Il percorso verso Net Zero: migliorare l'efficienza energetica nel settore idrico

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Il percorso verso Net Zero: migliorare l'efficienza energetica nel settore idrico con SAM4 Energy

Scoprite come le aziende idriche possono ridurre i costi energetici e l'impronta di carbonio dei sistemi di acqua potabile e degli impianti di trattamento delle acque reflue ottimizzando le prestazioni delle apparecchiature con SAM4 Energy.

Informazioni su Samotics

Samotics è un fornitore leader di informazioni in tempo reale per ottimizzare le prestazioni e l'efficienza energetica dei motori CA e delle apparecchiature rotanti. Un team di esperti composto da data scientist, sviluppatori di software e specialisti tecnici ha sviluppato una piattaforma basata sull'intelligenza artificiale che supporta le aziende industriali globali nella riduzione degli sprechi energetici e dei tempi di inattività non programmati. La nostra base di clienti comprende aziende leader del settore come Yorkshire Water, Anglian Water, Northumbrian Water e Pidpa.

La sfida per le aziende idriche: raggiungere l'obiettivo Net Zero

Le aziende idriche di tutto il mondo sono sotto pressione per operare a emissioni nette zero. Ad esempio, l'intero settore idrico del Regno Unito si è impegnato a raggiungere questo obiettivo entro il 2030. Allo stesso tempo, le aziende sono sottoposte a pressioni per trattare maggiori quantità di acque reflue e produrre e distribuire maggiori quantità di acqua pulita, a causa dell'aumento della popolazione e dell'inquinamento. Fino a due terzi delle emissioni nell'industria idrica sono causate dal consumo di energia elettrica di pompe, aeratori e altre apparecchiature, il che rende questa la principale fonte di emissioni controllabile. Se si considera che fino a 40% dell'elettricità utilizzata dai sistemi a motore elettrico viene sprecata a causa di inefficienze operative, disallineamenti tra processo e macchina e danni in fase di sviluppo, queste emissioni diventano ancora più significative. Allo stesso tempo, i budget OPEX sono sotto pressione a causa dell'aumento dei prezzi dell'elettricità e delle limitate possibilità di trasferire questi costi ai clienti finali. È evidente la necessità di una soluzione che riduca il consumo di elettricità.

La soluzione: SAM4 Energy

Nel settore idrico, le apparecchiature devono in genere soddisfare un'ampia gamma di richieste di flusso, per cui l'ottimizzazione non è un compito semplice. In qualità di leader mondiale nell'analisi dei dati elettrici, la soluzione SAM4 Energy di Samotics fornisce il primo strumento automatizzato al mondo per ottenere un'ottimizzazione continua dell'efficienza. SAM4 Energy analizza l'efficienza dell'intera catena di trasmissione, dalle perdite del motore elettrico alle apparecchiature azionate come le pompe. Inoltre, la piattaforma distingue le perdite intrinseche all'apparecchiatura, come l'efficienza nominale del motore, e quelle causate dal modo in cui l'apparecchiatura viene utilizzata, come le perdite di efficienza della pompa dovute al funzionamento lontano dal punto di massima efficienza.

Grazie a queste informazioni, gli algoritmi avanzati di SAM4 vanno oltre le prestazioni dei singoli asset, fornendo una visione delle prestazioni di intere stazioni di pompaggio con più pompe co-locate rispetto ai benchmark del settore. Questo genera raccomandazioni economicamente vantaggiose che possono essere messe in pratica, spesso in tempi molto brevi e senza la necessità di costosi investimenti di capitale. Questo aiuta i nostri numerosi clienti a ridurre i loro consumi energetici e a ottenere risparmi annuali ricorrenti di elettricità pari a 10-15% su tutte le loro apparecchiature e fino a quasi 40% su asset specifici. Questo ha un impatto molto positivo sugli obiettivi di sostenibilità e sull'impronta di carbonio.

Potenziale di risparmio energetico nel settore dell'acqua potabile

Le pompe sono la linfa vitale dell'industria dell'approvvigionamento idrico e i sistemi di pompaggio rappresentano in media oltre 80% del consumo energetico totale negli impianti di trattamento dell'acqua potabile. Nelle reti di approvvigionamento idrico, circa due terzi del consumo energetico sono attribuiti alla distribuzione finale dell'acqua. Con SAM4 Energy si possono ottenere risparmi energetici di 10-15% in media, con singole pompe che possono arrivare a quasi 40% in casi specifici. L'individuazione dei punti in cui è possibile migliorare le prestazioni e l'efficienza delle pompe e delle altre apparecchiature industriali critiche richiede una comprensione approfondita dell'uso dell'energia nel settore idrico e soluzioni comprovate per affrontare i problemi di efficienza associati.

L'SAM4 Energy viene utilizzato da molte aziende idriche per individuare dove e quando l'energia viene sprecata all'interno della rete idrica, migliorando l'efficienza e riducendo i costi e le emissioni. Le raccomandazioni vanno dalla regolazione delle soglie di portata delle pompe collegate (in modo che funzionino più vicino ai punti di efficienza ottimale) al suggerimento di sostituzione di componenti e persino di intere pompe. Le modifiche ai processi di SAM4 Energy forniscono alle aziende idriche un metodo rapido ed efficace in termini di costi per ridurre i costi e le emissioni senza investimenti di capitale.

SAM4 Energy rileva anche le inefficienze elettriche dovute allo sviluppo di danni negli impianti industriali e nei loro componenti, aiutando i clienti del settore idrico a ottimizzare le strategie e la pianificazione della manutenzione, riducendo ulteriormente i costi.

Uso dell'energia nei sistemi di acqua potabile

I sistemi di pompaggio rappresentano 87% del consumo totale di energia nei sistemi di acqua potabile. SAM4 Energy può sbloccare risparmi che vanno da 3% a 37% per questi sistemi. Per un sistema tipico che serve 200.000 persone, ciò significa una riduzione fino a 1,5 GWh, equivalente a oltre 325.000 euro all'anno, evitando nel contempo circa 660 tonnellate di emissioni di CO₂ all'anno*.

*Il costo di 1 kWh è di 0,21 euro e 1 MWh di emissioni di CO₂ equivale a 0,429 tonnellate.

Calcolo del potenziale di risparmio energetico

Il potenziale di risparmio energetico nel settore dell'acqua potabile varia a seconda del consumo energetico totale, delle operazioni specifiche e delle impostazioni di controllo. Fattori come l'andamento della domanda idrica diurna e stagionale e la configurazione delle apparecchiature (età, presenza di azionamenti a velocità variabile, ecc.) influiscono sul potenziale di risparmio energetico.

In questa infografica sono stati elencati i potenziali di risparmio significativi (medi) ed elevati per i tipi di apparecchiature comunemente utilizzati, sulla base dell'esperienza del settore.

SAM4 Energy in azione: Un caso di studio sul pompaggio dell'acqua pulita

Risolvere le operazioni di pompaggio inefficienti per ridurre il consumo energetico

La piattaforma SAM4 Energy ha analizzato tre pompe che costituiscono il nucleo di una stazione di pompaggio di acqua pulita. Queste pompe sono fondamentali per fornire acqua ai clienti nei periodi di punta e non. La stazione comprende due pompe più grandi da 55 kW e una più piccola da 11 kW.

L'SAM4 Energy ha rilevato che le pompe più grandi venivano spesso utilizzate in modo inefficiente, gestendo portate che la pompa più piccola poteva gestire in modo più efficiente. L'SAM4 Energy ha rilevato che le inefficienze operative della pompa e del motore hanno portato a circa 10% di perdite di efficienza totali.

Attuando le raccomandazioni di SAM4 Energy, il cliente ha modificato due semplici impostazioni per ottenere un pompaggio più efficiente durante i periodi di bassa portata. In primo luogo, è stata aumentata la soglia di portata per la pompa da 11 kW, che poteva gestire il basso flusso in modo più efficiente rispetto alle due pompe più grandi. In secondo luogo, la velocità della pompa da 11 kW è stata aumentata regolando la frequenza di alimentazione del VFD, estendendo la sua gamma operativa per fornire un flusso maggiore alla pressione richiesta. Le pompe più grandi sono state attivate solo quando necessario. Queste modifiche sono state implementate in poche ore, senza alcuna spesa di capitale.

Dopo l'implementazione di queste modifiche al processo, SAM4 Energy ha mostrato che tutte e tre le pompe operavano più vicino ai loro punti di efficienza ottimale. L'efficienza totale della stazione di pompaggio è migliorata di 7,1%, tenendo conto della distribuzione del tempo di funzionamento, della pressione e delle differenze di flusso tra la vecchia e la nuova configurazione. Ciò si è tradotto in un risparmio annuo di elettricità di 2.500 euro e in una riduzione di 9,2 tonnellate di CO₂. La scalabilità di questi risparmi su un'intera rete idrica offre vantaggi significativi.

Potenziale di risparmio energetico nel settore delle acque reflue

Nel settore delle acque reflue, SAM4 Energy può consentire risparmi significativi sull'intera rete. Pompe e soffianti consumano fino a 65% di energia negli impianti di trattamento delle acque reflue. L'SAM4 Energy può sbloccare risparmi medi di 10-15% per questi sistemi e fino a quasi 40%* per asset specifici. Analizzando le prestazioni e gli sprechi energetici nella rete variabile delle acque reflue, SAM4 Energy migliora l'efficienza e riduce i costi e le emissioni. Come nel settore dell'approvvigionamento idrico, l'SAM4 Energy ha fornito una serie di consigli, dalle modifiche al processo (ad esempio, cambiando l'assetto operativo delle pompe co-locate per farle funzionare più vicino ai loro punti di massima efficienza) alla sostituzione dei componenti o addirittura degli asset (ad esempio, sostituendo una girante usurata o aggiungendo un azionamento a velocità variabile).

Le modifiche ai processi raccomandate da SAM4 Energy offrono alle aziende idriche un modo rapido ed efficace per ridurre i costi e le emissioni senza la necessità di investimenti di capitale. Inoltre, gli approfondimenti di SAM4 Energy identificano un'indicazione di operazioni inefficienti che potrebbero causare danni alle apparecchiature o ai loro componenti, consentendo ulteriori risparmi grazie a una gestione proattiva delle esigenze di manutenzione.

*Coalizione globale di ricerca sull'acqua: Efficienza energetica nell'industria idrica: A Compendium of Best Practices and Case Studies Global Report.

Uso di energia negli impianti di trattamento delle acque reflue

Pompe e soffianti consumano fino a 65% dell'energia totale negli impianti di trattamento delle acque reflue. SAM4 Energy può sbloccare risparmi da 3% a 40% per questi sistemi. Per un sistema tipico che serve 200.000 persone, ciò significa una riduzione fino a 1,7 GWh di energia risparmiata, che si traduce in oltre 360.000 euro all'anno, evitando circa 740 tonnellate di CO₂ all'anno*.

*Il costo di 1 kWh è di 0,21 euro e 1 MWh di emissioni di CO₂ equivale a 0,429 tonnellate.

Calcolo del potenziale di risparmio energetico

Il calcolo del potenziale di risparmio energetico per le diverse apparecchiature nel settore delle acque reflue è una combinazione del consumo energetico totale dell'apparecchiatura e del grado di variazione delle modalità operative dell'apparecchiatura. Anche fattori come i diversi livelli di richiesta biologica di ossigeno, che influenzano lo spessore dei fanghi, influiscono sulle variazioni di carico delle apparecchiature.

SAM4 Energy in azione: Studio di caso sul settore delle acque reflue

Ottimizzazione delle operazioni delle pompe a vite per ridurre il consumo energetico

In una stazione di ingresso per il trattamento delle acque reflue, due pompe a vite da 185 kW operano frequentemente in parallelo per soddisfare i requisiti di portata. L'SAM4 Energy monitora le pompe, che sono fondamentali per mantenere una fornitura costante di acque reflue.

Inoltre, qualsiasi guasto può provocare un accumulo di acque reflue nella rete di raccolta, causando potenzialmente lo straripamento delle acque reflue. La piattaforma SAM4 ha determinato che le due pompe a vite sono state utilizzate in modo inefficiente (funzionando a basso carico). Entrambe hanno funzionato contemporaneamente a basso carico per circa 75% del tempo. Questo comportamento è vantaggioso in condizioni di flusso umido (comunemente durante le tempeste). Tuttavia, durante i periodi di tempo asciutto, una singola pompa è in grado di soddisfare adeguatamente la domanda e le portate richieste. Il funzionamento di una singola pompa in queste condizioni le ha permesso di funzionare più vicino al suo punto di massima efficienza, ottimizzando l'efficienza energetica di entrambe le pompe durante il tempo asciutto. Grazie alle raccomandazioni fornite da SAM4 Energy, il cliente ha applicato una semplice modifica delle impostazioni, migliorando l'efficienza del pompaggio durante i periodi di flusso basso e regolare. La regolazione ha comportato la modifica della soglia di flusso, determinando quando una pompa deve funzionare in modo indipendente e quando entrambe le pompe devono funzionare in tandem.

Dopo l'implementazione di questa semplice modifica del processo, la piattaforma SAM4 Energy ha mostrato immediatamente un miglioramento significativo dell'efficienza del sistema. La nuova modalità di funzionamento ha aumentato significativamente l'efficienza, portando a una riduzione dell'energia di 25% per le due pompe. Ciò equivale a un risparmio di 41.000 euro all'anno sui costi dell'elettricità e a una riduzione associata di circa 75 tonnellate metriche di CO2eq all'anno solo sulla base della riduzione energetica. Si tratta di un risparmio molto significativo se lo si traduce in un'intera rete di acque reflue che può comprendere centinaia di stazioni di sollevamento. Oltre ai risparmi immediati, il funzionamento delle apparecchiature industriali più vicino al loro punto di massima efficienza prolunga la vita delle apparecchiature stesse. Ciò comporta ulteriori vantaggi finanziari e di sostenibilità per quanto riguarda le spese di capitale, l'ammortamento e i costi industriali e ambientali della produzione di capitale.

Come funziona la piattaforma SAM4 Energy nel settore idrico

  1. Monitoraggio dell'efficienza energetica delle apparecchiature 24 ore su 24, 7 giorni su 7
    SAM4 Energy esegue il monitoraggio continuo dei sistemi di pompaggio e di altri asset industriali, integrandosi con le fonti di dati esistenti o raccogliendo i dati dai sensori IoT all'interno dell'armadio di controllo del motore. In questo modo si ottiene un quadro approfondito dell'utilizzo e dell'efficienza energetica di ogni asset nel tempo, per consentire una rendicontazione energetica efficace.
  2. Identificare gli sprechi energetici e dare priorità alle opportunità
    Utilizzando analisi avanzate, SAM4 Energy elabora i dati in modo continuo. Individua gli sprechi energetici nei vostri sistemi industriali, quantificando i punti in cui il consumo di energia, i costi e le perdite di efficienza sono più elevati. Questo vi aiuta a capire esattamente dove è necessario migliorare per tagliare i costi e ridurre l'impronta di carbonio.

    SAM4 Energy offre consigli concreti da seguire per ridurre gli sprechi energetici, i costi e l'impronta di carbonio della vostra azienda idrica. Il tutto con l'approccio graduale descritto in queste pagine.
  3. Ricevere raccomandazioni attuabili
    SAM4 Energy diagnostica la causa dei vostri sprechi energetici e genera raccomandazioni che potete attuare. Che si tratti di regolare i processi operativi, come le soglie di flusso, o di sostituire i componenti, SAM4 Energy classifica questi suggerimenti in base al loro potenziale di risparmio, in modo da sapere dove concentrarsi per ottenere il massimo impatto. L'implementazione di queste modifiche può portare a una riduzione di 10-15% dei costi annuali dell'elettricità e a una riduzione delle emissioni di carbonio.
  4. Convalidare i risultati e vedere i risparmi
    Dopo aver implementato le raccomandazioni di SAM4 Energy, la piattaforma continua a misurare, monitorare e convalidare i risultati, offrendo una chiara visibilità dei risparmi energetici e di costo ottenuti. Questo vi aiuta a monitorare le prestazioni del vostro sistema e a garantire che stiate massimizzando l'efficienza dei vostri asset industriali.

Approfondimento tecnico: Verifica dell'efficienza energetica delle macchine in tempo reale

SAM4 Energy verifica l'efficienza energetica delle vostre macchine in tempo reale utilizzando l'analisi della firma elettrica (ESA). A differenza di molti servizi di monitoraggio energetico che tengono conto solo dell'efficienza nominale delle apparecchiature, gli algoritmi di SAM4 Energy determinano l'efficienza delle macchine e il modo in cui vengono utilizzate in tre modi:

  • Efficienza della rete elettrica: La scarsa qualità dell'alimentazione, come gli squilibri di tensione o le distorsioni armoniche del fornitore di energia elettrica, può ridurre le prestazioni del motore elettrico.
  • Efficienza del motore elettrico: Un motore elettrico funziona al meglio al suo carico e alla sua velocità nominale. SAM4 Energy analizza come le varie impostazioni influenzano l'efficienza, il fattore di potenza e la potenza in uscita..
  • Efficienza a carico guidato: Come i motori, anche i carichi azionati (ad esempio, pompe, soffianti, compressori) funzionano in modo ottimale al punto di lavoro progettato. SAM4 Energy calcola automaticamente la quantità di potenza in ingresso che si traduce in potenza idraulica (ad esempio, la portata della pompa).

Monitoraggio delle operazioni della pompa in tempo reale senza sensori di flusso

SAM4 Energy monitora i segnali elettrici, ma i suoi approfondimenti non si limitano ai motori elettrici. Utilizzando algoritmi avanzati, la nostra piattaforma di analisi fornisce anche informazioni sulla portata e sulla prevalenza delle pompe, tenendo conto di:

  • Curva della pompa: Ogni produttore di pompe progetta le proprie pompe per una determinata portata e prevalenza, con una specifica potenza in ingresso. SAM4 Energy combina questi dati con i segnali elettrici in tempo reale per fornire stime affidabili del funzionamento della pompa in qualsiasi momento. Se le curve delle pompe non sono disponibili, SAM4 può integrare i dati di portata o pressione esistenti come alternativa.
  • Numero di giri della pompa: SAM4 Energy determina la velocità della pompa attraverso l'analisi della frequenza di alimentazione del motore elettrico e regola di conseguenza la prevalenza e la portata della pompa.

I principali vantaggi dell'SAM4 Energy per il settore idrico

Scoprite come potete beneficiare della piattaforma di analisi avanzata di SAM4 Energy per raggiungere i vostri obiettivi di sostenibilità e riduzione delle emissioni di carbonio.

Accedete alla nostra piattaforma analitica leader a livello mondiale: Massimizzate il valore dei vostri dati

I vostri dati energetici vengono elaborati sulla nostra piattaforma di analisi avanzata. Utilizzando algoritmi proprietari supportati da anni di esperienza nel settore, trasformiamo i vostri dati in informazioni utili. Queste informazioni vi permettono di ridurre gli sprechi di energia nella vostra rete idrica, dandovi il controllo sull'utilizzo dell'energia industriale. Samotics combina il monitoraggio guidato dall'intelligenza artificiale con la conoscenza del settore idrico per supportare il vostro percorso di efficienza energetica.

Facile e veloce da implementare: Nessuna interruzione di rilievo o modifica dell'infrastruttura

L'installazione del sistema SAM4 Energy è semplice e veloce. Si integra con le fonti di dati esistenti o attraverso i nostri sensori di energia installati nell'armadio di controllo del motore, il tutto con un'interruzione minima. Il sistema può essere implementato in più fasi, in modo da adattarsi senza problemi alle vostre attività, senza costi elevati o modifiche all'infrastruttura. La rapidità dell'installazione consente di iniziare a vedere i risultati in tempi brevi.

Facile da usare, sempre: monitoraggio dell'efficienza delle pompe in tempo reale

SAM4 Energy offre uno strumento di reporting visivamente interattivo per monitorare costantemente lo stato delle pompe e delle altre apparecchiature. È possibile eseguire audit energetici continui senza dover installare ulteriori sensori (di flusso) sul campo. Questa funzione consente di monitorare costantemente l'utilizzo dell'energia e di identificare le aree di spreco, aiutandovi a dare priorità alle opportunità di risparmio energetico di maggiore impatto. È inoltre possibile esportare i dati per ulteriori analisi.

Assistenza durante il processo: Semplificare il viaggio verso l'efficienza

Samotics vi supporta in tutte le fasi del vostro percorso di efficienza energetica con SAM4 Energy. Vi aiutiamo a identificare le pompe, le soffianti e le altre apparecchiature industriali più appropriate su cui concentrarvi e vi offriamo una guida chiara durante l'implementazione. Vi aiutiamo a familiarizzare con il sistema e con le metriche che potete generare per ottimizzare l'esperienza del cliente. Vi aiutiamo inoltre a rivedere i vostri risultati dopo una fase iniziale di creazione e analisi dei dati.

Input per la sostituzione delle pompe: Utilizzare i dati storici per prendere decisioni informate

Quando una pompa deve essere sostituita a causa di un guasto, SAM4 Energy fornisce una panoramica storica completa delle portate, dei punti di lavoro e del consumo energetico. In questo modo è possibile selezionare la pompa sostitutiva più efficiente in base ai dati sulle prestazioni effettive.

Adattarsi alla vostra azienda idrica: Scalabilità e flessibilità con SAM4 Energy

Il sistema SAM4 Energy è progettato per scalare senza problemi, sia in un singolo impianto di trattamento che in un'intera rete idrica. Grazie alla sua flessibilità, il sistema può essere implementato senza interruzioni e continua a funzionare senza problemi quando si espandono o si aggiornano le risorse. SAM4 si adatta all'evoluzione della vostra infrastruttura, garantendo un'efficienza energetica costante senza disagi.

Godetevi un elevato ritorno sull'investimento: Sperimentate un valore reale e un rapido ritorno dell'investimento

I clienti dell'industria idrica di Samotics ottengono un elevato ROI con SAM4 Energy, con un ritorno dell'investimento in genere in soli 3-6 mesi. La piattaforma fornisce raccomandazioni efficaci dal punto di vista dei costi, consentendo ai clienti di stabilire le priorità e di concentrarsi sulle aree con il più alto potenziale di risparmio energetico. Concentrandosi sui processi inefficienti, le aziende possono spesso ridurre gli sprechi energetici e i costi con un investimento aggiuntivo minimo o nullo, offrendo il percorso più rapido e conveniente per ottenere riduzioni di energia e CO2. Questo approccio garantisce un rapido time-to-value. Rispetto ad altre soluzioni, SAM4 Energy è una scelta altamente economica che aiuta le aziende idriche a superare gli obiettivi finanziari e di sostenibilità.

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