Efficienza Energetica negli Impianti di Trattamento:
dal monitoraggio e benchmarking, all’azione di intervento

WRc plc, rinomata azienda inglese di consulenza tecnica specializzata nel settore delle acque e dei rifiuti, sta guidando un programma internazionale di Energy Efficiency Benchmarking rivolto alle Aziende dei Servizi Idrici.

Il programma e’ in corso dal 2006 e momentaneamente coinvolge 9 aziende tra cui 4 italiane, 3 britanniche e 2 irlandesi (Irlanda e Irlanda del Nord). Dopo una fase iniziale di ricerca sulle tecnologie avanzate di benchmarking energetico (Best Practice Methodology), e di sviluppo di un software accessibile via web, il programma e’ recentemente entrato nella piena fase operativa di applicazione a qualsiasi impianto di trattamento, sia di acque potabili che reflue.

Il progetto si e’ posto come obiettivo quello di dare una risposta ai seguenti quesiti:

•    Energia elettrica: quanta ne usiamo, dove la usiamo e come sono le nostre prestazioni rispetto a quelle di altre aziende?
•    Qual e’ il benchmark ottimale per un trattamento efficiente da un punto di vista energetico?
•    Che cosa si puo’ razionalmente fare per incrementare l’efficienza di uno specifico impianto?



L’energia elettrica rappresenta la componente principale dei costi operativi per i servizi idrici, sia che si tratti di distribuzione che di depurazione. L’inarrestabile crescita del costo dell’energia rafforza il bisogno di capire nel modo piu’ chiaro possibile se l’elettricita’ e’ usata in modo efficiente, o se esistono sprechi che possano essere piu’ o meno facilmente abbattuti.

Il modo migliore per intervenire risulta sicuramente essere un monitoraggio consistente e mirato dei consumi, seguito dall’analisi dei risultati e dall’identificazione delle aree problematiche. Infine, l’azione di benchmarking e lo scambio inter-aziendale di know-how facilitano la scelta di eventuali soluzioni.

Ciascuno di questi stadi e’ preso in considerazione dal software prodotto durante il programma, che e’ accessibile dal sito www.energypi.com. Dal sito si puo’ accedere ad informazioni sul progetto di carattere generale, mentre l’uso vero e proprio del software e’ ristretto solo alle Aziende partecipanti.

Per ciascun impianto, il software permette di:

1. creare un modello grafico semplificato;
2. immettere i dati descrittivi dell’impianto (dimensione, carico, profilo idraulico, ecc.) e dei singoli processi identificati nel modello grafico;
3. caricare le serie temporali (principalmente portata, consumo energetico e dati fisico/chimici) per l’impianto in generale, e per le singole unita’ di processo in particolare;
4. lanciare il modello per eseguire i calcoli del rendimento, definito tramite determinati Energy Performance Indicators (EPIs);
5. visualizzare i risultati in maniera estremamente flessibile. Gli outputs sono presentati sia come riassunti mensili di rendimento per ciascun impianto o processo, che come grafici di paragone in cui le prestazioni di un sito possono essere confrontate con quelle di altri impianti analoghi. Il confronto puo’ essere effettuato sia nell’ambito della stessa Azienda che delle altre Aziende partecipanti (in maniera completamente anonima).

La chiave di lettura dell’analisi energetica e dell’azione di benchmarking si basa sulla definizione di Energy Performance Indicators (EPIs): si tratta di coefficienti di rendimento elaborati da un team di esperti di WRc, ed utilizzati nei calcoli del modello. In base ai dati in entrata per l’impianto considerato, il software calcola gli EPI attuali e quelli di rendimento ottimale. I valori corrispettivi ottenuti sono messi a confronto per determinare l’efficienza della singola unita’ di processo, o dell’impianto in generale. Il confronto e’ esteso ai componenti e/o impianti di altre aziende che partecipano all’iniziativa, alla condizione che abbiano dimensioni e qualita’ dell’effluente analoghe. Nel caso di consumo inefficiente, cosidetti “explanatory factors” (fattori esplicativi) sono automaticamente segnalati dal software per aiutare l’utente a focalizzare l’attenzione laddove il consumo e’ relativamente alto, ovvero dove interventi pianificativi o operativi sarebbero raccomandati se non necessari.

A scopo esemplificativo, si consideri l’EPI attuale di una pompa, in kWh per Megalitro di portata:



L’EPI di sollevamento attuale e’ confrontato con quello ottimale, ottenuto dai dati caratteristici della pompa tramite l’equazione:



dove:
conversione unita’ di energia: 1 kWh = 3.6 MJ;
la prevalenza e’ espressa in m;
il rendimento e’ espresso in %.

Il software utilizza equazioni simili alle precedenti per tutte le unita’ di processo e per l’impianto visto nell’insieme. Il confronto tra valori attuali e ottimali rappresenta una guida nell’identificazione di possibilita’ di miglioramento.

WRc ha dato un contributo importante alle Societa’ coinvolte, non solo nell’uso del software, ma anche per le attivita’ a monte dell’input dei dati. Per esempio, e’ stato condotto uno studio dei costi/benefici con lo scopo di stabilire la frequenza di misura ideale per la determinazione di ciascun EPI, e consulenza “su misura” e’ stata offerta sull’installazione di multimetri in loco. Il monitoraggio risulta infatti efficace solo se la raccolta dei dati di consumo e la loro analisi viene eseguita secondo una suddivisione razionale delle unita’ processuali. Questo criterio, inoltre, garantisce delle solide basi per ottenere un’azione consistente di benchmarking.

Il confronto con le prestazioni di altre aziende, e’ tanto piu’ efficiente quanti piu’ sono i partecipanti che si uniscono al programma. Inoltre, gli utenti hanno la possibilita’ di scambiare opinioni e know-how su iniziative di risparmio energetico nella sezione del sito dedicata alla discussione (Discussion Area), oppure durante i meeting bi-annuali organizzati da WRc. La partecipazione al Programma agevola il monitoraggio degli effetti risultanti dall’applicazione delle iniziative di risparmio, e permette di imparare dalle esperienze delle altre aziende coinvolte. Il grafico sottostante, proveniente dal software EnergyPI.com, illustra questi benefici.

Nell’impianto considerato nel grafico, adibito ad una popolazione equivalente di 90’000, l’utente ha monitorato l’effetto di una iniziativa sul controllo dei fanghi attivi. I risparmi di energia elettrica ottenuti sono di 2,000 kWh al giorno. L’utente e’ stato successivamente in grado di monitorare ulteriori miglioramenti, grazie alla calibrazione dell’algoritmo.
Questa iniziativa e’ stata discussa dagli altri partecipanti al Programma, che hanno potuto calcolare una stima della riduzione di consumo che una tale applicazione potrebbe apportare nelle loro Aziende.


Le aziende italiane che hanno preso parte al progetto sono Acea, le toscane Publiacqua e Acque Ingegneria, e Gruppo Hera. Sotto la guida di Energy e R&S managers, e con il supporto del software prodotto da WRc, queste aziende hanno cominciato a monitorare attivamente e dettagliatamente alcuni dei loro impianti, per identificare cosa puo’ essere modificato allo scopo di tagliare consumi e costi, con un beneficio ulteriore nella riduzione delle emissioni di gas effetto serra. E’ importante specificare che l’enfasi del Programma e’ stata posta sul consumo di energia elettrica, non sul suo costo: un confronto dei costi, infatti, potrebbe risultare inutile su basi tariffarie diverse. Appare ovvio, pero’, che uno degli obiettivi piu’ significativi resta certamente la riduzione dei costi energetici.

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