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

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

al risparmio energetico e l’ottimizzazione del servizio 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 Riduzione consumi elettrici Inverter Sistema di telecontrollo

Localizzazione dei siti

Schema Telecontrollo

Tipici dei controlli previsti QR/Fmax RS-485 R S T E > I Rif. Inv. = Rif. Inv - α P/L -R + E Loop analogico + Quadro Inverter CTR STATO - E < - I Rif. Inv. = Rif. Inv + α U V W QL P/L - F P/L P/L P/L FILTRO DIGITALE Pompa Misuratore di portata USCITA DIGITALE COMANDO VALV. RTU DISPOSITIVO DI COMANDO VALVOLA COMANDO VALVOLA STATO VAL. PORTATA Valvola motorizzata Misuratore di portata

Dati principali progetto Investimento Totale 590.000 € di cui 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).

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. Ponte di diodi DC-Bus Ponte di IGBT

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 Energy Saving = A2-A1 A1 B A A A2 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

Pompa Centrifuga Energy Saving =Asaved A A Asaved B 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

Confronto consumi complessivi 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 energetico 2011 2012

Risparmio economico Investimento iniziale 590.000 € Risparmio energetico 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 Energia risparmiata 4.750.000 kWh Costo unitario energia 0,161 €/kWh Valore del risparmio 764.750 € Tempo di payback Ritorno dell’investimento: 9 mesi

I dettagli del risparmio I singoli inverter hanno realizzato risparmi energetici dal 25 al 45% in funzione della regolazione. Risparmio energetico La percentuale complessiva di risparmio è del 10,8% con il 30 % degli impianti sottoposti ad inverter Risparmio economico

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 pompa Canfarella 2 Portata nominale: 35 Litri/Sec Prevalenza nominale: 135 m Rendimento: 0,85 Caratteristiche del motore: Potenza: 132 kW Rendimento: 0,85 Tensione di alimentazione: 400 V 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 2 Energia 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 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 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 finali I risultati ottenuti hanno fatto passare in secondo ordine il motivo principale dell’intervento: La messa a norma degli avviatori