Should Cost per un trasformatore elettrico a secco da 20 kVA

Alla luce del processo di transizione energetica alcuni prodotti tecnologicamente avanzati, come ad esempio le batterie per auto EV e i trasformatori elettrici, assumono un ruolo sempre più importante.
In questo articolo viene applicata ai trasformatori elettrici la metodologia dello should cost, seguendo lo schema utilizzato nell'articolo relativo alle batterie agli ioni di litio NMC 1-1-1.

Cosa sono i trasformatori elettrici

I trasformatori sono dispositivi elettromagnetici usati per modificare i livelli di tensione di un circuito elettrico. Comprendono una varietà molto elevata di dispositivi: dal grande trasformatore a olio di potenza superiore a 10 mila kilovoltampere (kVA), necessario per ridurre la tensione dalle reti elettriche di trasporto a quelle di distribuzione; al piccolo trasformatore a secco di potenza inferiore a 1 kVA, utilizzato nei driver dei led per ridurre la tensione da 220 volt degli impianti domestici alle poche unità di volt necessari per l'ottimale funzionamento dei led stessi.
Sono generalmente distinti per modalità di raffreddamento. Nei trasformatori a olio, il raffreddamento avviene tramite l'immersione del trasformatore in un olio per isolamento elettrico (olio dielettrico) e la dispersione del calore via radiatore. Nei trasformatori a secco il raffreddamento avviene tramite aria ed eventualmente attraverso una ventola.
Se si esclude la modalità di raffreddamento, i trasformatori sono composti dai seguenti principali componenti:

1. due avvolgimenti di filo tipicamente in rame o alluminio: uno primario di entrata della corrente e uno secondario di uscita;
2. un nucleo magnetico fatto di lamierino magnetico che guida il flusso magnetico dall'avvolgimento primario a quello secondario;
3. una custodia, composta da materiali rigidi quali acciaio, leghe di alluminio, o altri metalli; oppure resine epossidiche o altri materiali termoindurenti;
4. isolatori e connettori per isolare elettricamente i terminali degli avvolgimenti e per connettere il trasformatore al sistema elettrico esterno.

Spesso i trasformatori hanno anche dei sistemi di controllo fatti di sensori di temperatura e dispositivi di protezione come interruttori automatici o fusibili. Nei trasformatori a olio possono essere presenti valvole di pressione e indicatori di livello dell'olio.

Costruzione dello Should Cost di un trasformatore elettrico

Di seguito viene descritta la costruzione dello should cost per un trasformatore ventilato da 20 kVA utilizzato a bordo delle macchine utensili per ridurre la tensione da 400 volt a 220 volt. Questo prodotto è un trasformatore a secco con custodia in acciaio, e ha una forma tale da permettere una ventilazione naturale.

Cost Breakdown Analysis

I materiali principali che compongono questa tipologia di trasformatori sono riportati nella tabella che segue:

Tabella 1: Cost breakdown dei costi materiali per trasformatore elettrico

Poiché il prezzo di un trasformatore di questo tipo nel gennaio del 2022 risultava prossimo a 8 euro al kg, è ragionevole ipotizzare una scomposizione di costo tra materiali e altri costi (inclusi i servizi effettivi e figurativi e margini di profitto) pari a 40% e 60%.
All'interno degli altri costi, il costo del lavoro è generalmente pari a 5 volte il costo dell'energia, che include non solo la componente energetica utilizzata nel processo produttivo, ma anche il carburante per i trasporti e le spese energetiche dell'impresa.
Nella tabella che segue sono riportate le percentuali dei diversi costi che sono state utilizzate per il calcolo dello should cost di questa tipologia di trasformatore a secco.

Tabella 2: Cost breakdown trasformatore elettrico

Should Cost

La dinamica dello should cost relativo al trasformatore considerato è riportato nel grafico che segue.

Grafico 1: Should cost di un trasformatore elettrico a secco da 20 kVA

Il grafico permette di evidenziare la repentina crescita del prezzo del trasformatore elettrico a partire dal 2021, che è culminata nel punto di massimo del secondo trimestre 2022. Tale crescita, inoltre, non ha eguali nella storia degli ultimi 23 anni.
Da oltre un anno i livelli oscillano intorno a valori di poco inferiori ai massimi storici: nella media del 2023, infatti, il prezzo del trasformatore elettrico si è abbassato soltanto dell'1.5% rispetto ai valori medi del 2022.

Conclusioni

In questo articolo si è costruito lo should cost di un trasformatore elettrico ventilato a 20 kVA, considerando sia i costi dei materiali che i costi non materiali. L'analisi ha evidenziato una forte crescita del prezzo dei trasformatori elettrici nel biennio 2021-2022 mai sperimentata prima. Nella fase più recente i prezzi rimangono elevati, appena al di sotto dei valori massimi del 2022.