Trieste si estende su un sistema di colline che dal livello del mare raggiunge quota 677 m. L'approvvigionamento idrico del territorio è garantito principalmente da un complesso di pozzi freatici situati a 40 km dalla città. L'acqua viene emunta a una profondità fino a 200 m sotto il livello del mare, convogliata all'Acquedotto Giovanni Randaccio di San Giovanni di Duino e da qui sollevata fino a una quota di 110-120 m per raggiungere, dopo un percorso di circa 20 km, il centro cittadino.
Dieci centrali di risollevamento alimentano un complesso di 55 serbatoi e interruttori di pressione, che consentono all'acqua di raggiungere per caduta i quartieri periferici. La rete di distribuzione, che serve circa 230.000 abitanti, è lunga circa 1.100 km e il volume medio annuo immesso è pari a 52.000.000 di m3di acqua. Acegas-Aps SpA, la multiutility di Padova e Trieste che gestisce il ciclo idrico integrato della Provincia, ha avviato un generale ammodernamento degli impianti di pompaggio, con un'attenzione particolare al risparmio energetico.
La soluzione
Acegas-Aps ha deciso di sostituire il vecchio macchinario con motori ad alta efficienza di tipo standard a 400/690 V, di introdurre azionamenti a velocità variabile con inverter e di implementare una logica di controllo che consenta di sfruttare al meglio la differenza di prezzo dell'energia nelle fasce orarie.
I motori ad alta efficienza consentono di raggiungere rendimenti fino al 95%, con un incremento di 4-5 punti percentuali rispetto alle macchine asincrone tradizionali, e di compensare quel rendimento globale che si perde introducendo l'inverter nella catena tra alimentazione e girante della pompa. Il sistema pensato da Acegas-Aps è costituito da un serbatoio di valle, dal quale una pompa azionata da un motore, comandato con inverter, preleva l'acqua per convogliarla a un serbatoio di monte attraverso una tubazione di 2-3 km, superando un dislivello di circa 100 m. L'idea di base è sfruttare l'accumulo del serbatoio di monte per pompare di notte, piuttosto che di giorno, fino a quando è possibile (i serbatoi hanno una capacità d'accumulo non sufficiente a far funzionare le pompe solo di notte).
Il sistema di controllo implementato è a livello variabile: si definisce per ogni istante della giornata-tipo un livello obiettivo e lo si confronta con il livello reale, usando la differenza come segnale di retroazione per regolare la portata, variando la frequenza di alimentazione per mezzo dell'inverter per mantenere il profilo del livello il più congruente possibile con il profilo ottimale.
La portata istantanea in uscita è trattata come un segnale di disturbo da compensare con il sistema di regolazione: il sistema, quindi, entro certi limiti, si adegua automaticamente alle variazioni della domanda.
L'inverter è stato integrato in un nuovo quadro di comando progettato secondo una logica di unificazione che prevede due motori identici per ciascun impianto di sollevamento, un inverter per ciascun impianto di sollevamento con alternanza dei motori, possibilità di esclusione dell'inverter e di parallelo manuale di emergenza. Tale concezione consente di ottenere una riserva del 100% rispetto all'eventuale avaria di un motore e fa sì che il sistema funzioni senza limitazioni anche con una sola pompa efficiente. La logica di comando, inoltre, fa in modo di avviare alternativamente le due macchine, dimezzando il numero di avviamenti l'ora e garantendo un'usura uniforme delle due elettropompe.
Complessivamente, sono stati acquistati nove inverter Omron: Serie E7Z a 400 V (2 x 45 kW, 1 x 55 kW, 2 x 90 kW, 1 x 132 kW, 1 x 160kW) e Serie SX a 400V (2 x 315kW) e sono stati realizzati altrettanti azionamenti unificati polivalenti.
I vantaggi
Il sistema concepito da Acegas-Aps consente di caricare il serbatoio di notte e di modulare la portata durante il giorno, con numerose partenze e fermate graduali.
Ne risulta un consumo di 2.144 kWh e un costo, considerate le varie fasce, di circa 146 euro (il consumo con il sistema tradizionale on/off era di 2.242 kWh e il costo di 205,60 euro).
Il risparmio energetico ottenuto è del 4%, mentre quello economico del 29%. Rispetto al prezzo medio consuntivo con la distribuzione casuale nelle fasce orarie, che è pari al 92% del prezzo di picco, con il controllo a livello variabile si scende al 68% del prezzo massimo, avvicinandosi all'ideale 56% che si otterrebbe facendo funzionale le pompe solo di notte.
Il progetto di ammodernamento delle centrali di risollevamento prevede di intervenire complessivamente su 1.247 kW di potenza installata, che elaborano un volume medio di circa 11 milioni di metri cubi l'anno.
Estrapolando i dati teorici e sperimentali, si stima di poter ottenere una riduzione del 10% sul consumo specifico, una redistribuzione dell'energia consumata (target: 15% in fascia costosa, 25% in fascia normale e 60% in fascia notturna), e un risparmio di oltre 70.000 euro l'anno sul costo dell'energia.
Tenendo conto del solo extracosto degli inverter, rispetto a quello che comunque si sarebbe dovuto fare per eliminare i vecchi quadri, i vecchi motori, le vecchie tensioni fuori standard e per adeguare le consegne MT alla delibera AEEG 33/2007 - si osserva che l'investimento per l'impiego dell'elettronica di potenza ha un periodo di pay-back di circa 9 mesi, a fronte di un beneficio che si protrae per molti anni e funzionale al contenimento dei costi di esercizio dell'acquedotto.
