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 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
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
Sistema di
telecontrollo
Inverter
Riduzione
consumi
elettrici
Localizzazione dei siti
Schema Telecontrollo
Tipici dei controlli previsti
QR/Fmax
RS-485
P/L -R +
+
E
R S T
Rif. Inv. = Rif. Inv - α
E>I
Quadro
Inverter
CTR
STATO
-
Rif. Inv. = Rif. Inv + α
E<-I
U V W
QL
P/L - F
P/L
P/L
FILTRO
DIGITALE
P/L
Pompa
COMANDO VALV.
USCITA DIGITALE
RTU
COMANDO VALVOLA
Misuratore
di portata
DISPOSITIVO
DI COMANDO
VALVOLA
STATO VAL.
PORTATA
Misuratore
di portata
Valvola
motorizzata
Loop analogico
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
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
Energia assorbita
45000000
40000000
35000000
30000000
25000000
20000000
15000000
10000000
5000000
0
2011
2012
1
43900000
39150000
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
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:
Caratteristiche pompa Canfarella 2
• Portata nominale:
35 Litri/Sec
• Prevalenza nominale: 135 m
• Rendimento:
0,85
Caratteristiche del motore:
• Potenza: 132 kW
• Potenza: 90 kW
• Rendimento: 0,85
• Rendimento: 0,85
• Tensione di alimentazione: 400 V
• 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
Caratteristiche pompa Trivella 2
• Portata nominale:
110 Litri/Sec
• Prevalenza nominale: 10 m
• Prevalenza nominale: 10 m
• Rendimento:
• Rendimento:
0,85
Caratteristiche del motore:
0,85
Caratteristiche del motore:
• Potenza: 90 kW
• Potenza: 90 kW
• Rendimento: 0,85
• Rendimento: 0,85
• Tensione di alimentazione: 400 V
• 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