Rifasamento di impianti elettrici industriali in presenza di fotovoltaico in scambio sul posto/autoconsumo

Rifasamento in presenza di fotovoltaico

Generalità

Ogni impianto elettrico industriale collegato alla rete elettrica preleva energia attiva ed impegna energia reattiva, tipicamente di tipo induttivo. L’aggiunta di una generazione che fornisce tutta o in parte l’ energia attiva richiesta dalle utenze, modifica il prelievo dalla rete elettrica e di conseguenza anche la bolletta.

In particolare, la delibera 180/13 dell’Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas (AEEG) ha regolamentato la distribuzione e la misura dell’energia elettrica. Relativamente al rifasamento, rende obbligatorio per i distributori di energia elettrica l’applicazione di penali in bolletta agli utenti con potenza impegnata >16,5kW che abbiano un consumo di energia reattiva maggiore al 33% di quello di energia attiva. Questa condizione equivale ad imporre un cosφ minimo di 0,95.

Le penali quindi sono applicate in funzione del rapporto tra il consumo di energia reattiva e quello di energia attiva, e non sui valori assoluti.

Perché il fotovoltaico in scambio sul posto/autoconsumo impatta sulle penali per basso cosφ

La penale “scatta” se nel periodo di fatturazione il rapporto tra l’energia reattiva Er e l’energia attiva Ea assorbita dall’impianto supera il valore di 0,33.

Supponiamo che l’impianto elettrico industriale semplificato di figura 1 abbia i consumi tali per cui Er/Ea = 0,33: la bolletta non sarà gravata dalle penali per basso cosφ.

rifasamento e fotovoltaico (1)

Supponiamo ora che a tale impianto venga aggiunto un impianto fotovoltaico di scambio sul posto (figura 2) che eroga, nel mese di fatturazione preso in considerazione, una energia attiva Eafv e supponiamo che tale energia venga totalmente autoconsumata in loco: la bolletta dei consumi si abbasserà, nella componente “energia attiva prelevata dalla rete”, della quantità Eafv ma al contempo compariranno le penali per basso cosφ poiché il rapporto delle energie reattiva e attiva prelevata dalla rete diventa maggiore del valore limite ammesso:

Er/(Ea – Eafv) che sarà maggiore di 0,33 essendo diminuito il denominatore.

Come valutare l’energia scambiata sul posto e la potenza rifasante aggiuntiva necessaria

Non tutta l’energia attiva erogata del fotovoltaico viene scambiata sul posto: la valutazione dell’energia scambiata sul posto deve essere fatta conoscendo le curve di carico dell’impianto elettrico e la curva di generazione del fotovoltaico. Per evitare le penali, bisogna considerare il mese di maggior efficacia dell’impianto fotovoltaico, quello cioè in cui è l’energia autoconsumata è maggiore.

Empiricamente, sfruttando la relazione tra le energie imposta dall’AEEG, è possibile affermare che la potenza rifasante necessaria in un impianto dotato di fotovoltaico in scambio sul posto/autoconsumo, per non incappare nelle penali, è data dalla somma di due addendi:

  • la potenza reattiva che serviva per portare a 0,95 il cosφ dell’impianto prima dell’aggiunta del fotovoltaico;
  • la potenza reattiva pari alla metà del valore di picco dell’impianto fotovoltaico installato.

Un caso particolare si ha quando il fotovoltaico eroga una energia attiva maggiore di quella richiesta dai carichi: in questo caso il rifasamento dovrà fornire tutta la potenza reattiva richiesta dall’impianto (che quindi deve essere misurata).

Problematiche tecniche

Per rifasare correttamente ed efficacemente un impianto elettrico industriale con fv di scambio sul posto/autoconsumo non bisogna fermarsi però alla semplice quantificazione del rifasamento necessario, ma bisogna tenere in considerazione le seguenti problematiche tecniche

  • se l’impianto è alimentato in Mt con trafo dedicato, in presenza di armoniche in corrente, per evitare il rischio di risonanze tra il rifasatore e il trasformatore media/bassa, è bene installare rifasatori con induttanze di blocco armonico. Poiché l’inverter del fotovoltaico introduce una corrente distorta (gli inverter odierni hanno un THDi nominale del 3%), è una precauzione importante, eliminando al contempo eventuali rifasatori/condensatori di rifasamento distribuito
  • se l’impianto è alimentato in bt, è bene installare rifasatori con condensatori robusti, meglio se in carta bimetallizzata (TC10, TC20).
  • Se il fotovoltaico ha una potenza molto inferiore a quella della parte passiva dell’impianto, il TA che permette al rifasatore di monitorare il cosφ dell’impianto, e di operare di conseguenza, deve essere installato a monte della derivazione del fotovoltaico. Il rifasatore deve essere impostato per funzionare su quattro quadranti.
  • Se il fotovoltaico ha una potenza equiparabile a quella della parte passiva dell’impianto, il TA deve essere installato a valle della derivazione del fotovoltaico. Il cos phi target va impostato ad 1, ed il rifasatore deve avere a bordo la potenza sufficiente per raggiungere tale valore. Non è necessario impostare il rifasatore per funzionare su quattro quadranti.