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Il dimensionamento del rifasamento è il calcolo della potenza reattiva, misurata in kvar, necessaria per portare il fattore di potenza dell’impianto sopra la soglia contrattuale. È un conto che si fa in cinque minuti, ma quasi nessuno lo fa prima di chiedere un preventivo.
Il risultato si vede nelle offerte che arrivano. Tre fornitori, tre taglie diverse: 40 kvar, 75 kvar, 100 kvar. Prezzi che ballano di migliaia di euro sullo stesso impianto. Chi riceve quei numeri non ha modo di capire chi ha ragione, e quasi sempre sceglie quello di mezzo.
La verità è che il dato di partenza per il dimensionamento rifasamento ce l’hai già: è la bolletta. Non serve un cosfimetro né un tecnico in cabina per sapere che ordine di grandezza aspettarsi. In questo articolo trovi la formula, il metodo per ricavare i dati dai consumi fatturati, un esempio numerico completo su un’azienda da 120 kW e i tre errori che portano a comprare la batteria sbagliata.
Dimensionamento rifasamento: la formula, spiegata una volta sola
La potenza rifasante si calcola con una relazione che in elettrotecnica non cambia da decenni:
Qc = P × (tgφ1 − tgφ2)
Dove Qc sono i kvar da installare, P è la potenza attiva media in kW, φ1 l’angolo di sfasamento attuale e φ2 quello che vuoi raggiungere. La formula è riportata nei Quaderni di applicazione tecnica ABB, il riferimento più usato dai progettisti italiani.
Tradotta in pratica: prendi il fattore di potenza che hai e quello che vuoi, calcoli la tangente di entrambi e moltiplichi la differenza per la potenza media. Due tangenti e una moltiplicazione.
L’obiettivo non è arbitrario. ARERA applica le penali quando l’energia reattiva supera il 33% di quella attiva, con una seconda soglia più cara oltre il 75%. Il 33% corrisponde a un fattore di potenza di circa 0,95: è quello il numero da mettere in φ2, non 1,00.
Come ricavare il cosfi dalla bolletta invece che dal quadro
Qui sta la differenza fra un dimensionamento fatto bene e uno fatto a occhio. Il fattore di potenza si può leggere direttamente con un cosfimetro, oppure ricavare dai contatori di energia attiva e reattiva. Il secondo metodo è alla portata di chiunque abbia le fatture dell’ultimo anno.
In bolletta trovi due grandezze: i kWh (energia attiva) e i kvarh (energia reattiva). Il rapporto fra le due è la tangente dell’angolo di sfasamento medio del periodo:
cosφ = cos(arctg(kvarh / kWh))
Un esempio: 12.800 kWh e 10.260 kvarh in un mese danno un rapporto di 0,80, che corrisponde a un cosfi di 0,78. Questo è il fattore di potenza reale dell’impianto in condizioni di esercizio, non quello teorico dei motori a pieno carico.
Fai il conto su almeno sei mesi e guarda la variabilità. Se il rapporto kvarh/kWh oscilla poco, hai un carico stabile. Se salta da 0,4 a 0,9 fra un mese e l’altro, il carico è variabile e la scelta della tipologia cambia. Se non trovi questi dati in fattura, la guida alla bolletta elettrica aziendale spiega dove si nascondono le voci.
Dimensionamento rifasamento: esempio di calcolo su 120 kW
Prendiamo un caso concreto: carpenteria metallica in bassa tensione, potenza disponibile 140 kW, potenza attiva media assorbita 120 kW, trasformatore da 160 kVA. Dalla bolletta risulta un cosfi medio di 0,78. Obiettivo: 0,95.
- tgφ1 con cosfi 0,78 = 0,802
- tgφ2 con cosfi 0,95 = 0,329
- Qc = 120 × (0,802 − 0,329) = 56,8 kvar
Si sceglie la taglia commerciale immediatamente superiore: una batteria automatica da 60 kvar. Con un costo di mercato fra 30 e 75 euro/kvar a seconda della taglia e della qualità costruttiva, l’investimento si colloca attorno ai 2.700 euro, quadro e installazione inclusi.
Il ritorno diretto: con 12.800 kWh mensili a cosfi 0,78, la reattiva eccedente genera circa 80 euro al mese di corrispettivi, poco meno di 1.000 euro l’anno. Il rientro sul solo conto in bolletta è di circa 2,8 anni. Va scontato se l’azienda lavora molto in fascia F3, dove i prelievi di reattiva non sono tariffati.
Ed è qui che quasi tutti si fermano. Sbagliando.
Il beneficio che nessuno mette in preventivo: i kVA liberati
Il trasformatore non lavora in kW, lavora in kVA. E la potenza apparente dipende dal fattore di potenza secondo una relazione diretta: S = P / cosφ.
Sulla stessa carpenteria dell’esempio:
| Condizione | Potenza attiva | Potenza apparente | Carico sul trafo da 160 kVA |
| Prima (cosfi 0,78) | 120 kW | 154 kVA | 96% |
| Dopo (cosfi 0,95) | 120 kW | 126 kVA | 79% |
Rifasando si liberano 28 kVA senza toccare la cabina. Per un’azienda che deve aggiungere una macchina, un compressore o una colonnina di ricarica, quei 28 kVA valgono molto più dei mille euro di penale: valgono il costo evitato di un adeguamento di cabina, che parte dalle decine di migliaia di euro e porta con sé mesi di pratiche con il distributore.
È anche il motivo per cui il rifasamento va verificato prima di dimensionare un impianto fotovoltaico o un accumulo: la capacità del trasformatore decide cosa puoi installare.
Rifasamento fisso, automatico o distribuito: come si sceglie
La taglia in kvar è metà del lavoro. L’altra metà è la tipologia, e dipende da come varia il carico.
- Fisso — condensatori sempre inseriti. Va bene solo su carichi costanti: compensazione del trasformatore a vuoto, singolo motore che gira sempre. Economico, ma se il carico cala rischi di sovrarifasare.
- Automatico — batteria a gradini con regolatore che inserisce e disinserisce i condensatori leggendo un trasformatore amperometrico. È lo standard industriale, dove il carico segue i turni.
- Distribuito — condensatore ai morsetti del singolo motore. Costa di più, ma è l’unico che elimina la reattiva anche nei cavi fra quadro e macchina, riducendo le perdite per effetto Joule interne.
Nella maggior parte delle PMI manifatturiere la soluzione corretta è mista: batteria automatica centrale per il grosso, più qualche condensatore dedicato sui motori grandi che lavorano in continuo. I motori elettrici assorbono tre quarti dell’energia elettrica industriale italiana secondo i dati ENEA: è lì che si concentra il problema.
I tre errori che mandano a monte il dimensionamento
1. Dimensionare sul cosfi di targa dei motori. È l’errore più comune e porta sempre a sovradimensionare. Il dato di targa vale a pieno carico, ma i motori industriali lavorano quasi sempre a carico parziale, dove il fattore di potenza crolla. Sommare i cosfi di targa produce una batteria più grande del necessario, pagata di più e destinata a lavorare male.
2. Ignorare il fotovoltaico. Con un impianto FV in autoconsumo la soglia diventa più stringente: il fotovoltaico riduce l’attiva prelevata dalla rete ma non la reattiva assorbita dai carichi, quindi il rapporto peggiora a parità di macchine accese. La soglia si calcola come cosfi limite = arctg[0,33 × (1 − PFV / Pcarico)]. C’è poi un classico errore di installazione: il trasformatore amperometrico del regolatore montato a valle dell’inverter, che genera penali da un mese all’altro senza che nulla sia cambiato in produzione.
3. Trascurare le armoniche. Se in impianto girano inverter, azionamenti a velocità variabile, UPS o illuminazione LED in quantità, la corrente è distorta. Una batteria standard può entrare in risonanza con l’induttanza del trasformatore, surriscaldarsi e rompersi in pochi mesi. Con THD elevato servono condensatori rinforzati o induttanze di blocco: è una verifica da fare prima dell’acquisto, non dopo il primo guasto.
Una nota sui preventivi: chi promette un rientro in 12 mesi parla di impianti sotto 0,75 con consumi molto alti. Fra 0,78 e 0,85 il rientro onesto sul solo conto misurabile è di due o tre anni, a cui si aggiungono i kVA liberati e i guasti evitati.
Prima di comprare: misura per un mese
Il calcolo dalla bolletta dà l’ordine di grandezza corretto e serve a non farsi vendere il doppio di quello che serve. Per il progetto esecutivo, però, il dimensionamento rifasamento va chiuso sulla curva di carico reale: un registratore in cabina per quattro settimane mostra come varia il cosfi durante i turni, quanti gradini servono e se ci sono picchi di distorsione.
È lo stesso principio dei cruscotti energetici: senza misura si decide sulle impressioni, e in un impianto industriale le impressioni costano care. L’articolo sulle penali di energia reattiva mostra perché il conto vero non è quello che vedi in fattura; il monitoraggio energetico aziendale spiega quali dati raccogliere prima di intervenire. I corrispettivi applicati sono quelli della delibera ARERA 712/2022/R/eel.
Domande frequenti sul dimensionamento del rifasamento
Come si calcola la potenza di rifasamento necessaria?
Il dimensionamento rifasamento si fa con la formula Qc = P × (tgφ1 − tgφ2), dove P è la potenza attiva media in kW. Il cosfi attuale si ricava dalla bolletta con cos(arctg(kvarh/kWh)), quello obiettivo è 0,95. Su 120 kW che passano da 0,78 a 0,95 servono circa 57 kvar, quindi una batteria da 60 kvar.
Che cosfi devo raggiungere per non pagare penali?
0,95. ARERA applica i corrispettivi quando l’energia reattiva supera il 33% dell’attiva, che corrisponde a un fattore di potenza di circa 0,95, con una seconda soglia più onerosa oltre il 75%. Salire fino a 1,00 non serve e comporta il rischio di sovrarifasamento, vietato dalla delibera 180/2013/R/eel.
Meglio un rifasamento fisso o automatico?
Fisso solo su carichi costanti, come la compensazione del trasformatore a vuoto o un motore sempre in marcia. Su un reparto produttivo con turni e macchine che si accendono e spengono serve l’automatico a gradini, che segue il carico. Il fisso su carico variabile porta a sovrarifasare nelle ore di bassa produzione.
Quanto costa una batteria di rifasamento da 60 kvar?
Come ordine di grandezza, fra 30 e 75 euro per kvar a seconda della taglia, della qualità dei condensatori e della presenza di induttanze di blocco per le armoniche. Una batteria automatica da 60 kvar si colloca intorno ai 2.500-3.500 euro installata. In ambienti ad alto contenuto armonico il costo sale in modo sensibile.
Il rifasamento serve anche se ho un impianto fotovoltaico?
Sì, e serve di più. Il fotovoltaico riduce l’energia attiva prelevata dalla rete ma non la reattiva assorbita dai motori: il rapporto fra le due peggiora e la soglia diventa più stringente. Molte aziende iniziano a pagare penali proprio dopo l’installazione dell’impianto, senza aver cambiato nulla in produzione.
Vuoi sapere quanti kvar servono al tuo impianto?
Il calcolo dalla bolletta dà l’ordine di grandezza in cinque minuti e ti protegge dal preventivo gonfiato. Per il dimensionamento definitivo servono la curva di carico, la verifica del contenuto armonico e la capacità residua del trasformatore.
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