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I numeri delle perdite elettriche e rifasamento a casa vostra

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Roberto Deboni DMIsr

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Mar 8, 2017, 10:17:18 AM3/8/17
to
Ho notato leggendo che pare ci sia ancora qualche casa con il cavo
montante da 2,5 mmq. E poi ogni tanto salta fuori l'argomento della
potenza reattiva e degli apparecchi che fanno risparmiare.

Ecco qualche calcolo in materia. Supponiamo un appartamento in
condominio e tanto per pigliare i piu', supponiamo si trovi al secondo
piano. Ovviamente i contatori sono nello scantinato, quindi, tra qualche
giravolta nella sala contatori per andare dal contatore al centralino e
poi entrare nel montante, poi circa 10 metri per coprire il dislivello
dal piano scantinato al secondo piano ed infine il percorso dal montante
fino al centralino in appartamento, possiamo immaginare una tratta di 20
metri dal contatore al centralino in casa.

La resistenza elettrica di 20 metri di cavetto di rame e':

2,5 mmq ---> 7,98 ohm/km ---> 7,98 mohm/mt ---> 159,6 mohm (20 mt)
4,0 mmq ---> 4,95 ohm/km ---> 4,95 mohm/mt ---> 99,0 mohm (20 mt)
6,0 mmq ---> 3,30 ohm/km ---> 3,30 mohm/mt ---> 66,0 mohm (20 mt)

Il cavetto da 2,5 mmq e' spacciato per una portata massima di 16 ampere
e quindi in passato e' stato spesso usato per i contratti da 3 kW (che
se il carico e' resistivo, significava a 220V una corrente di 13,6
ampere). Ovviamente l'elettricista "tennico" dimenticava che il valore
da considerare nella scelta di una linea elettrica non e' la portata dei
cavi ma le perdite di energia (che fanno scendere di parecchio la
portata limite, perche' un cavo che si scalda non e' un cavo buono).
Oggi la tensione e' aumentata a 230V, ma anche la potenza prelevabile
(3,3 kW), quindi le cose sono peggiorate (14,3 ampere con carico resistivo).

Tenendo a mente che la potenza attiva e' data dalla relazione:

P = V I cos(fi) ---> I = P / [V cos (fi)] = P / [230 cos (fi)]

consideriamo tre casi di prelievo "continuo", in base a diversi fattori
di potenza, il cos(fi) scritto anche semplicemente cosfi:

cosfi
| 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
------+----------------------------------------
1 kW | 4.3 4.8 5.4 6.2 7.2 ampere
2 kW | 8.7 9.7 10.9 12.4 14.5 ampere
3 kW | 13.0 14.5 16.3 18.6 21.7 ampere

Potete notare come al diminuire del cosfi, a parita' di potenza reale
desiderata, aumenta la corrente necessaria. Per esempio, per fare
passare 3 kW, con un cosfi=0,6 e' necessaria una corrente di 21,7 A (ed
abbiamo superato il limite di portata termica del cavetto da 2,5 mmq).

La perdita sul cavo (che genera calore) vale:

S = R I^2 = R I I (S sta per "spreco")

e per le tre diverse sezioni di cavi (lunghi 20 metri), otteniamo le
seguenti tabelle di perdite (in watt):

cosfi
Cavo 2,5 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
-----------------------------------------------
1 kW | 3.0 3.7 4.7 6.2 8.4 watt
2 kW | 12.1 14.9 18.9 24.6 33.5 watt
3 kW | 27.2 33.5 42.4 55.4 75.4 watt

cosfi
Cavo 4,0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
-----------------------------------------------
1 kW | 1.9 2.3 2.9 3.8 5.2 watt
2 kW | 7.5 9.2 11.7 15.3 20.8 watt
3 kW | 16.8 20.8 26.3 34.4 46.8 watt

cosfi
Cavo 6,0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6
-----------------------------------------------
1 kW | 1.2 1.5 1.9 2.5 3.5 watt
2 kW | 5.0 6.2 7.8 10.2 13.9 watt
3 kW | 11.2 13.9 17.5 22.9 31.2 watt

A seconda del cavo che avete, usate la prima (2,5 mmq), la seconda (4,0
mmq) o la terza tabella (6,0 mmq). Se per esempio avete un cavo da 2,5
mmq e solo un carico resistivo, ad un assorbimento continuo di 1 kW
corrisponde (prima riga, prima colonna, della prima tabella) un valore
di 3 watt di perdita di potenza, ovvero ogni ora 3 W*h se ne vanno in
calore. In un anno sono 8760 ore, quindi 26,4 kW*h/anno. Insomma, come
uno standby. Se avete invece un cavo da 4 mmq, allora la potenza della
perdita e' di 1,9 watt, quindi in un anno generate solo 16,4 kW*h di
calore perso, con un risparmio di circa 10 kW*h. Se pagate la corrente
20 centesimi al kW*h, l'avere un cavo da 4 mmq invece che di 2,5 mmq vi
fa risparmiare 2 euro ogni anno nelle condizioni descritte.

Grosso modo, 20 metri di cavo di rame vi costano 2 euro se si tratta di
2,5 mmq, 3 euro se si tratta di 4 mmq e 4,5 euro se si tratta di 6 mmq.
In altre parole, guardate quanto erano stupidi gli elettricisti che vi
rifilavano un cavo da 2,5 mmq quando aumentando al sezione a 4 mmq
sarebbe costato solo 3-2 = 1 euro in piu'. E per arrivare a 6 mmq
sarebbe bastato aggiungere 4,5 - 2 = 2,5 euro. Oggi le norme CEI tolgono
liberata' di decisione agli elettricisti, quindi sprechi del genere
dovrebbero essere improbabili. Purtroppo per chi ha l'impianto vecchio
con il cavetto da 2,5 mmq, se vuole incrementare, si ha da mettere in
conto l'intervento di un elettricista (costo che non ci sarebbe stato se
da subito l'elettricista avesse scelto una sezione da 6 mmq).

Anche se per fortuna spesso i carichi pesanti sono resistenze elettriche
e quindi tendono a spingere il cosfi verso 1, oggi, tra lampadine
elettroniche e computer e televisori e ricarica cellulari etc. che si
vanno ad aggiungere ai motorini elettrici, abbiamo anche un certo carico
reattivo. Credo che mediamente, con i tipici carichi domestici di una
certa potenza (dal chilowatt in su globale) il cosfi che troverete sia
intorno al 0,9 e quindi potremo limitarci alla seconda colonna delle
tabella di cui sopra. Le altre colonne, fino al cosfi = 0,6
consideratele solo come istruttive di cosa succede se avete un cosfi
troppo basso con carichi elevati (a 3 kW con un cosfi=0,6 su cavo da 2,5
mmq vi trovate un consumo delle perdite di 75W --> 661 kW*h all'anno
buttati dalla finestra !!!). Ma nella realta' pratica in ambito
domestico, prima di tutto e' improbabile che abbiate 3 kW di carico
continuo, e poi che sia tutto cosi' reattivo da scendere, al livello di
3000 watt, ad un cosfi di solo 0,6.

In ogni caso, e' evidente l'importanza di dare un occhiata al cosfi,
almeno una volta all'anno, per verificare che i vostri nuovi acquisti
non vi stiano buttando in zona spreco. Ed in ogni caso, notate come con
il crescere della sezione del cavo, siete "graziati" nel caso di un
cosfi troppo carente. Ad esempio, con un cavo da 6 mmq, il caso peggiore
di 3000W a 0,6 di cosfi vi penalizza con "solo" 273 kW*h. (in confronto
ai 661 kW*h del cavo di 2,5 mmq)

Ma andiamo ad utilizzi piu' "comuni". Prendiamo chi consuma 3000
kW*h/anno. Se i suoi consumi fossero costanti, avrebbe un assorbimento
costante di 3000/8760 = 0,342 kW = 342 watt e non ci sarebbero perdite
elettriche degne di nota neanche con una sezione di solo 2,5 mmq.

Consideriamo l'ipotesi che uno usi lavatrice/phon/ferro da stiro, etc.
in modo tale per cui ogni settimana, cumulativamente per 2 ore in tutto,
abbia un assorbimento sostenuto di 2 kW di potenza. Con un cosfi di 0,9
abbiamo sulla seconda riga di ogni tabella, questi tre valori di potenza
di perdita (seconda colonna, seconda riga della rispettiva tabella):

2,5 mmq --> 14,9 watt
4,0 mmq --> 9,2 watt
6,0 mmq --> 6,2 watt

In un anno ci sono 52 settimane, quindi fanno 2 x 52 = 104 ore che a 2
kW di potenza fanno 104 x 2 = 208 kW*h di energia corrispondente. Come
potete vedere, questo utilizzo di 2 kW di potenza per queste poche ore
settimanali non pesa molto sul bilancio totale di 3000 kW*h consumati
all'anno. Ma guardate cosa succede sul fronte delle perdite. Sotto i 1
kW di potenza non ho indicato valori perche' si va a finire sotto il
watt di dispersione anche con 2,5 mmq (e verso decimi di watt per
sezioni maggiori), quindi consideriamo che 2800 kW*h consumati in modo
"moderato" (a bassa potenza) non risentano della differenza di sezione
dei cavi. Invece si e' penalizzati quando si hanno picchi di consumi:

2,5 mmq --> 14,9 watt x 104 ore = 1549 W*h --> 1,5 kW*h --> 30 cent
4,0 mmq --> 9,2 watt x 104 ore = 961 W*h --> 1 kW*h --> 20 cent
6,0 mmq --> 6,2 watt x 104 ore = 641 W*h --> 0,64 kW*h --> 13 cent

Come potete vedere, non sono valori importanti, ma si tratta del caso di
consumatori "morigerati", che assorbono 2000 watt solo per il tempo
necessario per la lavatrice/ferro da stiro/phon, etc.
Un consumatore del genere puo' tranquillamente convivere con un montante
elettrico di 2,5 mmq di sezione, perche' si trova solo 10 centesimi di
energia elettrica sprecata ogni anno (17 centesimi se fa il paragone con
metterci un cavo da 6 mmq).

Ma se nei vostri 3000 kW*h annui ci sta anche il peccato invernale di un
ora ogni giorno di una stufetta elettrica da 2000 kW per riscaldare il
bagno, ed un consumo di base sostenuto per cui quando attaccate la
lavatrice non vi fermate a 2000 watt, ma salite a 3000 watt, allora le
ore "sforando la media" possono salire a 3 per settimana (52x3 = 156 a
settimana e la nostra scelta si basa su:

2,5 mmq --> 33,5 watt x 156 ore = 5229 W*h --> 5,2 kW*h --> €1,04
4,0 mmq --> 20,8 watt x 156 ore = 3244 W*h --> 3,2 kW*h --> €0,65
6,0 mmq --> 13,9 watt x 156 ore = 2163 W*h --> 2,2 kW*h --> €0,43

e con un risparmio fino a €0,6 un cavetto da 6 mmq si ripaga in 5-6
anni. Notare che in queso caso i consumi ad alta potenza comulano a solo
3 x 156 = 468 kW*h e quindi il grosso dei consumi, pari a 2532 kW*h e'
ancora su un basso assorbimento medio (e quindi perdite irrisorie).
Cioe' per cominciare a contare "decine di centesimi" di differenza, non
e' stato necessario ipotizzare grossi consumi ad alta potenza
(nell'esempio, sono meno di 500 kW*h). Questo avviene perche' l'aumento
di potenza spinge in su le perdite con legge quadratica.

Le informazioni di questo messaggio servono principalmente a chi sta
pensando di installare pompe di calore e staccarsi dal gas. Il vostro
elettricista, se avete gia' un 4 mmq, potrebbe dirvi che bastano ed
avanzano, ma in realta', se state rifaccendo i cavi, avete tutto
l'interesse a cambiare il montante e passare a 6 mm2 anche se il vostro
contatore resta da 3 kW di potenza.

In ogni caso, pensavo peggio, a fronte degli aumenti delle tariffe
elettriche. Ma voglio evidenziare come forti variazioni delle tariffe
elettriche possono avere riflessi anche su considerazioni che a prima
vista non sembrano di rilievo. Dovremo aspettare che l'elettricita'
arrivi a 1 euro/kW*h prima di preoccuparci ulteriormente.

popovic

unread,
Mar 8, 2017, 3:42:20 PM3/8/17
to
meno male che ho studiato elettrotecnica I , altrimenti mica capivo il tuo
post tecnico

Bowlingbpsl

unread,
Mar 9, 2017, 6:10:43 PM3/9/17
to
Roberto Deboni DMIsr wrote:

> montante da 2,5 mmq. E poi ogni tanto salta fuori l'argomento della
> potenza reattiva e degli apparecchi che fanno risparmiare.

I truffatori, sono sempre all'opera. Dalle Creme Miracolose agli
Apparecchi Miracolosi, il passo e' breve.

> Grosso modo, 20 metri di cavo di rame vi costano 2 euro se si tratta
> di 2,5 mmq, 3 euro se si tratta di 4 mmq e 4,5 euro se si tratta di 6
> mmq.

Temo che il prezzo sia pesantemente sottostimato: al Bricoman, occhieggio
matasse da 100 mt da 1,5 mmq (1,5!) che ormai hanno superato
abbondantemente i 10 euro (un paio d'anni fa, viaggiavano a 9 euro...
altro che CCT!).
Peggio: sono matasse monofilari: occorre moltiplicare per tre, questo
costo.


Fabrizio


Roberto Deboni DMIsr

unread,
Mar 9, 2017, 9:03:25 PM3/9/17
to
Da precisare che queste perdite sono per una tratta (un cavetto),
se la linea e' bifilare (andata e ritorno ...), vanno raddoppiati.

> A seconda del cavo che avete, usate la prima (2,5 mmq), la seconda (4,0
> mmq) o la terza tabella (6,0 mmq). Se per esempio avete un cavo da 2,5
> mmq e solo un carico resistivo, ad un assorbimento continuo di 1 kW
> corrisponde (prima riga, prima colonna, della prima tabella) un valore
> di 3 watt di perdita di potenza, ovvero ogni ora 3 W*h se ne vanno in
> calore. In un anno sono 8760 ore, quindi 26,4 kW*h/anno. Insomma, come
> uno standby. Se avete invece un cavo da 4 mmq, allora la potenza della
> perdita e' di 1,9 watt, quindi in un anno generate solo 16,4 kW*h di
> calore perso, con un risparmio di circa 10 kW*h. Se pagate la corrente
> 20 centesimi al kW*h, l'avere un cavo da 4 mmq invece che di 2,5 mmq vi
> fa risparmiare 2 euro ogni anno nelle condizioni descritte.
>
> Grosso modo, 20 metri di cavo di rame vi costano 2 euro se si tratta di
> 2,5 mmq, 3 euro se si tratta di 4 mmq e 4,5 euro se si tratta di 6 mmq.

Ho indicato i valori mentalmente partendo dal 1,5 mmq, quindi in realta'
i prezzi sono spostati:

3 euro per 20 metri di 2,5 mmq
4,5 euro per 20 metri di 4 mmq
7 euro per 20 metri di 6 mmq

E poi devo considerare due cavetti (monofase), e quindi siamo a:

6 euro per una 'linea monofase' di 20 metri di 2,5 mmq
9 euro per una 'linea monofase' di 20 metri di 4 mmq
14 euro per una 'linea monofase di 20 metri di 6 mmq

Ma come indicato sopra, anche la resistenza raddoppia se mettiamo in
gioco due cavetti. In pratica il paragone risulta modificati leggermente
a causa dell'errore dei prezzi, come sotto indicato.

Notare che in ambito condominiale, il cavo di terra e' generalmente di
sezione maggiorata (dovendo essere adeguato alla massima sezione
possibile presente) ed in ogni caso e' un montante unico per tutti gli
appartamenti.

> In altre parole, guardate quanto erano stupidi gli elettricisti che vi
> rifilavano un cavo da 2,5 mmq quando aumentando al sezione a 4 mmq
> sarebbe costato solo 3-2 = 1 euro in piu'. E per arrivare a 6 mmq

4,5 - 3 = 1,5 euro

> sarebbe bastato aggiungere 4,5 - 2 = 2,5 euro. Oggi le norme CEI tolgono

7 - 3 = 4 euro

> liberata' di decisione agli elettricisti, quindi sprechi del genere
> dovrebbero essere improbabili. Purtroppo per chi ha l'impianto vecchio
> con il cavetto da 2,5 mmq, se vuole incrementare, si ha da mettere in
> conto l'intervento di un elettricista (costo che non ci sarebbe stato se
> da subito l'elettricista avesse scelto una sezione da 6 mmq).
>
> Anche se per fortuna spesso i carichi pesanti sono resistenze elettriche
> e quindi tendono a spingere il cosfi verso 1, oggi, tra lampadine
> elettroniche e computer e televisori e ricarica cellulari etc. che si
> vanno ad aggiungere ai motorini elettrici, abbiamo anche un certo carico
> reattivo. Credo che mediamente, con i tipici carichi domestici di una
> certa potenza (dal chilowatt in su globale) il cosfi che troverete sia
> intorno al 0,9 e quindi potremo limitarci alla seconda colonna delle
> tabella di cui sopra. Le altre colonne, fino al cosfi = 0,6
> consideratele solo come istruttive di cosa succede se avete un cosfi
> troppo basso con carichi elevati (a 3 kW con un cosfi=0,6 su cavo da 2,5
> mmq vi trovate un consumo delle perdite di 75W --> 661 kW*h all'anno
> buttati dalla finestra !!!).

Considerando il bifilare sono 1322 kW*h/anno sulla linea monofase.

> Ma nella realta' pratica in ambito
> domestico, prima di tutto e' improbabile che abbiate 3 kW di carico
> continuo, e poi che sia tutto cosi' reattivo da scendere, al livello di
> 3000 watt, ad un cosfi di solo 0,6.
>
> In ogni caso, e' evidente l'importanza di dare un occhiata al cosfi,
> almeno una volta all'anno, per verificare che i vostri nuovi acquisti
> non vi stiano buttando in zona spreco. Ed in ogni caso, notate come con
> il crescere della sezione del cavo, siete "graziati" nel caso di un
> cosfi troppo carente. Ad esempio, con un cavo da 6 mmq, il caso peggiore
> di 3000W a 0,6 di cosfi vi penalizza con "solo" 273 kW*h. (in confronto
> ai 661 kW*h del cavo di 2,5 mmq)

546 kW*h sulla linea monofase

> Ma andiamo ad utilizzi piu' "comuni". Prendiamo chi consuma 3000
> kW*h/anno. Se i suoi consumi fossero costanti, avrebbe un assorbimento
> costante di 3000/8760 = 0,342 kW = 342 watt e non ci sarebbero perdite
> elettriche degne di nota neanche con una sezione di solo 2,5 mmq.
>
> Consideriamo l'ipotesi che uno usi lavatrice/phon/ferro da stiro, etc.
> in modo tale per cui ogni settimana, cumulativamente per 2 ore in tutto,
> abbia un assorbimento sostenuto di 2 kW di potenza. Con un cosfi di 0,9
> abbiamo sulla seconda riga di ogni tabella, questi tre valori di potenza
> di perdita (seconda colonna, seconda riga della rispettiva tabella):
>
> 2,5 mmq --> 14,9 watt
29,8 watt sulla linea monofase

> 4,0 mmq --> 9,2 watt
18,4 watt sulla linea monofase

> 6,0 mmq --> 6,2 watt
12,4 watt sulla linea monofase

> In un anno ci sono 52 settimane, quindi fanno 2 x 52 = 104 ore che a 2
> kW di potenza fanno 104 x 2 = 208 kW*h di energia corrispondente. Come
> potete vedere, questo utilizzo di 2 kW di potenza per queste poche ore
> settimanali non pesa molto sul bilancio totale di 3000 kW*h consumati
> all'anno. Ma guardate cosa succede sul fronte delle perdite. Sotto i 1
> kW di potenza non ho indicato valori perche' si va a finire sotto il
> watt di dispersione anche con 2,5 mmq (e verso decimi di watt per
> sezioni maggiori), quindi consideriamo che 2800 kW*h consumati in modo
> "moderato" (a bassa potenza) non risentano della differenza di sezione
> dei cavi. Invece si e' penalizzati quando si hanno picchi di consumi:
>
> 2,5 mmq --> 14,9 watt x 104 ore = 1549 W*h --> 1,5 kW*h --> 30 cent
60 cent sulla linea monofase

> 4,0 mmq --> 9,2 watt x 104 ore = 961 W*h --> 1 kW*h --> 20 cent
40 cent sulla linea monofase

> 6,0 mmq --> 6,2 watt x 104 ore = 641 W*h --> 0,64 kW*h --> 13 cent
26 cent sulla linea monofase

> Come potete vedere, non sono valori importanti, ma si tratta del caso di
> consumatori "morigerati", che assorbono 2000 watt solo per il tempo
> necessario per la lavatrice/ferro da stiro/phon, etc.
> Un consumatore del genere puo' tranquillamente convivere con un montante
> elettrico di 2,5 mmq di sezione, perche' si trova solo 10 centesimi di
> energia elettrica sprecata ogni anno (17 centesimi se fa il paragone con
> metterci un cavo da 6 mmq).
>
> Ma se nei vostri 3000 kW*h annui ci sta anche il peccato invernale di un
> ora ogni giorno di una stufetta elettrica da 2000 kW per riscaldare il
> bagno, ed un consumo di base sostenuto per cui quando attaccate la
> lavatrice non vi fermate a 2000 watt, ma salite a 3000 watt, allora le
> ore "sforando la media" possono salire a 3 per settimana (52x3 = 156 a
> settimana e la nostra scelta si basa su:
>
> 2,5 mmq --> 33,5 watt x 156 ore = 5229 W*h --> 5,2 kW*h --> €1,04
€2,08 sulla linea monofase

> 4,0 mmq --> 20,8 watt x 156 ore = 3244 W*h --> 3,2 kW*h --> €0,65
€1,30 sulla linea monofase

> 6,0 mmq --> 13,9 watt x 156 ore = 2163 W*h --> 2,2 kW*h --> €0,43
€0,86 sulla linea monofase

> e con un risparmio fino a €0,6 un cavetto da 6 mmq si ripaga in 5-6
> anni.

7-8 anni considerando il prezzo aggiornato.

Raddoppiando il prezzo del cavo, ma raddoppiando anche la quantita' di
energia dispersa (sono 20+20 metri che la corrente deve percorrere), la
proporzione rimane, una volta corretto i prezzi dei cavi.

Roberto Deboni DMIsr

unread,
Mar 9, 2017, 9:05:39 PM3/9/17
to
On 03/08/17 20:43, popovic wrote:
> meno male che ho studiato elettrotecnica I , altrimenti mica capivo il
> tuo post tecnico

L'intervento infatti e' tecnico, ed a parte per la conclusione, vuole
dare uno spunto di riflessione sul come si prendono anche decisioni. Ed
e' stato utile per evidenziare un errore (il considerare un cavo solo).

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