Gli azionamenti a velocità variabile a raffreddamento liquido sono la soluzione perfetta per l’efficienza energetica in condizioni di funzionamento complicate. Dall’industria cartaria al trasporto marittimo: con la tecnologia di ABB, costi e consumi minori, ingombri minimi e performance al top
Articolo pubbliredazionale
(Rinnovabili.it) – Tutti i drives, durante il funzionamento, tendono a scaldarsi e necessitano quindi di un sistema di raffreddamento efficiente per funzionare. Ciò pone una serie di vincoli sia a livello di progettazione che di logistica e manutenzione. Il raffreddamento avviene oggi, nella gran parte delle applicazioni, con l’aria, configurazione che necessita di spazi idonei alla ventilazione, manutenzioni frequenti e non garantiscono efficienze elevate. L’alternativa può essere quella di impiegare inverter con sistemi di rimozione del calore con fluidi liquidi al posto dell’aria. Sono i cosiddetti liquid-cooled drives e offrono vantaggi significativi in termini di compattezza, efficienza e modularità. ABB è in pole position da anni nello sviluppo di questa tecnologia, con decine di casi studio nel settore del trasporto marino e dell’industria, fino ad arrivare alle difficili applicazioni nel mining e nell’Oil&Gas. ABB offre un’ampia gamma di soluzioni come l’ACS880LC, una versione all’avanguardia di inverter che garantisce potenze di quasi il 50% maggiori con gli stessi consumi dei modelli precedenti.
Raffreddamento degli azionamenti: aria vs acqua
Prima di tutto, perché usare l’acqua? Semplice, si tratta di un fluido oltre 23 volte più efficiente nel trasferire calore rispetto all’aria (motivo per cui nei caloriferi di casa viene usata la prima e non la seconda). Nei liquid-cooled drives, il liquido estrae calore dagli inverter e lo dissipa tramite scambiatori con efficienze che possono superare il 98%. Gli azionamenti ABB raffreddati a liquido utilizzano una miscela a base d’acqua, con additivi per evitare corrosione e congelamento.
Non c’è rischio di cortocircuito? Come noto, acqua ed elettricità non vanno mai troppo d’accordo, ma il sistema refrigerante dei drives ACS880LS di ABB opera a flussi e pressioni particolarmente basse e ciò riduce al minimo la probabilità di perdite. Senza contare che il liquido additivato ha una conduttività elettrica molto inferiore a quella dell’acqua pura, minimizzando il rischio di corto o arco elettrico, nella remota ipotesi che qualche goccia di liquido venisse in contatto con i componenti delle linee.
Veniamo ora alle performance. Che differenza c’è tra un sistema raffreddato ad acqua e uno ad aria? Prendiamo un inverter da 6 MW di potenza: la macchina può arrivare a produrre 150 kW di calore di processo durante il suo funzionamento, calore che viene asportato dal fluido, sia esso aria o un liquido. Nel caso dell’aria, per aumentare lo scambio termico, il drive va installato in ambiente ventilato, che può essere predisposto all’umidità, a temperature troppo elevate o eccessivamente basse. Per non parlare della polvere o dei gas corrosivi, fattori da tenere in considerazione, perché spesso presenti nei siti industriali. Insomma, un tradizionale azionamento raffreddato tramite ventilazione potrebbe avere vite utili ridotte per tutte queste ragioni. Nel caso dell’acqua, invece, il calore di processo viene convogliato verso un circuito esterno tramite uno scambiatore e una pompa, per essere eventualmente “riciclato” in altre fasi della produzione. Un sistema raffreddato a liquido necessita anche di manutenzioni meno frequenti, non essendoci filtri e condotti dell’aria da pulire per garantire il flusso di raffreddamento adeguato. I drives della serie ACS880LC a raffreddamento liquido sono realizzati all’interno di una scocca sigillata ermeticamente, eliminando quindi la necessità di prevedere uno spazio extra attorno all’azionamento, condotti dell’aria adiacenti o chiller nello stesso ambiente. In questo modo viene ridotto a zero anche il rischio di esposizione a polveri o detriti, che potrebbero danneggiare il drive.
Tecnologia ABB per una nuova generazione di navi cargo ibride
Una delle applicazioni principali degli inverter della serie LC di ABB è quella marine, dove lo spazio è un fattore cruciale. Sono proprio compattezza ed elevata efficienza a fare dei Multidrives raffreddati a liquido ABB la soluzione ideale per i sistemi di propulsione sulle nuove navi da carico, progettate per ridurre consumi ed emissioni. Un esempio? Il progetto di una nuova cargo finanziato nell’ambito del programma governativo per la sostenibilità del trasporto marittimo in Giappone. La nave, 70 metri per una stazza lorda di 499 tonnellate, è dotata di un sistema di propulsione ibrido basato su tre inverter ACS880LC targati ABB. Si tratta di drives molto adatti all’implementazione marittima, con circuiti isolati e sistemi antivibranti per gestire le oscillazioni a bordo.
I Multidrives ABB garantiscono così un consumo energetico flessibile ed efficiente in condizioni di carico anche molto diverse, e permettono di attuare il peak-shaving, ovvero una gestione efficiente dei picchi di carico. L’inverter consente anche la shore connection, la connessione della nave con la costa. In questo modo, servizi come la climatizzazione, la sicurezza e tutti gli altri impianti che non comprendano la propulsione della nave vengono “coperti” dalla rete elettrica di terra, con i motori diesel che possono rimanere spenti durante l’ormeggio, senza inquinare i porti.
L’industria della carta: efficienza energetica in condizioni di lavoro difficili
Altro comparto che necessita affidabilità e performance di punta è quello della produzione di pasta di legno e carta. IEA avverte che il settore è ancora molto distante dagli obiettivi climatici a emissioni nette zero. Dopo un rallentamento nel periodo della pandemia, gli esperti prevedono una rapida crescita nei prossimi anni, con l’intensità carbonica (la quantità di CO2 emessa per kg di prodotto), che dovrà diminuire per arrivare allo zero netto entro metà secolo. Insomma, l’industria cartaria è un settore energivoro, che deve trovare nuove strategie per ridurre il suo impatto ambientale. Uno degli interventi più semplici e al contempo efficaci è senza dubbio l’applicazione di azionamenti a velocità variabile per gestire velocità e coppia dei motori elettrici impiegati nei processi produttivi. Basti pensare che il risparmio energetico su un motore dotato di inverter può superare il 50%. Mai come in questo caso i siti produttivi impongono problemi concreti, tra umidità, agenti chimici corrosivi e polveri.
Non solo: i macchinari devono garantire un funzionamento continuativo, minimizzando il più possibile i tempi di inattività. È qui che i vantaggi degli inverter raffreddati a liquido diventano fondamentali, con una più elevata durabilità in condizioni di processo difficili e la possibilità di riutilizzare il calore di scarto in altri processi. La versione all’avanguardia di inverter ACS880LC di ABB offre performance simili ai modelli raffreddati ad aria, con il 30% di spazio impiegato e il 40% di peso in meno.
Vuoi saperne di più? Visita la pagina web dedicata: new.abb.com/drives/it/convertitori-di-frequenza-in-bassa-tensione/industrial-drives/acs880-liquid-cooled
