{"id":4779,"date":"2022-12-06T09:13:58","date_gmt":"2022-12-06T09:13:58","guid":{"rendered":"https:\/\/samotics.com\/?p=4779"},"modified":"2024-12-09T15:15:39","modified_gmt":"2024-12-09T14:15:39","slug":"improving-energy-efficiency-in-the-water-industry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/samotics.com\/it\/kb\/improving-energy-efficiency-in-the-water-industry","title":{"rendered":"Il percorso verso Net Zero: migliorare l'efficienza energetica nel settore idrico"},"content":{"rendered":"

Il percorso verso Net Zero: migliorare l'efficienza energetica nel settore idrico con SAM4 Energy<\/strong><\/h1>\n

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.<\/p>\n

Informazioni su Samotics<\/strong><\/h2>\n

Samotics \u00e8 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 inattivit\u00e0 non programmati. La nostra base di clienti comprende aziende leader del settore come Yorkshire Water, Anglian Water, Northumbrian Water e Pidpa.<\/p>\n

La sfida per le aziende idriche: raggiungere l'obiettivo Net Zero<\/span><\/h2>\n

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 \u00e8 impegnato a raggiungere questo obiettivo entro il 2030. Allo stesso tempo, le aziende sono sottoposte a pressioni per trattare maggiori quantit\u00e0 di acque reflue e produrre e distribuire maggiori quantit\u00e0 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'elettricit\u00e0 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 pi\u00f9 significative. Allo stesso tempo, i budget OPEX sono sotto pressione a causa dell'aumento dei prezzi dell'elettricit\u00e0 e delle limitate possibilit\u00e0 di trasferire questi costi ai clienti finali. \u00c8 evidente la necessit\u00e0 di una soluzione che riduca il consumo di elettricit\u00e0.<\/p>\n

La soluzione: SAM4 Energy<\/strong><\/h2>\n

Nel settore idrico, le apparecchiature devono in genere soddisfare un'ampia gamma di richieste di flusso, per cui l'ottimizzazione non \u00e8 un compito semplice. In qualit\u00e0 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.<\/p>\n

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 pi\u00f9 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 necessit\u00e0 di costosi investimenti di capitale. Questo aiuta i nostri numerosi clienti a ridurre i loro consumi energetici e a ottenere risparmi annuali ricorrenti di elettricit\u00e0 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 sostenibilit\u00e0 e sull'impronta di carbonio.<\/p>\n

Potenziale di risparmio energetico nel settore dell'acqua potabile<\/strong><\/h2>\n

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 \u00e8 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.<\/p>\n

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 pi\u00f9 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.<\/p>\n

L'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 ad ottimizzare strategie di manutenzione<\/a> e pianificazione, riducendo ulteriormente i costi.<\/p>\n

Uso dell'energia nei sistemi di acqua potabile<\/strong><\/h2>\n

I sistemi di pompaggio rappresentano 87% del consumo totale di energia nei sistemi di acqua potabile. SAM4 Energy pu\u00f2 sbloccare risparmi che vanno da 3% a 37% per questi sistemi. Per un sistema tipico che serve 200.000 persone, ci\u00f2 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 CO\u2082 all'anno*.<\/p>\n

*Il costo di 1 kWh \u00e8 di 0,21 euro e 1 MWh di emissioni di CO\u2082 equivale a 0,429 tonnellate.<\/p>\n

Calcolo del potenziale di risparmio energetico<\/strong><\/h2>\n

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 (et\u00e0, presenza di azionamenti a velocit\u00e0 variabile, ecc.) influiscono sul potenziale di risparmio energetico.<\/p>\n

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.<\/p>\n

SAM4 Energy in azione: Un caso di studio sul pompaggio dell'acqua pulita<\/strong><\/h2>\n

Risolvere le operazioni di pompaggio inefficienti per ridurre il consumo energetico<\/em><\/p>\n

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 pi\u00f9 grandi da 55 kW e una pi\u00f9 piccola da 11 kW.<\/p>\n

L'SAM4 Energy ha rilevato che le pompe pi\u00f9 grandi venivano spesso utilizzate in modo inefficiente, gestendo portate che la pompa pi\u00f9 piccola poteva gestire in modo pi\u00f9 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.<\/p>\n

Attuando le raccomandazioni di SAM4 Energy, il cliente ha modificato due semplici impostazioni per ottenere un pompaggio pi\u00f9 efficiente durante i periodi di bassa portata. In primo luogo, \u00e8 stata aumentata la soglia di portata per la pompa da 11 kW, che poteva gestire il basso flusso in modo pi\u00f9 efficiente rispetto alle due pompe pi\u00f9 grandi. In secondo luogo, la velocit\u00e0 della pompa da 11 kW \u00e8 stata aumentata regolando la frequenza di alimentazione del VFD, estendendo la sua gamma operativa per fornire un flusso maggiore alla pressione richiesta. Le pompe pi\u00f9 grandi sono state attivate solo quando necessario. Queste modifiche sono state implementate in poche ore, senza alcuna spesa di capitale.<\/p>\n

Dopo l'implementazione di queste modifiche al processo, SAM4 Energy ha mostrato che tutte e tre le pompe operavano pi\u00f9 vicino ai loro punti di efficienza ottimale. L'efficienza totale della stazione di pompaggio \u00e8 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. Ci\u00f2 si \u00e8 tradotto in un risparmio annuo di elettricit\u00e0 di 2.500 euro e in una riduzione di 9,2 tonnellate di CO\u2082. La scalabilit\u00e0 di questi risparmi su un'intera rete idrica offre vantaggi significativi.<\/p>\n

Potenziale di risparmio energetico nel settore delle acque reflue<\/strong><\/h2>\n

Nel settore delle acque reflue, SAM4 Energy pu\u00f2 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 pu\u00f2 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 pi\u00f9 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 velocit\u00e0 variabile).<\/p>\n

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 necessit\u00e0 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.<\/p>\n

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

Uso di energia negli impianti di trattamento delle acque reflue<\/strong><\/h2>\n

Pompe e soffianti consumano fino a 65% dell'energia totale negli impianti di trattamento delle acque reflue. SAM4 Energy pu\u00f2 sbloccare risparmi da 3% a 40% per questi sistemi. Per un sistema tipico che serve 200.000 persone, ci\u00f2 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 CO\u2082 all'anno*.<\/p>\n

*Il costo di 1 kWh \u00e8 di 0,21 euro e 1 MWh di emissioni di CO\u2082 equivale a 0,429 tonnellate.<\/p>\n

Calcolo del potenziale di risparmio energetico<\/strong><\/h2>\n

Il calcolo del potenziale di risparmio energetico per le diverse apparecchiature nel settore delle acque reflue \u00e8 una combinazione del consumo energetico totale dell'apparecchiatura e del grado di variazione delle modalit\u00e0 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.<\/p>\n

SAM4 Energy in azione: Studio di caso sul settore delle acque reflue<\/strong><\/h2>\n

Ottimizzazione delle operazioni delle pompe a vite per ridurre il consumo energetico<\/p>\n

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.<\/p>\n

Inoltre, qualsiasi guasto pu\u00f2 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 \u00e8 vantaggioso in condizioni di flusso umido (comunemente durante le tempeste). Tuttavia, durante i periodi di tempo asciutto, una singola pompa \u00e8 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 pi\u00f9 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.<\/p>\n

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 modalit\u00e0 di funzionamento ha aumentato significativamente l'efficienza, portando a una riduzione dell'energia di 25% per le due pompe. Ci\u00f2 equivale a un risparmio di 41.000 euro all'anno sui costi dell'elettricit\u00e0 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 pu\u00f2 comprendere centinaia di stazioni di sollevamento. Oltre ai risparmi immediati, il funzionamento delle apparecchiature industriali pi\u00f9 vicino al loro punto di massima efficienza prolunga la vita delle apparecchiature stesse. Ci\u00f2 comporta ulteriori vantaggi finanziari e di sostenibilit\u00e0 per quanto riguarda le spese di capitale, l'ammortamento e i costi industriali e ambientali della produzione di capitale.<\/p>\n

Come funziona la piattaforma SAM4 Energy nel settore idrico<\/strong><\/h2>\n
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  1. Monitoraggio dell'efficienza energetica delle apparecchiature 24 ore su 24, 7 giorni su 7
    \n<\/strong>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.<\/li>\n
  2. Identificare gli sprechi energetici e dare priorit\u00e0 alle opportunit\u00e0
    \n<\/span><\/strong>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 pi\u00f9 elevati. Questo vi aiuta a capire esattamente dove \u00e8 necessario migliorare per tagliare i costi e ridurre l'impronta di carbonio.<\/span>
    \n<\/span><\/strong>
    \nSAM4 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.
    \n<\/li>\n
  3. Ricevere raccomandazioni attuabili<\/strong>
    \nSAM4 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 pu\u00f2 portare a una riduzione di 10-15% dei costi annuali dell'elettricit\u00e0 e a una riduzione delle emissioni di carbonio.
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  4. Convalidare i risultati e vedere i risparmi
    \n<\/span><\/strong>Dopo aver implementato le raccomandazioni di SAM4 Energy, la piattaforma continua a misurare, monitorare e convalidare i risultati, offrendo una chiara visibilit\u00e0 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.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n

    Approfondimento tecnico: Verifica dell'efficienza energetica delle macchine in tempo reale<\/span><\/h2>\n

    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:<\/p>\n