Caso
Come la gestione della pressione dinamica con Grundfos DDD ha contribuito ad ottenere risparmi significativi
La situazione
Przedsiębiorstwo Gospodarki Komunalnej Sp. z o.o. (Communal Services Utility LTD) a Wolsztyn, Polonia, distribuisce più di 1.800.000 m3 di acqua ogni anno a ca. 30.000 residenti, oltre che a impianti produttivi e servizi pubblici in tutto il territorio comunale di Wolsztyn. Da molti anni il Dipartimento dell’Acqua e delle Fognature implementa con successo soluzioni tecniche innovative quali il sistema di trattamento acqua Hydrox, unico a livello nazionale, che effettua i processi di rimozioni del ferro e del manganese già in falda. L’azienda gestisce 220 km di rete di acqua potabile. Originariamente la rete utilizzava una torre piezometrica, che forniva un buffer di 700 m3 d’acqua, fondamentale nei periodi di domanda elevata, solitamente durante il periodo estivo.
Nel 2014, avendo la necessità di una verifica sull’efficienza energetica dell’impianto principale di trattamento acqua di Wroniawy, PGK Wolsztyn si è rivolta a Grundfos, richiedendo un Audit Energetico. All’epoca, il loro gruppo di aumento pressione era composto da sei pompe orizzontali, con potenza 55 kW ciascuna. Era notevolmente sovradimensionato e controllato in modo inefficiente, e di conseguenza consumava in media 0,273 kWh per ogni m3 di acqua pulita pompata nella rete.
Il rapporto di audit ha evidenziato chiaramente che l’installazione di 4 nuove pompe NBG-100-65-200 da 22 kW ciascuna e di un armadio di controllo con convertitori di frequenza avrebbe consentito l’erogazione della portata massima richiesta di 560 m3/h, nonché una riduzione dell’energia specifica a 0,216 kWh/m3. Considerando la situazione ed i benefici ovvi derivanti dalla scelta della soluzione Grundfos, PGK Wolsztyn ha deciso di avviare la modernizzazione dell’impianto attuale. La riduzione energetica ottenuta è stata del 30%, con un risparmio superiore a 98.000 kWh per anno e con un ritorno dell’investimento in 2.7 anni. Il nuovo sistema manteneva una pressione costante, un controllo regolare della velocità della pompa, eliminava l’effetto del colpo d’ariete e rendeva il lavoro quotidiano molto più semplice per il team operativo.
Il passaggio da una pompa all’altra era problematico; l’operatore doveva chiudere la valvola a farfalla su una pompa mentre l’apriva sull’altra. Ciò di solito significava lavorare con un cronometro - valvola a farfalla aperta a X% per Y secondi. A volte la pressione di rete aumentava istantaneamente di oltre 0,5 bar. Occasionalmente accadeva che la valvola a farfalla non si chiudesse e la portata alla rete quasi raddoppiava. Questo problema è stato risolto con successo con la ristrutturazione. Il nuovo sistema di controllo gestiva automaticamente e in modo fluido la velocità delle pompe, mantenendo le stesse ore di funzionamento, e l’effetto del colpo d’ariete era scomparso.
Dopo pochi anni, a Wolsztyn si presentò una nuova sfida. La torre piezometrica era in funzione ininterrottamente dal 1992 e nel 2020 ha ceduto con la comparsa di una grande crepa a un’altezza di 36 m dal suolo. PGK chiamò una squadra di arrampicata, che svolse una scansione 3D all’interno della torre. L’analisi di un esperto ha rivelato che il serbatoio superiore aveva perso la tenuta e che necessitava di una ristrutturazione approfondita. Questa riparazione era possibile solamente con un investimento di 335.000 Euro.
Torre piezometrica a Wolsztyn (a sinistra), vista della città dalla cima della torre (in mezzo), cedimento del serbatoio (a destra).
L’azienda stava valutando la possibilità di rinnovare i vecchi serbatoi di accumulo della città e di creare una stazione di rilancio aggiuntiva. Potenzialmente, ciò avrebbe significato un ulteriore investimento di 335.000 Euro, lavoro di progettazione, ottenimento delle approvazioni necessarie e adempimento di numerose formalità. Grazie all’esperienza molto positiva con Grundfos nella risoluzione del problema precedente, PGK Wolsztyn si rivolse nuovamente a Grundfos per la consulenza e il supporto.
La soluzione
L’esecuzione di un Audit Energetico con analisi di rete si è rivelato l’approccio migliore. L’audit ha comportato la misurazione del profilo di lavoro, dell’efficienza e dell’energia specifica del sistema attuale, registrando al contempo le letture della pressione nei punti di misurazione dislocati in tutta la rete. A valle dello studio, Grundfos ha proposto di scollegare la torre piezometrica danneggiata e di introdurre una soluzione per la gestione della pressione DDD.
Messa in funzione della soluzione DDD. (da sinistra a destra) Bartłomiej Kala (Specialista Senior in Ottimizzazione Energetica, Grundfos), Witold Zboralski e Mateusz Ziomek (PGK Sp. z o.o. Wolsztyn)
La soluzione proposta comprendeva una modifica del sistema di controllo e la consegna di sei nuove pompe CR125-2. Mentre la torre non era più in grado di fornire un accumulo di diverse centinaia di m3 per le situazioni di flusso elevato, il nuovo sistema ora può fornire quasi 1.000 m3/h. Il regolatore di rilancio raccoglie i dati dai punti critici situati sulla rete di approvvigionamento idrico in modalità wireless e crea automaticamente una curva di gestione ottimale. La pressione di mandata si adatta alla domanda corrente e gli utenti finali hanno una pressione dell’acqua costante, indipendentemente dall’ora del giorno o della stagione. Con queste funzionalità avanzate, è stato possibile scollegare la torre piezometrica senza causare alcun impatto agli utenti o alla rete.
Abbiamo persino ricevuto delle domande da altri enti gestori: ’Ma come, avete scollegato la torre e semplicemente continuato a lavorare? È impossibile!’ La mia risposta è stata: «Venite a trovarci e vi faccio vedere come!
Il risultato
Le 4 pompe esistenti NBG con potenza 22kW sono state sostituite da 6 nuove pompe CR125-2 ad alta efficienza da 30 kW. Inoltre, i tubi di collegamento delle pompe sono stati sostituiti da tubi nuovi, costruiti in acciaio inox. I quadri elettrici sono stati dotati di due convertitori di frequenza aggiuntivi e sulla rete idrica sono stati installati un regolatore CU354 dedicato e punti di misurazione.
Installazione in corso delle tubature in acciaio inox (a sinistra), nuova serie di 6 pompe CR125-2 (a destra).
Tutte le attività descritte sopra e il passaggio dalla gestione a pressione costante alla gestione intelligente DDD, ha assicurato una portata massima di 978 m3/h, al contempo riducendo significativamente l’energia specifica da 0,216 a 0.162 kWh/m3. La modernizzazione ha ridotto il consumo energetico di un ulteriore 22%, con risparmi energetici aggiuntivi di quasi 79.000 kWh all’anno. Inoltre, il regolatore Grundfos DDD ha stabilizzato la pressione sulla rete idrica, riducendo le oscillazioni a circa 0.1 bar. Anche in questo caso il ritorno dell’investimento è stato inferiore a 3 anni. In aggiunta a tutti questi vantaggi, PGK Sp. z o.o. a Wolsztyn ha evitato un investimento di circa 670.000 Euro per la ristrutturazione della torre piezometrica e la potenziale costruzione di una nuova stazione aumento pressione.
Se qualche anno fa avessi detto che avremmo lavorato senza torre piezometrica, molti dipendenti avrebbero detto "sei pazzo, vai a trovarti un nuovo lavoro, la torre è sempre stata qui, non si può fare in nessun altro modo". All’improvviso, abbiamo scollegato la torre, abbiamo acceso il sistema DDD e scoperto che tutto funziona perfettamente, e che la gente ha l’acqua ad una pressione stabile. Per quelli che non ci credono, noi siamo la prova che i problemi si possono sempre risolvere in un modo migliore, al contempo risparmiando un sacco di soldi.