Che cos’è un gruppo elettrogeno e come funziona

Un gruppo elettrogeno è una macchina elettromeccanica progettata per produrre energia elettrica in modo autonomo e affidabile. È costituito da un motore a combustione interna accoppiato a un generatore elettrico (alternatore).

Il funzionamento del gruppo elettrogeno si basa su due fasi principali di conversione energetica:

1. Dal gasolio all’energia meccanica → il carburante viene bruciato all’interno del motore a combustione interna, generando movimento rotatorio.

2. Dall’energia meccanica all’energia elettrica → la rotazione del motore aziona l’alternatore, che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica alternata.

Grazie a questo processo, il gruppo elettrogeno diesel è in grado di fornire corrente elettrica in maniera continua o di emergenza, diventando la soluzione ideale per industrie, cantieri, eventi, data center, strutture sanitarie e applicazioni agricole.

Un gruppo elettrogeno non è solo una macchina di backup, ma un sistema essenziale per garantire affidabilità energetica in qualsiasi condizione, anche nelle situazioni più critiche o in assenza di rete elettrica.

Componenti principali

Modalità di funzionamento di un generatore

1- Funzionamento ad isolata (Impianto ad isola)

In questo esempio, il generatore è l’unica fonte di energia per l’impianto dell’utente. Il campo di applicazione riguarda qualsiasi luogo in cui non esista una rete di distribuzione pubblica o in cui l’utente abbia deciso di produrre direttamente l’energia necessaria per i propri bisogni e, se applicabile, sfruttare il calore emesso dal generatore. Esempi tipici sono apparecchiature autoalimentate e quelle utilizzate nei cantieri.

2- Funzionamento del generatore durante un’interruzione della rete di distribuzione (Backup Rete)

In questo caso, l’impianto dell’utente è normalmente alimentato dalla rete di distribuzione; tuttavia, per limitare eventuali problemi o danni materiali ed economici causati da un blackout (centri di elaborazione dati, ospedali, stabilimenti industriali, ecc. in funzione 24/7), vengono utilizzati generatori che si attivano automaticamente in caso di mancanza di alimentazione dalla rete.
Il generatore è collegato elettricamente a un quadro ATS (Automatic Transfer Switch) che commuta automaticamente le fonti di alimentazione disponibili (rete o generatore) secondo la logica impostata dal controllore. A seconda del tipo di quadro di controllo installato, il generatore può funzionare per un breve periodo in parallelo con la rete al momento del ripristino, eliminando così la possibilità di un nuovo blackout.

3- Funzionamento in parallelo

• Funzionamento in parallelo tra generatori in modalità isolata (Parallelo ad isola):

  In questo esempio, anche in questo caso i generatori rappresentano l’unica fonte di energia per l’impianto dell’utente, ma più generatori vengono utilizzati in parallelo. Questa soluzione è generalmente determinata dai seguenti fattori:

  • Continuità del servizio – la continuità del servizio deve essere garantita tramite ridondanza dei componenti del sistema (se un generatore si guasta o è in manutenzione, il carico è comunque garantito parzialmente o totalmente);

  • Carico da alimentare superiore alla capacità di una singola unità – il carico da fornire richiede più potenza di quella che può essere erogata da un’unica unità;

  • Ottimizzazione dei consumi – il carico da fornire varia, con differenze significative tra carico medio e carico di picco; per questo motivo è consigliato l’utilizzo di due o più generatori di taglia minore in parallelo per gestire i picchi, anche se normalmente possono operare in alternanza.

  È inoltre possibile utilizzare più generatori in modalità parallelo anche come backup di emergenza (senza operare in parallelo con la rete) per i motivi sopra indicati.

• Funzionamento in parallelo con la rete (Parallelo isola-rete):
  In questo esempio, i generatori possono operare in modalità parallelo sia tra di loro sia con la rete di distribuzione. Questa configurazione è tipicamente utilizzata per compensare picchi di assorbimento non supportati dalla rete o per realizzare scambi di energia con il distributore, nel caso di unità autoproduttrici. In conformità con le configurazioni descritte sopra, il generatore assumerà specifiche differenti.

Classi di prestazione dei gruppi elettrogeni

Le classi di prestazione dei gruppi elettrogeni sono definite dalla norma ISO 8528. Oltre ai dati base della macchina e del costruttore, ciascun gruppo deve avere una targhetta identificativa che riporti le grandezze elettriche e meccaniche e i parametri ambientali di riferimento.

Grandezze elettriche fondamentali del gruppo

• Corrente elettrica [A]: rappresenta la carica elettrica che attraversa la sezione di un conduttore nell’unità di tempo. Può essere continua o alternata. I gruppi producono normalmente corrente alternata.

• Tensione elettrica [V]: è la differenza di potenziale elettrico tra due punti, generata dalla separazione di cariche.

• Potenza elettrica [W]: è il lavoro elettrico svolto su un carico in un’unità di tempo. Si calcola semplificando come P = I × V.

Sistemi di produzione

• Monofase: costituito da due conduttori (neutro e fase). È il sistema più semplice per la distribuzione di corrente alternata.

• Trifase: sistema con tre circuiti di corrente alternata alla stessa frequenza e tre tensioni sinusoidali uguali, sfasate di 120°.

Frequenza elettrica [Hz]: grandezza fondamentale delle correnti alternate. Gli standard mondiali sono 50 o 60 Hz. La frequenza generata da un gruppo è proporzionale ai giri/minuto del motore e al numero di poli dell’alternatore.

Potenza elettrica
È la grandezza fondamentale per la scelta di un gruppo elettrogeno. Rappresenta la potenza netta disponibile ai morsetti, al netto degli assorbimenti degli ausiliari (es. ventola di raffreddamento).

Due tipi di potenza:

• Potenza apparente [VA] (S): teorica potenza assorbibile ai morsetti del generatore.

• Potenza attiva [W] (P): la potenza realmente trasformata in lavoro. Il rapporto P/S = cosφ (fattore di potenza).

Per convenzione, ISO 8528 stabilisce cosφ = 0,8 come valore di riferimento sulla targhetta.

Classi di potenza nominale (ISO 8528-1)

• COP (Continuous Operation Power): potenza massima erogabile in servizio continuo, a carico costante, senza limiti di ore.

• PRP (Prime Power): potenza erogabile in servizio continuo a carico variabile, senza limiti di ore. È ammesso un sovraccarico periodico (valore definito dal costruttore del motore).

• LTP (Limited-Time Power): potenza massima erogabile per un numero limitato di ore/anno. Nessun sovraccarico ammesso.

• ESP (Emergency Standby Power): potenza disponibile in emergenza, per un massimo di 200 ore annue.

• DCP (Data Center Power): potenza specifica per applicazioni in data center, continua o variabile, senza limiti di ore annue.

⚠️ La classe di potenza deve essere definita prima dell’acquisto, poiché condiziona anche la scelta del motore.

Condizioni ambientali di riferimento

Tutti i parametri prestazionali devono essere dichiarati insieme alle condizioni ambientali di riferimento (ISO 8528). Valori tipici:

• Temperatura: 25 °C

• Altitudine: 100 m s.l.m.

• Umidità relativa: 30%

• Pressione atmosferica: 100 kPa

Condizioni diverse comportano il declassamento delle prestazioni, calcolato in base al componente più sensibile (motore, alternatore, sistema di raffreddamento, ecc.).