Implementazione pacchetto EXPERIOR™ su un sollevamento fognario di esistente denominato P3

PREMESSA

L’impianto in oggetto è gestito da Tecnocasic, società per azioni controllata dal CACIP, operante nell’Area Industriale di Cagliari che si occupa dell’erogazione dei servizi idrico-ambientali.
L’impianto denominato P3 fa parte dei 9 sollevamenti utilizzati per rilanciare le acque reflue al depuratore di Macchiareddu.
L’Ente Gestore, particolarmente attento all’efficienza energetica degli impianti, è stato subito disponibile a testare immediatamente nel proprio impianto la validità della “Soluzione Flygt Experior” utilizzando la formula del “Try & Buy” (periodo di test ed acquisto condizionato al raggiungimento dei risultati di risparmio previsti).
Questo “package”, denominato EXPERIOR™ (da superior expertise) è sinteticamente costituito da:

  • un’idraulica ad alta efficienza ed inintasabile;
  • un motore classificato in efficienza premium;
  • un’ azionamento intelligente Smart Run con algoritmo di ricerca della frequenza di funzionamento con la miglior energia specifica consumata per metro3 pompato.

La funzione di ottimizzazione del pompaggio impedisce inoltre alla pompa di lavorare in zone di curva non ottimali, questo garantisce la massima efficienza idraulica ed elettrica del sistema, che si traduce in reali risparmi energetici.

CASE STORY

Acquisizione e analisi dei dati relativi all’impianto esistente

Sulla base di quanto indicato in premessa, ed al fine di validare sul campo le ottime performance del pacchetto Experior™, è stato realizzato un impianto di test del sistema fognario gestito da Tecnocasic. Allo scopo di ottenere risultati reali, l’implementazione del pacchetto Experior™, è stato effettuato su di un impianto esistente di sollevamento acque reflue facente parte di una dorsale fognaria di circa una decina di sollevamenti, ubicati nella zona industriale della città di Cagliari.
La stazione di sollevamento esistente, che di seguito denomineremo SOLLEVAMENTO P3 (situato nel comune di UTA), risultava equipaggiata di 2 elettropompe sommergibili Flygt con girante monocanale modello CP 3152 MT 430 da 13,5 kW, 27A nominali.
La mandata DN200 delle singole pompe si inserisce in un collettore in pressione DN400 in acciaio che recapita i liquami alla successiva stazione P2 ( lunghezza totale della condotta 3089 metri) – Prevalenza 10,5 m – Portata 84 litri/sec – rendimento 70% Ovviamente, prima di procedere con la sostituzione delle elettropompe e del sistema di avviamento esistente (quadro elettrico tradizionale con avviamenti stella-triangolo), in favore del pacchetto Experior™, si è provveduto ad analizzare il funzionamento dell’impianto ed i consumi relativi.

Dalla tabella si rileva che il consumo totale annuo della stazione di sollevamento è pari a circa 70.930 kWh ovvero una media di circa 194 kWh giorno.
Concentriamoci però sui dati riguardanti il semestre da…… a…… mese di agosto 2011, poiché sarà il mese utilizzato come paragone nei confronti dei nuovi dati di consumo ottenuti con il pacchetto Experior™, e precisamente un consumo mensile di 5.924 kWh ovvero una media di circa 191 kWh giorno.

Studio del sistema e definizione dell’intervento di ottimizzazione

Sulla base dei dati rilevati, i tecnici di Xylem definiscono se l’impianto attuale può essere ottimizzato e con quali vantaggi.
Grazie al sofisticato software di calcolo e modellazione si valuta che dall’impianto esistente SOLLEVAMENTO P3, ferme restando le quantità di liquame pompato e le caratteristiche idrauliche del circuito, grazie all’adozione del pacchetto Experior™ si potrebbero ottenere risparmi energetici nell’ordine di almeno il 30%.

Dalla tabella si rileva che il consumo totale annuo della stazione di sollevamento è pari a circa 51.800 kWh ovvero una media di circa 142 kWh giorno.
Nel grafico il tracciato blu rappresenta i consumi mensili reali, mentre il tracciato rosso è riferito ai consumi stimati che si otterrebbero adottando sul SOLLEVAMENTO P3 il pacchetto Experior™.
Da un punto di vista esecutivo l’intervento consiste in:

  • sostituzione delle 2 elettropompe esistenti CP 3152 MT 430 da 13,5 kW, 27A nominali con le nuove macchine NP 3153 MT 431 da 13,5 kW, 28A nominali;
  • sostituzione del quadro elettrico esistente con avviamenti stella-triangolo con il nuovo quadro elettrico dotato di 2 azionamenti Flygt SmartRun™;
  • programmazione accurata del sistema in base alle caratteristiche dell’impianto e creazione dell’interfaccia con il sistema di controllo e monitoraggio dell’Ente Gestore.

Per rendere concreti questi risparmi si procede quindi con una proposta al Cliente d’intervento sull’impianto di SOLLEVAMENTO P3, mediante la formula “TRY&BUY” (ovvero s’installano le apparecchiature e gli impianti necessari, ma, solo dopo un tempo definito di utilizzo e se i risultati stabiliti sono stati ottenuti, si procede con il regolare ordine di acquisto.

Implementazione delle apparecchiature e risultati

Una volta presi gli accordi operativi si procede con le forniture ed i montaggi in campo.
Il SOLLEVAMENTO P3 viene equipaggiato quindi delle nuove apparecchiature ed entra in servizio effettivo a partire dal 04 agosto 2012. L’impianto è anche dotato di un sistema di telecontrollo FLYGT (RTU denominate “APP”) che rende possibile verificarne il corretto funzionamento ed in particolare i consumi energetici da postazione remota.

Dopo esattamente trentuno giorni di funzionamento effettivo ovvero fino alla data del 03 settembre 2012 vengono acquisiti i dati reali di funzionamento in maniera tale da poter essere confrontati con i dati reali relativi all’anno precedente ed ai dati  timati del progetto di risparmio energetico.
Dalla tabella si rileva che il consumo totale mensile della stazione di sollevamento è pari a circa 3.203 kWh ovvero una media di circa 104 kWh giorno.
A titolo cautelativo aumentiamo i consumi energetici
rilevati con questa nuova configurazione di impianto per tener conto di eventuali errori di misura sugli strumenti e/o variazioni di liquame pompato, di una percentuale pari al 20%. Con questo margine cautelativo si otterrà quindi un  onsumo pari a 3.850 kWh mese, ovvero una media di 125 kWh giorno che verrà presa come base di confronto.

Conclusioni

Di seguito i dati principali comparati relativi a questo progetto di ottimizzazione dei consumi energetici relativi ad un impianto di sollevamento fognario:
Consumo medio mensile reale relativo al mese di agosto 2011 sollevamento P3191 kWh giorno
Consumo medio mensile stimato relativo al mese di agosto 2012 sollevamento P3142 kWh giorno
Consumo medio mensile reale relativo al mese di agosto 2012 sollevamento P3121 kWh giorno
Dai dati evidenziati si può affermare che il SOLLEVAMENTO P3, grazie agli interventi di ottimizzazione messi in atto, ha conseguito un risparmio in termini di consumi energetici pari al 35%.
Da un punto di vista economico, fissato il costo medio del kWh pari a 0,18 €/kWh, il risparmio annuo della stazione di sollevamento P3 risulta essere di € 4.500,00.


E’ facile comprendere come, se proiettiamo questi risultati su dorsali fognarie molto estese, sia possibile ottenere, per gli Enti di gestione, grandi risparmi energetici totali.

ALLEGATO TABELLA CONFRONTO 2011-2012

Nella tabella allegata sono stati messi a confronto i dati dei mesi di luglio, agosto e settembre 2011 con i dati riferiti agli stessi mesi del 2012. Le rilevazioni confrontate sono il numero di avvii d e le ore di funzionamento delle pompe. I dati analizzati riguardano la stazione S2, che è il pompaggio a monte del sollevamento P3, ovvero il pompaggio equipaggiato con SmartRun™

Questo confronto ci serve per stabilire se le portate trattate nel 2011 sono equivalenti a quelle del 2012 oppure se ci sono state variazioni, questo per confrontare in maniera ponderata le variazioni dei consumi elettrici. In effetti, i dati rilevati  evidenziano una variazione delle ore di marcia totali delle pompe nell’ordine di un -10% nel 2012 rispetto al 2011.
Ovviamente questa differenza di portata trattata è stata tenuta in considerazione nei bilanci energetici e, anzi, abbiamo  aggiunto un ulteriore 10% a titolo cautelativo.
Di fatto, i consumi rilevati nel 2012 sul pompaggio con SmartRun™ sono stati aumentati del 20% per essere certi di fare un confronto molto prudente.

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