche un aumento della temperatura all’interno del motore, costringendo a stabilire alcune limitazioni. Questo invece non accade in un motore EC. Va inoltre tenuto presente che anche il range di regolazione non è lo stesso. Con un motore EC è possibile regolare da 0-10 V di segnale analogico, l’equivalente percentuale di 0-100%, mentre in un motore AC la regolazione massima deve essere effettuata tra 80 V-230 V di tensione elettrica (nel caso di alimentazione monofase), ovvero tra il 35% e il 100%. Possiamo quindi concludere che un motore EC non solo consuma meno, ma può anche raggiungere un intervallo di regolazione molto più ampio.
4. Protezioni. L’elettronica incorporata nei ventilatori EC dispone di una serie di protezioni termiche che un motore AC non ha di per sé, ma che devono essere aggiunte all’installazione.

Vantaggi dell’utilizzo dei motori EC nella ventilazione

Tenendo conto di tutti questi aspetti, vediamo alcuni chiari vantaggi nell’utilizzo dei motori EC:

• Conformità ai requisiti energetici. Sebbene un ventilatore con motore AC possa soddisfare i requisiti energetici, con un motore EC il ventilatore soddisfa tali requisiti con maggiore facilità.
• Risparmio energetico. Deriva direttamente da una minore potenza assorbita dalla rete.
• Riduzione della bolletta elettrica. Per lo stesso motivo indicato nel punto precedente, ovvero un motore EC genera un consumo minore, consentendo un risparmio energetico sia in termini di consumo che di denaro.
• Durata del ventilatore. I motori EC non si surriscaldano e funzionano a regimi inferiori rispetto ai motori AC, pertanto hanno una durata maggiore.
• Costo del ciclo di vita. Considerando un ciclo di vita di un ventilatore di 10 anni, le statistiche indicano che l’85% del costo in questi 10 anni corrisponde all’energia consumata dal ventilatore, il 5% all’investimento iniziale e il 10% alla manutenzione del ventilatore affinché funzioni in maniera ottimale. La maggior parte del costo è rappresentata dal consumo, quindi un ventilatore con un motore EC che contribuisce a ridurre i consumi rappresenta un chiaro vantaggio in termini di riduzione dei costi.

Conclusioni

Il tipo di motore installato determina il consumo energetico di un ventilatore e, di conseguenza, il suo costo reale: l’85% del costo di un ciclo di vita di 10 anni corrisponde all’energia consumata. Con un’efficienza fino al 92% e un intervallo di regolazione compreso tra 0 e 100%, il motore EC riduce i consumi e facilita il rispetto dei requisiti energetici introdotti dalle direttive EPBD ed ErP. In un contesto in cui la ventilazione assorbe circa il 30% dell’energia consumata da un edificio in Europa, questa differenza incide direttamente sulla classificazione energetica del progetto.