Come ridurre i consumi energetici di un acquedotto

04 febbraio 2015

L’acquedotto di Cormons (GO), che serve utenti sia pubblici sia privati, ha deciso di rifare la stazione di pompaggio automatizzandola completamente. Ora dispone di un sistema non solo autoregolante, in grado di gestire i picchi imprevedibili della domanda, ma anche molto efficiente dal punto di vista dei consumi energetici.

Per realizzare questo, Irisacqua ha utilizzato prodotti per l'automazione Omron, a partire dal PLC modulare CJ1, il terminale operatore NS8 e l’inverter 3G3RX a 400V con potenza di 55kW.

Ma vediamo in pratica come si è sviluppato l’intervento di riammodernamento. E’ stato rifatto il quadro elettrico generale in bassa tensione in quanto quello in funzione era obsoleto e non presentava più un livello di sicurezza e garanzia di funzionalità accettabile. L’alimentazione elettrica in media tensione 20 kV (sistema TN-S) è stata conservata; da segnalare la presenza di una protezione generale e protezioni con fusibili in partenza verso 2 trasformatori.

Il tutto poi fa capo a un quadro elettrico principale su cui sono inserite le protezioni dei trasformatori che in origine non funzionavano in parallelo. I due interruttori generali sono interbloccati con un sistema a chiave che ne impedisce la contemporanea chiusura ed il conseguente funzionamento in parallelo. Poiché in futuro i due trasformatori potrebbero essere collegati in parallelo, i nuovi quadri elettrici sono stati realizzati e dimensionati per prevedere il loro funzionamento contemporaneo.

Gli interventi realizzati

Ecco sommariamente gli interventi realizzati con questo progetto: 

• rifacimento del quadro generale con l’inserimento di protezioni e comandi; nuovi quadri in lamiera. Rifatta l’alimentazione delle utenze elettriche esistenti (pompe, pozzi, ecc.); 
• l’impiego di un nuovo gruppo elettrogeno trifase per l’alimentazione delle utenze in caso di mancanza dell’energia elettrica da parte dell’ente distributore. La commutazione rete-gruppo avviene automaticamente;
• le tre pompe sono gestite da inverter Omron 3G3RX a 400 V con potenza di 50 kW. Questi dispositivi oltre a poter gestire la potenza delle pompe hanno anche la funzione di “soft-start” per gestire la partenza dei motori elettrici delle pompe e limitare le correnti di spunto, con conseguente importante risparmio energetico;

• le linee elettriche di alimentazione delle pompe e dei pozzi esistenti sono state mantenute e ricollegate ai nuovi quadri elettrici;
• ciascuna delle 3 pompe viene gestita da un suo quadro elettrico nel quale sono inserite le protezioni, i controlli, oltre all’inverter 3G3RX;
• Installazione di un terminale operatoreNS8 (tcm:399-6508) di Omron che effettua una supervisione locale dell’impianto: gestisce i livelli massimi e minimi delle vasche, mentre per quanto riguarda l’inverter gestisce gli allarmi e varia i riferimenti dei comandi; comanda infine il funzionamento dell’impianto in locale o in remoto;
• le protezioni e comandi dei pozzi di estrazione acqua dal sottosuolo sono state raggruppate in un quadro elettrico insieme a tutte le protezioni e comandi dei tre pozzi (differenziale, termica, teleruttore, ausiliari, ecc.) e delle due pompe di lavaggio. La partenza dei tre motori dei pozzi è gestita attraverso soft-start in sostituzione dei vecchi avviamenti stella-triangolo esistenti, limitando così le elevate correnti di spunto dei motori nelle fasi di partenza con miglioramento dell’efficienza energetica;
• un PLC OmronCJ1M (tcm:399-6417) comanda pompe, pozzi, acquisisce allarmi e segnali, mentre per il sistema di telecontrollo TLC si è conservato quello originale inserito in una nuova carpenteria metallica;
• anche il gruppo automatico di rifasamento generale, dato il tipo di carico (pompe gestite da inverter), è una centrale automatica con reattanze di blocco antiarmoniche.

Il nuovo sistema di alimentazione è estremamente flessibile, affidabile al passo con la tecnologia disponibile sul mercato per garantire la massima continuità del servizio idrico pubblico grazie ai seguenti accorgimenti:

• alimentazione in media tensione;
• 2 trasformatori (uno di scorta);
• impiego di un gruppo elettrogeno ad inserzione e commutazione automatica che interviene in caso di mancanza della rete elettrica pubblica;
• un quadro elettrico per ogni pompa indipendente dalle altre pompe;
• un quadro elettrico per l’alimentazione di ciascun pozzo e delle pompe di lavaggio indipendente dagli altri quadri.

Controllo delle utenze

Le utenze di maggior consistenza sono costituite da pompe di sollevamento e pozzi di estrazione, per garantire la massima continuità di servizio dell’impianto, sono controllate:

• attraverso telecontrollo TLC;
• attraverso PLC Omron CJ1M;
• attraverso un terminale operatore NS8 di Omron
• manualmente dall’operatore;
• elettro-meccanicamente con orologi o sonde di livello.

L’aggiornamento dell’impianto con l’inserimento di inverter ha permesso da subito un importante risparmio annuale sul consumo di energia elettrica (oltre 300kWh/anno), ma il dato su cui riflettere è il brevissimo periodo di payback (meno di 4 mesi)! Per questa ragione l’applicazione partecipa al concorso Energy Saving Award organizzato da Omron.