manutenzione straordinaria principali sollevamenti di acoset s.p.a. installazione di avviatori ad...
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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.
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Acoset S.p.A.
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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.
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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
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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
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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
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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
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Localizzazione dei siti
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Schema Telecontrollo
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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 €
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Risultati nel corso del 2012
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Risparmio energeticoRisparmio energetico
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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 €
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I dettagli del risparmio
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Sinottico Ragalna
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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.
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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
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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
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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!
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Bolletta Canfarella Deposito 2011
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Bolletta Canfarella Deposito 2012
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Grafico consumi Canfarella Deposito
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Bolletta canfarella 2
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Grafico consumi Canfarella 2
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Schema Pozzo S.Cuore
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Sinottico Sacro Cuore
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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
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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!
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Risultati Sacro Cuore
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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
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Dolenti Note: la tariffa
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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.
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Considerazioni finaliI risultati ottenuti hanno fatto passare in secondo ordine il motivo
principale dell’intervento: La messa a norma degli avviatori