Manutenzione straordinaria principali sollevamenti di ACOSET S.P.A.

Installazione di Avviatori ad inverter ed ampliamento telecontrollo

Bergamo 13/11/2013

Vincenzo Indelicato consulente per l’ottimizzazione e l’energia Acoset S.p.A.

Acoset S.p.A.

Acoset gestisce il servizio idrico integrato in 21 comuni della

Provincia di Catania.

90.000 Utenti distribuiti nella fascia montana e pedemontana etnea con una forte percentuale di fluttuanti;

Un vasto territorio caratterizzato da forti pendenze e dislivelli;

Un sistema di sorgenti

Pozzi con profondità fino a 400 m;

Acoset S.p.A.

Situazione nel 2010

Nel 2010 in Acoset si ha:

Consumo energia elettrica : 43.900.000 di kWh

Costo energia elettrica : 6.500.000 Euro

Costo energetico del sollevamento 0,988 kWh/mc

Il costo dell’energia elettrica rappresenta oltre 1/3 dei costi complessivi

Prospettive per 2011

Impianti fatiscenti ed obsoleti per carenza di manutenzione con conseguenti previsione in aumento dei costi di manutenzione “di emergenza” (riparazione a seguito di guasti)

Un costo unitario dell’energia in continuo aumento

La necessità di risanare il bilancio

La impossibilità di aumentare la tariffa

La necessità di intervenire sugli avviatori delle pompe a seguito di precise prescrizioni dell’ASL e dell’Ispettorato del Lavoro

La scelta strategica

In un periodo caratterizzato da scarse risorse finanziarie si decide intervenire con progetti di manutenzione straordinaria finalizzati, oltre che

al recupero e la messa a norma degli impianti, anche al

al risparmio energetico e l’ottimizzazione del servizio

L’obiettivo è ottenere un ritorno economico dell’investimento in grado di generare un circolo virtuoso per continuare a realizzare interventi di

manutenzione per l’ottimizzazione del servizio

Dettaglio Soluzione

Alla fine del 2010 predispone un progetto pilota di manutenzione degli impianti di sollevamento con l’obiettivo di ridurre i consumi elettrici.

Il progetto prevede di:Realizzare, potenziare o rimettere in servizio, il sistema di

telecontrollo nei principali sollevamenti Installare avviatori ad inverter nei principali sollevamenti al posto degli

avviatori statici ormai obsoleti

Localizzazione dei siti

Schema Telecontrollo

Tipici dei controlli previsti

FILTRODIGITALE

P/L -R +

P/L - F

EE > I

Rif. Inv. = Rif. Inv + α

Loop analogico

P/L

+

-

QuadroInverter

R S T

U V W

P/L

Rif. Inv. = Rif. Inv - αRS-485

CTRSTATO

E < - I

PompaMisuratoredi portata

PORTATA

COMANDO VALV.

RTU DISPOSITIVODI COMANDOVALVOLA

USCITA DIGITALE

COMANDO VALVOLA

STATO VAL.

ValvolamotorizzataMisuratore

di portata

QL

P/L

QR/Fmax

Dati principali progetto

180.000 € per avviatori ad inverter (per un totale di n. 18 inverter con taglie da 7,5 kW a 132 KW)

330.000 € per apparecchiature elettroidrauliche (misuratori di portata, di pressione di livello e valvole motorizzate) e telecontrollo (RTU, impianti elettrici e software) e pezzi speciali in acciaio per le modifiche da apportare agli impianti

80.000 € per somme a disposizione (pubblicità gara, allacci elettrici, progettazione e direzione lavori).

Investimento Totale 590.000 € di cui

Ma cos’è un Inverter?

Apparecchiatura elettronica il cui compito è generare un’onda sinusoidale a frequenza variabile ed utilizzata principalmente per controllare motori asincroni trifase.

DC-Bus Ponte di IGBTPonte di diodi

Un caso reale

Consideriamo il caso reale di applicazione con una pompa centrifuga

Diagramma collimare

Confrontiamo due casi: Controllo con Strozzatura e

Controllo con Inverter

Pompa Centrifuga

Energia necessaria per muovere il fluido alla portata nominale (nominal operating point)

Energia necessaria per muovere il fluido all’80% della portata nominale con valvola di strozzatura

A1

A2

Energy Saving = A2-A1

A A

B

Pompa Centrifuga

Energia necessaria per muovere il fluido alla portata nominale (nominal operating point)

Energia necessaria per muovere il fluido all’80% della portata nominale con inverter

Asaved

Energy Saving =Asaved

A A

B

Primi risultati

Confronto consumi complessivi

Da settembre a dicembre 2011 sono stati risparmiati rispetto al 2010 oltre 2.000.000 di kWh per un valore complessivo di oltre 290.000 €

Risultati nel corso del 2012

Risparmio energeticoRisparmio energetico

Risparmio economico

Investimento iniziale 590.000 €

Dato di partenza - Pompe tutte con avviatori tradizionali: 43.900.000 kWh nel 2010

Dato di arrivo - 30% di pompe dotate di avviatore ad inverter: 39.150.000 kWh nel 2012

Risparmio energetico

Ritorno dell’investimento: 9 mesi

Tempo di payback

Energia risparmiata 4.750.000 kWh

Costo unitario energia 0,161 €/kWh Valore del risparmio 764.750 €

I dettagli del risparmio

Sinottico Ragalna

Canfarella deposito

Istallazione di n.1 inverter Serie E7 da 132 Kw Tipo E7Z-4132 0

Prima dell’ intervento il motore della pompa da 45 Litri/sec con un salto di 130 metri veniva gestito alla velocità nominale con un fattore di sevizio 75% ON e 25% OFF.

In alcuni periodi dell’anno la mandata veniva strozzata.

Con l’ ausilio dell’ inverter il motore gira di media all’ 80%, la pompa solleva 38 litri/sec, con una diminuzione di 4 Bar di pressione sulla condotta.

Nuova gestione tramite il telecontrollo del livello del serbatoio di Canfarella 2, viene imposto un set point di giorno al livello minimo e di notte al livello massimo al fine di sfruttare la differenza di costo dell’energia nelle fasce orarie.

Canfarella 2

Istallazione di n.1 inverter Serie E7 90 Kw tipo E7Z-4090 0

Prima dell’ intervento il motore della pompa da 35 Litri/sec con un salto

di 135 metri era gestito alla velocità nominale con un fattore di sevizio

75% ON e 25% OFF

Con l’ ausilio dell’ inverter il motore gira di media all’ 80%, la pompa solleva

28 litri/sec.

Nuova gestione tramite il telecontrollo del livello del serbatoio di arrivo in Via Adua, viene imposto un set point di giorno al livello minimo e di notte al livello massimo al fine di sfruttare la differenza di costo dell’energia nelle fasce orarie

Riepilogo sollevamenti Ragalna

Caratteristiche pompa Canfarella Deposito

• Portata nominale: 45 Litri/Sec

• Prevalenza nominale: 130 m

•Rendimento: 0,85

Caratteristiche del motore:

•Potenza: 132 kW

•Rendimento: 0,85

•Tensione di alimentazione: 400 V

Caratteristiche pompa Canfarella 2

•Portata nominale: 35 Litri/Sec

•Prevalenza nominale: 135 m

•Rendimento: 0,85

Caratteristiche del motore:

•Potenza: 90 kW

•Rendimento: 0,85

•Tensione di alimentazione: 400 V

Calcolo E.S. Annuale

Sollevamento Canfarella Deposito / Canfarella 2 / via Adua

Energia consumata nell’ anno 2010 (rilevata dalle bollette EON) con i motori a velocità fissa e controllo 75% di On e 25% di Off:

1.115.527 KWh Caffarella Deposito e 660.946 KWh Caffarella 2

Energia consumata nell’ anno 2012 (rilevata dalle bollette Eon) con i motori controllati da inverter con velocità media dell’ 80% e diminuzione della pressione dinamica a

Caffarella Deposito di 3 Bar

707.745 KWh Caffarella Deposito e 450.755 KWh Caffarella 2Energia Risparmiata:

617.970 kWh *0.169€ = 104.437 € / anno

Costo totale dell’ investimento 37.500 €

Payback period ~ 4,3 mesi!

Bolletta Canfarella Deposito 2011

Bolletta Canfarella Deposito 2012

Grafico consumi Canfarella Deposito

Bolletta canfarella 2

Grafico consumi Canfarella 2

Schema Pozzo S.Cuore

Sinottico Sacro Cuore

Trivelle interne Pozzo Sacro Cuore

Caratteristiche pompa Trivella 1

•Portata nominale: 110 Litri/Sec

•Prevalenza nominale: 10 m

•Rendimento: 0,85

Caratteristiche del motore:

•Potenza: 90 kW

•Rendimento: 0,85

•Tensione di alimentazione: 400 V

Caratteristiche pompa Trivella 2

•Portata nominale: 110 Litri/Sec

•Prevalenza nominale: 10 m

•Rendimento: 0,85

Caratteristiche del motore:

•Potenza: 90 kW

•Rendimento: 0,85

•Tensione di alimentazione: 400 V

Risultati pozzo Sacro Cuore

Energia consumata nell’ anno 2010 (rilevata da calcoli) con i motori a velocità fissa

1.576.800 KWh per le due trivelle (2*90kW*24*365)Potenza misurata con i motori controllati da inverter frequenza di

•Trivella- 1: 40 Hz – 54 kW

•Trivella-2: 42 Hz – 58 kW

Energia consumata nell’ anno 2012 (rilevata da calcoli) con i motori controllati da inverter

981.120 kWh ((54+58)*24*365))Energia Risparmiata: 595.680 kWh

Valore del risparmio: 595.680*0.169€ = 100.669 € / anno

Costo totale dell’ investimento 37.500 €

Payback period ~ 4,5 mesi!

Risultati Sacro Cuore

T.E.E.

E’ stata richiesta la certificazione del risparmio per l’accesso ai T.E.E.

Il valore presunto sul mercato di tali certificati è di circa 80.000 €/anno

Dolenti Note: la tariffa

Validità del progetto

L’aumento continuo della tariffa dell’energia se da un lato rende difficoltosi i meccanismi di autofinanziamento o di Finanziamento Tramite Terzi (FTT), aumenta la convenienza a realizzare interventi di efficientamento energetico.

Considerazioni finaliI risultati ottenuti hanno fatto passare in secondo ordine il motivo

principale dell’intervento: La messa a norma degli avviatori