Quando si parla di efficienza energetica in azienda, l’attenzione si concentra spesso sul fotovoltaico, sui sistemi di accumulo o sulla sostituzione delle apparecchiature più energivore. Esistono però interventi meno visibili che possono incidere sul corretto funzionamento dell’infrastruttura elettrica.

Tra questi rientra il rifasamento dell’impianto elettrico, una soluzione utilizzata per compensare l’energia reattiva richiesta da motori, trasformatori e altre apparecchiature presenti soprattutto negli ambienti produttivi, industriali e commerciali.

Il rifasamento non riduce automaticamente l’energia attiva necessaria a far funzionare i macchinari. Consente però di migliorare il fattore di potenza, limitare la circolazione di corrente non direttamente impiegata per produrre lavoro utile e contenere gli eventuali corrispettivi applicati all’energia reattiva.

Per capire se sia realmente necessario, non basta acquistare una batteria di condensatori. Occorre analizzare i carichi, il profilo di utilizzo dell’impianto e le caratteristiche delle apparecchiature presenti.

In sintesi
Il rifasamento è un intervento tecnico che compensa parte dell’energia reattiva assorbita dall’impianto. Può migliorare il fattore di potenza, alleggerire la rete interna e ridurre gli eventuali costi legati a un eccessivo prelievo di energia reattiva.

Che cosa significa rifasare un impianto elettrico

Rifasare un impianto significa compensare l’energia reattiva assorbita da determinate apparecchiature elettriche, in particolare quelle caratterizzate da carichi induttivi.

Questa compensazione viene generalmente ottenuta tramite condensatori, installati singolarmente oppure riuniti in batterie di rifasamento. I condensatori forniscono localmente una parte dell’energia reattiva richiesta dalle utenze, riducendo quella che deve essere prelevata dalla rete.

Lo scopo non è far lavorare meno un motore o ridurne direttamente il consumo di energia attiva. L’obiettivo è rendere più equilibrato il modo in cui la potenza viene richiesta e distribuita all’interno dell’impianto.

Energia attiva, reattiva e apparente: quali sono le differenze

Per comprendere il rifasamento è utile distinguere tre concetti.

Energia attiva

È l’energia effettivamente trasformata in lavoro utile, luce, calore o movimento. È quella impiegata, per esempio, per far funzionare una linea produttiva, illuminare un ambiente o alimentare una resistenza elettrica.

Viene normalmente misurata in kilowattora, kWh.

Energia reattiva

È l’energia che oscilla tra la rete e alcune apparecchiature per creare e mantenere i campi magnetici necessari al loro funzionamento.

È tipica, per esempio, di:

• motori elettrici;
• trasformatori;
• saldatrici;
• compressori;
• gruppi frigoriferi;
• sistemi di climatizzazione;
• alcune tipologie di illuminazione.

Non viene trasformata direttamente in lavoro utile, ma impegna comunque linee, trasformatori e sistemi di distribuzione.

Energia apparente

Rappresenta l’effetto complessivo dell’energia attiva e di quella reattiva sull’impianto. È collegata alla potenza che la rete e i componenti devono essere in grado di gestire.

Un’elevata presenza di energia reattiva può quindi comportare correnti maggiori rispetto a quelle necessarie per fornire la sola potenza attiva.

Che cos’è il fattore di potenza e perché è importante

Il fattore di potenza è un indicatore che permette di valutare quanto efficacemente la potenza assorbita dall’impianto viene trasformata in potenza utile.

Il valore ideale è vicino a 1. Quando si allontana da questo valore, significa che aumenta il peso dell’energia reattiva rispetto a quella attiva.

In termini pratici, un fattore di potenza non adeguato può indicare che la rete interna sta trasportando una corrente superiore a quella strettamente necessaria per alimentare il lavoro effettivo delle apparecchiature.

Questo può contribuire a:

• impegnare maggiormente cavi e trasformatori;
• aumentare le cadute di tensione;
• ridurre la capacità disponibile dell’impianto;
• produrre maggiori perdite per effetto Joule;
• generare corrispettivi per energia reattiva, quando ricorrono le condizioni previste dalla regolazione.

La notazione tecnica impiegata per il fattore di potenza è spesso cosφ, ma per un’azienda il dato importante non è la formula in sé. Conta comprendere se il valore registrato è coerente con le caratteristiche dell’impianto e dei suoi carichi.

Quali apparecchiature possono rendere necessario il rifasamento

Il problema riguarda soprattutto le aziende nelle quali sono presenti molti carichi induttivi.

Tra le situazioni più comuni troviamo:

• reparti con numerosi motori elettrici;
• linee produttive automatizzate;
• compressori e pompe;
• impianti di aspirazione;
• trasformatori;
• saldatrici;
• montacarichi e ascensori;
• gruppi frigoriferi;
• impianti di condizionamento di grandi dimensioni.

Non è però sufficiente rilevare la presenza di uno di questi dispositivi per concludere che serva il rifasamento.

Conta anche:

• quante apparecchiature funzionano contemporaneamente;
• per quanto tempo restano attive;
• quanto varia il carico durante la giornata;
• se i motori lavorano a pieno carico o in condizioni parziali;
• se nell’impianto sono presenti inverter e carichi elettronici;
• se esiste già un sistema di compensazione;
• in quali condizioni si trova il quadro esistente.

Per questo il rifasamento deve partire dall’analisi del funzionamento reale dell’attività, non da una valutazione generica della potenza installata.

Come capire se un’azienda ha bisogno del rifasamento

Il primo elemento da osservare è la bolletta elettrica.

Nelle forniture aziendali possono essere indicati i quantitativi di energia reattiva prelevata e, quando previsto, i relativi corrispettivi. La regolazione riguarda in particolare clienti non domestici con determinate caratteristiche di potenza e connessione; condizioni, soglie e valori economici devono quindi essere verificati sulla documentazione aggiornata e sulla singola fornitura.

La bolletta, tuttavia, fotografa il risultato complessivo e non sempre permette di individuarne la causa.

Tra i segnali da approfondire rientrano:

• presenza ricorrente di energia reattiva fatturata;
• fattore di potenza non adeguato;
• aumento dell’energia reattiva dopo l’installazione di nuovi macchinari;
• ampliamento del reparto produttivo;
• trasformatori o linee fortemente impegnati;
• frequenti variazioni del carico;
• sistema di rifasamento datato o non più coerente con l’impianto;
• condensatori scollegati, deteriorati o non funzionanti.

L’analisi può richiedere misure sull’impianto e la registrazione dei parametri in diversi momenti della giornata. Le curve di carico rilevate dal contatore, disponibili con diversi livelli di dettaglio, possono offrire una prima lettura dell’andamento dei prelievi, ma non sostituiscono le misurazioni tecniche necessarie a progettare il sistema.

Attenzione: la presenza di un costo per energia reattiva non indica automaticamente quale apparecchiatura lo stia generando né quale potenza di rifasamento debba essere installata.

Quali tipi di rifasamento esistono

La soluzione varia in base alla struttura e alle modalità di utilizzo dell’impianto.

Rifasamento individuale

Il condensatore viene installato vicino alla singola apparecchiatura.

Può essere adatto quando un carico importante lavora per molte ore in modo regolare. La compensazione avviene nel punto in cui viene richiesta l’energia reattiva.

Rifasamento per gruppi

La compensazione riguarda un insieme di apparecchiature che funzionano con modalità simili o vengono alimentate dalla stessa area dell’impianto.

Rifasamento centralizzato

Nel rifasamento centralizzato, una batteria di condensatori viene installata in un unico punto dell’impianto, generalmente in prossimità del quadro elettrico generale.

Nei sistemi automatici, un regolatore monitora le variazioni del carico e inserisce o disinserisce progressivamente i diversi gradini di condensatori, mantenendo il fattore di potenza entro valori adeguati alle condizioni operative.

Non esiste una configurazione migliore in assoluto: la scelta dipende dalla distribuzione dei carichi, dai cicli produttivi, dalla contemporaneità di funzionamento delle apparecchiature e dall’architettura complessiva dell’impianto.

Come si dimensiona un sistema di rifasamento

Il dimensionamento non dovrebbe basarsi esclusivamente sulla potenza nominale indicata sulle targhe dei macchinari.

Una valutazione tecnica considera almeno:

• potenza attiva assorbita;
• fattore di potenza iniziale;
• obiettivo di compensazione;
• contemporaneità dei carichi;
• variazioni durante i turni di lavoro;
• presenza di trasformatori;
• armoniche presenti nell’impianto;
• eventuali ampliamenti già programmati;
• caratteristiche del quadro elettrico;
• coordinamento con protezioni e dispositivi esistenti.

Un sistema sottodimensionato potrebbe non compensare in modo sufficiente l’energia reattiva. Un sistema sovradimensionato potrebbe invece produrre una compensazione eccessiva in alcuni momenti, soprattutto quando i carichi diminuiscono.

Nei contesti con andamento variabile, un sistema automatico può inserire progressivamente solo la capacità necessaria. Anche in questo caso, però, numero e potenza dei gradini devono essere scelti sulla base delle misurazioni.

La progettazione deve inoltre verificare:

• ventilazione del quadro;
• temperature di esercizio;
• protezioni;
• sezionamento;
• spazio disponibile;
• accessibilità per la manutenzione;
• compatibilità con l’impianto esistente.

Rifasamento, armoniche e impianti fotovoltaici

Gli impianti aziendali moderni comprendono sempre più spesso inverter, azionamenti elettronici, gruppi di continuità, illuminazione LED e impianti fotovoltaici.

Queste tecnologie possono modificare il comportamento elettrico complessivo e rendono necessaria un’analisi più approfondita prima di intervenire sul rifasamento.

In presenza di armoniche, i condensatori possono essere sottoposti a sollecitazioni anomale. In determinati casi può quindi essere necessario adottare soluzioni specifiche, filtri o sistemi opportunamente progettati.

Questo non significa che fotovoltaico e rifasamento siano incompatibili. Significa che non devono essere considerati come due elementi indipendenti.

Quando viene installato un impianto fotovoltaico, cambia infatti la quantità di energia attiva prelevata dalla rete in determinati momenti della giornata. 

Per questo è importante affiancare alla progettazione anche un corretto monitoraggio dell’impianto fotovoltaico, così da verificare produzione, autoconsumo e comportamento complessivo del sistema. Il rifasamento deve continuare a essere coerente con il nuovo profilo elettrico dell’azienda. 

È quindi opportuno verificare il rifasamento quando:

• viene installato un nuovo impianto fotovoltaico;
• aumenta la potenza dell’impianto esistente;
• vengono aggiunti inverter o nuovi azionamenti;
• cambiano i turni e le modalità di utilizzo dei macchinari;
• si registrano valori anomali di energia reattiva immessa o prelevata.

Controlli e manutenzione del sistema di rifasamento

Una volta installato, il quadro di rifasamento non dovrebbe essere dimenticato.

Condensatori, contattori, ventilazione, protezioni e collegamenti sono soggetti a usura e sollecitazioni. Temperature elevate, polvere, armoniche e cicli frequenti di inserzione possono incidere sulla durata dei componenti.

I controlli possono comprendere:

• verifica visiva del quadro;
• pulizia e controllo della ventilazione;
• verifica del serraggio dei collegamenti;
• controllo dello stato dei condensatori;
• misurazione delle correnti;
• verifica dei gradini;
• controllo del regolatore;
• analisi del fattore di potenza;
• verifica di eventuali surriscaldamenti o deformazioni;
• confronto con i dati registrati in bolletta.

Una manutenzione programmata permette di mantenere efficiente il sistema di rifasamento e, più in generale, contribuisce ad aumentare affidabilità, sicurezza e durata dell’intero impianto elettrico aziendale. 

La frequenza e l’estensione delle verifiche devono essere definite in funzione dell’ambiente, dell’intensità di utilizzo e delle indicazioni dei produttori.

Un quadro presente da anni potrebbe inoltre essere ancora funzionante, ma non più adeguato alla configurazione attuale dell’azienda. Nuovi macchinari, fotovoltaico, ampliamenti o variazioni nei turni possono rendere necessario un nuovo controllo.

Quali vantaggi può offrire il rifasamento a un’azienda

Quando è correttamente progettato, il rifasamento può offrire diversi vantaggi.

Riduzione degli eventuali corrispettivi per energia reattiva

Il primo beneficio visibile può essere la diminuzione dei costi collegati a prelievi eccessivi di energia reattiva, quando applicabili alla specifica fornitura.

È più corretto parlare di corrispettivi che di penali: si tratta infatti di componenti tariffarie regolate, non di una sanzione per un comportamento illecito.

Minore corrente nelle linee

A parità di potenza attiva utilizzata, un fattore di potenza migliore può ridurre la corrente che circola nella rete interna.

Maggiore disponibilità dell’impianto

Ridurre l’impegno di linee e trasformatori può liberare parte della capacità elettrica disponibile, fermo restando che ogni ampliamento deve essere verificato tecnicamente.

Minori perdite e cadute di tensione

Una minore circolazione di corrente reattiva può contribuire a ridurre le perdite nei conduttori e le cadute di tensione.

Gestione più consapevole dei carichi

L’analisi necessaria per dimensionare il rifasamento aiuta anche a comprendere meglio come viene utilizzata l’energia nei diversi reparti.

È però importante non attribuire al rifasamento benefici che non gli appartengono. Non sostituisce:

• la manutenzione dell’impianto;
• la sostituzione di un macchinario inefficiente;
• l’adeguamento di linee sottodimensionate;
• la correzione di squilibri tra le fasi;
• la gestione dei picchi di potenza;
• l’analisi della qualità della tensione.

È uno degli interventi possibili all’interno di una valutazione più ampia dell’impianto elettrico aziendale.

Il rifasamento parte dall’analisi, non dal quadro

Il rifasamento può rappresentare una soluzione utile nei contesti produttivi e commerciali caratterizzati da motori, trasformatori e carichi induttivi. La sua efficacia dipende però dalla capacità di leggere correttamente il funzionamento dell’impianto.

Prima di installare o sostituire una batteria di condensatori è necessario valutare:

• dati della fornitura;
• fattore di potenza;
• andamento dei carichi;
• configurazione della distribuzione;
• presenza di armoniche;
• integrazione con fotovoltaico e inverter;
• condizioni del sistema esistente;
• possibili evoluzioni dell’attività.

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FAQ sul rifasamento dell’impianto elettrico