Gli eletrodomestici e i prodotti dell’elettronica di consumo sono altamente energivori. Alcuni nuovi componenti possono migliorare l’efficienza
Gli elettrodomestici sono fra i maggiori responsabili dei consumi domestici. Secondo uno studio dell’Iea (International Energy Agency) tutti i generatori eolici nel mondo messi assieme non riuscirebbero neanche lontanamente a coprire il fabbisogno energetico di tutti gli elettrodomestici quando sono in modalità standby. Il mercato mondiale relativo agli elettrodomestici raggiungerà i 462 milioni di unità entro il 2010, registrando un tasso medio di crescita del 5% dal 2006, anno in cui il mercato ha totalizzato 379 milioni di unità.
Ultimamente, sia da parte dei governi, sia da parte dei consumatori, è emersa una maggiore sensibilità verso le problematiche ambientali. I consumatori tendono a preferire elettrodomestici più efficienti in grado di ridurre significativamente la loro bolletta elettrica, oltre ad essere più rispettosi dell’ambiente. Anche le normative internazionali sull’efficienza energetica stanno diventando sempre più restrittive. Lo scorso febbraio, la Comunità Europea ha emanato risoluzioni molto severe in materia di importazione di elettrodomestici nell’area comunitaria, dichiarando per la prima volta in modo esplicito che solo gli apparecchi conformi alle normative europee possono essere introdotti sul mercato del Vecchio Continente, e che questo obbligo si estende anche agli importatori.
Le autorità europee hanno anche sollecitato gli Stati membri ad adottare misure di controllo più severe in materia. Gli aspetti tenuti severamente sotto controllo riguardano non solo le prestazioni dal punto di vista ambientale, e quindi i consumi, ma anche la compatibilità elettromagnetica. Per far fronte a questi requisiti, i produttori di elettronica per elettrodomestici devono ottimizzare al contempo le dimensioni, le prestazioni e i consumi dei sistemi di gestione dell’alimentazione.
Quanto e come consumiamo
Nel prossimo quarto di secolo, le emissioni di CO2 corrispondenti alla domanda globale di energia elettrica aumenteranno di oltre il 50%. La situazione è destinata a diventare ancora più critica se si tiene conto che, da quanto emerge dal rapporto International Energy Outlook 2007 dall’Eia (Energy Information Administration), la crescita del fabbisogno energetico nelle regioni emergenti dell’Asia, con l’India e la Cina, dovrebbe più che raddoppiare nel giro dei prossimi 25 anni fino a rappresentare il 65% dell’aumento complessivo del fabbisogno energetico nei Paesi in via di sviluppo. Dell’energia prodotta complessivamente, il 23% è utilizzata per usi residenziali e commerciali.
I consumi di energia elettrica, che costituiscono il 33% dei consumi energetici complessivi, dovrebbero aumentare del 67% entro il 2040. Il consumo totale annuo in Italia ammonta a 301,76 Terawattora, di cui il contributo residenziale rappresenta il 29%.
Tecnologia che rende più efficienti gli elettrodomestici
Il miglioramento dell’efficienza energetica rappresenta la soluzione più efficace per far fronte al contenimento della domanda complessiva di energia. A questo proposito, gli elettrodomestici offrono un grosso potenziale per la riduzione dei consumi. Esiste la possibilità concreta di ridurre il fabbisogno energetico del 50 – 80%, semplicemente rendendo più efficienti gli elettrodomestici, l’impianto di condizionamento e l’illuminazione; riducendo il consumo durante lo standby degli apparecchi elettrici e migliorando l’isolamento termico delle abitazioni.
L’elettronica di potenza, essendo associata alla funzione di conversione, di controllo e di condizionamento efficiente della potenza elettrica, riveste un ruolo fondamentale nel garantire l’efficienza energetica degli elettrodomestici. Circa la metà dell’elettricità consumata per usi residenziali e commerciali è dovuta al funzionamento dei motori elettrici: si trovano nei frigoriferi, nelle lavatrici e nei condizionatori. Usando sistemi di pilotaggio dei motori a velocità variabile basati su Igbt, è possibile ottenere risparmi energetici del 30-40 % anche nei condizionatori, che sono notoriamente tra i maggiori responsabili dei consumi energetici nelle abitazioni.
Il controllo Vsd (Variable Speed Driving) consente inoltre di raggiungere in un terzo del tempo la temperatura desiderata. Usando un controllo a inverter, che si trova nei climatizzatori di classe A, è possibile abbattere i consumi addirittura dell’80%, garantendo risparmi consistenti sia sulla bolletta sia sull’intero ciclo di vita del climatizzatore, grazie all’elevata efficienza e alla riduzione delle vibrazioni, che migliora l’affidabilità. Sempre l’uso dei controlli a inverter e i sistemi di controllo intelligente del movimento applicato agli elettrodomestici assicurano un risparmio energetico del 40%, in base a una stima compiuta da STMicroelectronics.
Per ottenere un’efficienza superiore, gli elettrodomestici integrano un numero crescente di dispositivi su semiconduttore per il controllo e il monitoraggio dell’alimentazione. Di conseguenza, quello degli elettrodomestici rappresenta il settore applicativo più dinamico e promettente dei semiconduttori di potenza e per la gestione dell’alimentazione. Sono disponibili regolatori di tensione, modulatori Pwm (Pulse Width Modulation), Igbt (Insulated Gate Bipolar Transistor), Mosfet e diodi sotto forma sia di componenti discreti che di moduli integrati. Secondo iSuppli, le vendite di regolatori di tensione dovrebbero crescere con un tasso medio del 29,8% dal 2006 al 2010; nel frattempo le consegne di dispositivi di interfaccia dovrebbero aumentare del 18%, mentre le vendite di transistor di potenza e i diodi dovrebbero subire un incremento rispettivamente del 12,1% e del 6,1%. Si prevede che entro il 2010 l’80% dell’energia elettrica sarà controllata da dispositivi elettronici di potenza.
L’apporto delle lampade a fluorescenza
L’illuminazione rappresenta il 15% dell’energia elettrica consumata complessivamente. Gran parte di questo consumo è attribuibile ai circa 11 miliardi di lampadine incandescenti in uso nel mondo. In queste ultime, il 90 – 95 % dell’energia è trasformata in calore, mentre solo il 5 – 10 % produce effettivamente luce. Un modo molto più efficiente per produrre luce consiste nell’usare le lampade a fluorescenza. In questo caso, dei ballast elettronici convertono e regolano l’elettricità attraverso il tubo di vetro della lampada. Questi ultimi sono costituiti da alimentatori a commutazione con un inverter/interruttore integrato ad alta frequenza.
Le Cfl (Compact Fluorescent Lamp) dotate di elettronica di controllo consumano appena un quarto delle tradizionali lampadine. Una lampada Cfl da 23 Watt è quindi equivalente ad una lampada ad incandescenza da 100 Watt. In base a fonti Istat, una famiglia media composta da 4 persone consuma circa 400 kilowattora all’anno per l’illuminazione. Sostituendo il 66% delle lampade a incandescenza (in classe E) con quelle a risparmio energetico, dotate di ballast elettronici, è possibile ottenere un risparmio anche dell’80% che si traduce, per ciascuna famiglia italiana, in circa 200 kilowattora di risparmio. L’uso di un dimmer comporterebbe una riduzione dei consumi di un ulteriore 25%, migliorando l’efficienza e prolungando la durata delle lampade.
