Rifasamento automatico degli impianti elettrici industriali. Accorgimenti per evitare sanzioni

Negli impianti industriali l’assorbimento elettrico è spesso condizionato dalla presenza di carichi induttivi e variabili, come motori, trasformatori, saldatrici e sistemi di aspirazione. Questi carichi generano uno sfasamento tra tensione e corrente che aumenta la quota di potenza reattiva circolante nell’impianto.

Il risultato può essere un impianto meno efficiente, con maggiori perdite nei cavi, surriscaldamenti, cadute di tensione, sovraccarico delle linee e possibili penali in bolletta per energia reattiva. Questo squilibrio si misura attraverso il fattore di potenza (cos ϕ) un valore che dovrebbe mantenersi il più vicino possibile a 1.

Il rifasamento automatico serve proprio a correggere questo sfasamento: attraverso batterie di condensatori gestite da una centralina di controllo, il sistema compensa in tempo reale la potenza reattiva richiesta dai carichi induttivi e aiuta l’impianto a lavorare in condizioni più efficienti e stabili.

In questo articolo vediamo cos’è il rifasamento elettrico, come funziona un sistema automatico, quali soglie ARERA possono far scattare le penali e quali vantaggi porta agli impianti industriali in termini di risparmio, sicurezza e durata delle apparecchiature.

Cos’è il rifasamento elettrico e perché riguarda gli impianti industriali

Alla base del rifasamento c’è la gestione della potenza reattiva, cioè quella quota di energia che non produce lavoro utile, ma che è necessaria al funzionamento dei carichi induttivi presenti nell’impianto.

In un contesto industriale, le utenze principali sono spesso rappresentate da carichi con comportamento induttivo: motori asincroni, trasformatori, saldatrici, sistemi di aspirazione e alimentatori switching. Per funzionare, queste apparecchiature generano campi magnetici interni e assorbono una corrente sfasata rispetto alla tensione di rete.

Per descrivere con precisione questo fenomeno, è utile distinguere tre tipi di potenza:

• Potenza attiva (kW): la potenza “utile”, quella che compie lavoro reale, che fa girare i motori, produce calore, illumina.
• Potenza reattiva (kVAr): la potenza assorbita dai carichi induttivi per generare campi magnetici. Non produce lavoro, ma scorre comunque nei cavi.
• Potenza apparente (kVA): la somma vettoriale delle due precedenti, ovvero la potenza totale che il sistema elettrico deve assorbire.

Un impianto con basso fattore di potenza ha una potenza reattiva elevata rispetto all’attiva: i macchinari lavorano, ma l’impianto assorbe molta più corrente del necessario. Il risultato sono perdite Joule maggiori nei cavi, la necessità di sovradimensionare linee e apparecchiature, cadute di tensione e, superata una certa soglia, penali economiche in bolletta.

Un elemento spesso sottovalutato è la presenza di un impianto fotovoltaico che, con immissione di energia in rete, contribuisce ad aumentare lo sfasamento nel punto di connessione, rendendo il problema ancora più rilevante per molte realtà produttive moderne.

Come funziona il rifasamento elettrico: il ruolo dei condensatori

Il rifasamento degli impianti elettrici si ottiene inserendo in parallelo ai carichi induttivi delle batterie di condensatori. I condensatori hanno una caratteristica opposta ai carichi induttivi: producono potenza reattiva di tipo capacitivo, che si somma vettorialmente a quella induttiva compensandola.

Il loro ruolo è quindi ridurre lo sfasamento tra tensione e corrente e riportare il fattore di potenza verso valori più corretti, vicini a 1.

La quantità di potenza capacitiva da immettere dipende dal fattore di potenza rilevato nel punto di inserzione. Inserire troppo poca potenza capacitiva è inefficace; inserirne troppa genera il fenomeno della sovracompensazione, che inverte lo sfasamento e può creare altrettanti problemi tecnici e di tipo economico (possibilità di ricorrere in sanzioni).

Per questo, nei contesti industriali dove i carichi variano continuamente durante il turno di produzione, i condensatori fissi non sono generalmente idonei. In questi casi è necessario un sistema di rifasamento automatico, capace di adattare la compensazione alle reali condizioni di funzionamento dell’impianto.

Il sistema di rifasamento automatico: centralina e batterie di condensatori

Quando i carichi dell’impianto variano durante il ciclo produttivo, la compensazione deve seguire in modo dinamico l’assorbimento reale. Per questo si utilizza un quadro di rifasamento automatico, progettato per inserire o disinserire le batterie di condensatori in base al fattore di potenza rilevato.

Il quadro di rifasamento automatico è composto da:

• Batterie di condensatori (dette anche “gradini”), suddivise in gruppi di potenza crescente.
• Teleruttori o transistori di potenza, che inseriscono o disinseriscono i gradini di condensatori in base alle necessità dell’impianto.
• Una centralina di rifasamento che misura in continuo il fattore di potenza nel punto di monitoraggio e comanda automaticamente l’inserimento o l’esclusione dei gradini necessari per mantenere il cos ϕ al valore target.
• Eventuali induttanze di sbarramento, consigliate negli impianti con presenza di inverter, raddrizzatori, UPS o altre apparecchiature elettroniche di potenza. Questi componenti proteggono i condensatori dagli effetti della distorsione armonica e contribuiscono ad aumentare la durata e l’affidabilità del quadro di rifasamento.

Il funzionamento è completamente automatico: quando la centralina rileva un aumento dei carichi induttivi in funzione, ad esempio l’avviamento di più motori in simultanea, inserisce progressivamente i gradini di condensatori necessari. Quando i carichi si riducono, li disinserisce. L’obiettivo è mantenere il fattore di potenza nel range ottimale, senza sovracompensare.

Quale soluzione è adatta al tuo impianto?

In ambito industriale non esiste una configurazione valida per tutti. La scelta del sistema di rifasamento dipende dal tipo di carichi presenti, dalla loro variabilità durante il ciclo produttivo, dalla distribuzione delle linee interne e dall’eventuale presenza di trasformatori di cabina.

Le soluzioni più utilizzate sono il rifasamento distribuito e il rifasamento centralizzato automatico, che in alcuni impianti possono anche essere combinati tra loro. A queste si aggiunge, in casi specifici, il rifasamento dei trasformatori nel funzionamento a vuoto.

Andiamo a vederli nel dettaglio:

1. Rifasamento distribuito (fisso, non automatico)

Prevede l’installazione di una singola batteria di condensatori trifase direttamente ai morsetti di ogni singolo macchinario induttivo, ad esempio in parallelo a un grande motore asincrono o a un sistema di aspirazione. I condensatori entrano ed escono dal circuito insieme alla macchina a cui sono collegati.

Vantaggio principale: sgrava dal trasporto di corrente reattiva tutta la linea a valle, compresi i cavi interni allo stabilimento. Riduce le perdite per effetto Joule locali e previene le cadute di tensione nei reparti produttivi.

Limite: ha un costo di installazione elevato se applicato capillarmente su molti macchinari di piccola taglia e, su motori che girano spesso a vuoto, comporta il rischio tecnico di autoeccitazione e picchi di tensione pericolosi.

2. Rifasamento centralizzato automatico

È la soluzione più adottata negli impianti industriali. Prevede l’installazione di un unico sistema di rifasamento automatico posizionato all’origine dell’impianto, tipicamente subito a valle del trasformatore o nel quadro generale di distribuzione.

Vantaggio principale: è la soluzione più economica ed efficiente a parità di potenza reattiva installata. Permette di dimensionare l’impianto sfruttando il fattore di contemporaneità dei carichi, senza dover sommare la potenza reattiva di ogni singolo macchinario. La manutenzione è centralizzata e semplificata.

Limite: non sgrava le linee interne dell’azienda, che devono essere dimensionate per sopportare la corrente reattiva circolante tra i reparti e il quadro generale.

3. Rifasamento dei trasformatori (solo per casi specifici)

Per le forniture in media tensione con trasformatore di cabina, può essere necessario valutare anche il rifasamento fisso del trasformatore, posizionato lato BT. Questa soluzione serve a compensare la potenza reattiva assorbita a vuoto dal trasformatore stesso e deve essere dimensionato con cura per evitare l’immissione in rete di eccesso di potenza capacitiva, specialmente nelle ore notturne o nei fine settimana quando l’impianto è fermo.

Rifasamento obbligatorio: cosa dice la normativa e quando scattano le penali

Una volta comprese le possibili soluzioni tecniche, è importante chiarire anche il quadro regolatorio. Il rifasamento non è obbligatorio per legge in senso assoluto: nessuna norma impone a ogni impianto industriale di installare un sistema di rifasamento.

La regolazione tariffaria ARERA, però, prevede soglie e corrispettivi legati all’energia reattiva. Quando il fattore di potenza scende sotto determinati valori, o quando l’impianto immette energia reattiva in rete, possono comparire costi aggiuntivi in bolletta e, nei casi più critici, il gestore di rete può richiedere l’adeguamento dell’impianto.

Per le utenze industriali in bassa tensione con potenza disponibile superiore a 16,5 kW e per le utenze in media tensione, i principali riferimenti da considerare sono:

Soglia 1 — Fattore di potenza istantaneo in F1 e F2: minimo 0,9

Il fattore di potenza istantaneo, rilevato in corrispondenza del massimo carico nelle fasce orarie F1 e F2, non deve essere inferiore a 0,9. Se questo valore non viene rispettato, il gestore di rete può richiedere l’adeguamento dell’impianto.

Soglia 2 — Fattore di potenza medio mensile: minimo 0,7

Il fattore di potenza medio mensile non deve scendere sotto 0,7. Si tratta di una condizione particolarmente critica, perché indica una presenza molto elevata di potenza reattiva rispetto alla potenza attiva prelevata. Scendere sotto questa soglia rappresenta una grave inadempienza contrattuale. Il distributore può inviare una diffida e, in caso di mancato adeguamento, sospendere la fornitura o limitare la potenza disponibile per salvaguardare la stabilità della rete pubblica.

Soglia 3 — Immissione di potenza reattiva in fascia F3

A partire dalla Delibera ARERA 232/2022/R/eel, con applicazione dei corrispettivi dal 1° aprile 2023, l’immissione in rete di energia reattiva in fascia F3 è penalizzata economicamente dal primo kVArh, senza alcuna franchigia.

Nota pratica: un cos ϕ pari a 0,95 corrisponde a un rapporto energia reattiva/attiva del 33%; un cos ϕ pari a 0,80 corrisponde al 75%. I valori delle penali per fascia e soglia sono disponibili nella tabella sottostante:

Corrispettivi per prelievi di energia reattiva di clienti finali non domestici, connessi in BT con potenza disponibile superiore a 16,5 kW, in MT e in AT e AAT
in vigore dal 01/01/2026

(*) Le soglie qui riportate per i corrispettivi per energia reattiva per i clienti finali si applicano a meno che siano state definite soglie differenti ai sensi del TIT.

(**) I corrispettivi sono maggiorati di 0,00056€/kVArh per i nodi appartenenti ad aree omogenee di cui alla deliberazione 28 marzo 2023, 124/2023/R/eel.

Risparmio in bolletta, efficienza e sicurezza dell’impianto

Oltre al tema delle penali, un sistema di rifasamento automatico correttamente dimensionato porta benefici concreti anche sul piano dell’efficienza e dell’affidabilità dell’impianto.

I principali vantaggi sono:

• eliminazione o riduzione delle penali in bolletta, con impatto diretto sui costi energetici fissi;
• riduzione delle perdite Joule nei cavi, con conseguente minore surriscaldamento e maggiore efficienza complessiva;
• minore sollecitazione di trasformatori e apparecchiature elettriche, con allungamento della vita utile dei componenti dell’impianto;
• maggiore stabilità della tensione di rete, particolarmente utile in impianti soggetti ad avviamenti ripetuti di grandi motori;
• ottimizzazione della potenza contrattuale: riducendo la quota di corrente apparente, è possibile sfruttare al massimo la potenza impegnata per l’energia attiva, evitando di dover richiedere aumenti di potenza al distributore con i relativi costi fissi aggiuntivi.

Un esempio numerico: passando da un fattore di potenza di 0,75 a 0,95 attraverso un sistema di rifasamento correttamente dimensionato, si ottiene una riduzione della corrente assorbita di circa il 21%. Meno corrente significa meno perdite, meno calore, meno usura su tutto l’impianto.

Come si dimensiona un sistema di rifasamento automatico

Dopo aver individuato la configurazione più adatta, il passo successivo è dimensionare correttamente il sistema di rifasamento. Non si tratta di un’operazione standardizzata: ogni impianto ha profili di carico, cicli produttivi e condizioni di funzionamento che richiedono un’analisi specifica.

Il percorso di analisi parte da:

1. Analisi della bolletta energetica, per identificare l’entità attuale delle penali e il profilo di consumo di energia reattiva per fasce orarie.
2. Valutazione dei carichi presenti, con particolare attenzione ai macchinari ad alto assorbimento induttivo e alla loro variabilità nel tempo.
3. Verifica della presenza di distorsioni armoniche, fondamentale per decidere se includere le induttanze di sbarramento nel quadro di rifasamento.
4. Scelta della configurazione ottimale: rifasamento distribuito, centralizzato o una combinazione delle due soluzioni, con analisi costi/benefici.

Questa analisi porta alla scelta della potenza reattiva necessaria, alla suddivisione in gradini e alla corretta selezione dei componenti. Si tratta di una valutazione tecnica da affidare a professionisti specializzati con esperienza in impianti elettrici industriali.

Rifasamento del tuo impianto industriale: come può aiutarti IEI srl

IEI srl, con sede a Carpenedolo (Brescia), opera dal 1966 nel settore della distribuzione e trasformazione di energia elettrica in provincia di Brescia, con Sistema Qualità Certificato dal 2001.

L’azienda progetta, fornisce e installa impianti elettrici industriali, quadri elettrici, cabine di trasformazione MT/BT e trasformatori in resina e in olio, affiancando i propri clienti in ogni fase del progetto: dall’analisi tecnica iniziale fino alla messa in servizio e alla manutenzione.

Nel campo del rifasamento automatico industriale, IEI supporta le aziende nella valutazione del fattore di potenza, nell’analisi delle penali per energia reattiva, nel corretto dimensionamento del quadro di rifasamento e nella scelta dei componenti più adatti alle caratteristiche dell’impianto.

Questo approccio permette di intervenire in modo mirato, evitando soluzioni sovra o sottodimensionate e garantendo un sistema affidabile, efficiente e coerente con le reali condizioni di funzionamento dello stabilimento.

Se stai ricevendo penali per energia reattiva, stai pianificando l’ampliamento di uno stabilimento o vuoi verificare l’efficienza del tuo impianto elettrico esistente, contatta IEI per una consulenza tecnica.

Alcune FAQ

A cosa serve rifasare un impianto elettrico?

Serve a riportare il fattore di potenza (cos ϕ) al valore ottimale, riducendo lo sfasamento tra corrente e tensione. Questo abbassa le perdite energetiche nei cavi, riduce lo stress sulle apparecchiature e consente di evitare le penali in bolletta previste dalle delibere di ARERA.

Il rifasamento è obbligatorio?

Non esiste un obbligo normativo diretto, ma la regolazione tariffaria prevista da ARERA impone soglie minime di fattore di potenza: scendere sotto 0,9 nelle ore di punta genera penali, scendere sotto 0,7 come media mensile può portare alla diffida formale o alla sospensione della fornitura da parte del distributore.

Qual è la differenza tra rifasamento fisso e automatico?

Il rifasamento fisso utilizza condensatori a potenza costante, adatto a carichi stabili. Il rifasamento automatico adatta dinamicamente la potenza reattiva capacitiva ai carichi in ogni momento grazie ad una centralina di controllo ed è la soluzione ideale per qualsiasi impianto industriale con carichi variabili.