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Caso di studio

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Acquedotto Pugliese SpA ottimizza i consumi energetici

Rockwell Automation fornisce ad Acquedotto Pugliese SpA la piattaforma PlantPAx completa di soluzioni di controllo, visualizzazione, connettività e analisi energetica per una supervisione che massimizza l’Energy Saving.

Soluzioni

Risultati

  • Visualizzazione e analisi di rendimenti e indici prestazionali strategici per il controllo di consumi e costi
  • Possibilità di supportare simulazioni di funzionamento per la redazione dei budget di spesa energetica e dei bilanci di previsione
  • Controllo costante del sistema di rifasamento
  • Riduzione annua dei consumi energetici complessivi dell’impianto tra l’1% e il 2%

Lo scenario

AQP - Acquedotto Pugliese SpA gestisce una delle più grandi infrastrutture di approvvigionamento idrico-potabile d’Europa, che si estende su una rete di 21mila km e serve 330 centri abitati, per un totale di oltre 4 milioni di abitanti. Dalla sua sede principale nella città di Bari, la public utility gestisce una rete idrica complessa e articolata, basata su un sistema di acquedotti interconnessi che permettono di convogliare l’acqua nei diversi ambiti territoriali, in base alle necessità.

ll'interno di questa rete, l’impianto di potabilizzazione del Sinni, situato in Agro di Laterza (TA), con una capacità di trattamento acqua di 4 m3 al secondo e una portata media di 4.000 litri al secondo, riceve l’acqua grezza dall’invaso lucano di Monte Cotugno, la convoglia in una vasca di accumulo, la potabilizza e successivamente ‘la solleva’ verso la stazione di pompaggio dell’impianto di sollevamento di Parco del Marchese, affinché sia poi distribuita in parte verso la zona del Salento e in parte verso la provincia di Bari, rispondendo a gran parte del fabbisogno idrico della Puglia centro-meridionale.

Il potabilizzatore del Sinni è dotato di sei pompe di sollevamento da 1 MW, di cui quattro sempre in funzione, ciascuna con portata media di 800 litri al secondo. Quello del Sinni è un impianto altamente ‘energivoro’, soprattutto a causa del funzionamento continuo delle pompe necessario a garantire il sollevamento meccanico dell’acqua al nodo idrico di distribuzione, anche per lunghe tratte di trasporto e in presenza di accentuati dislivelli che raggiungono, come nel caso di Parco del Marchese, gli 84 metri.

Dati il particolare approvvigionamento e le caratteristiche dell’infrastruttura, l’energia elettrica necessaria al convoglio dell’acqua nella rete costituisce la maggiore voce di costo per AQP, basti pensare che la utility pugliese rappresenta, da sola, lo 0,02% del consumo nazionale di energia elettrica e spende all’anno circa 80 milioni di euro di elettricità. In particolare, solo per l’impianto di Parco del Marchese si spendono 1,8 milioni di euro al mese, mentre per l’impianto del Sinni la spesa mensile è di 900mila euro.

La sfida

Obiettivo fondamentale per AQP è oggi più che mai quello di ottimizzare la spesa relativa all’energia elettrica, avviando iniziative per il recupero dell’energia nelle operazioni di sollevamento, trasporto e potabilizzazione, attraverso un ulteriore efficientamento di macchine (motori, pompe, compressori) e processi, a partire da quelle in funzione negli impianti più energivori come il potabilizzatore del Sinni. “La sfida cruciale per noi oggi è ottenere un ulteriore risparmio energetico da macchine già altamente efficienti dislocate su impianti già pesantemente automatizzati”, dice Gianluigi Fiori, Responsabile di Esercizio di AQP. “Possiamo perseguire questo obiettivo incrementando l’efficienza gestionale complessiva attraverso un puntuale monitoraggio di consumi e rendimenti: solo una misura corretta e precisa dei processi può sostenere un bilancio idrico efficiente!”.

Fino al 2010 AQP non aveva fatto ricorso a soluzioni che abbinassero il telecontrollo al monitoraggio energetico. Agli Energy Manager mancavano strumenti idonei a conoscere, macchina per macchina, i consumi energetici, anche in un arco temporale molto ristretto, e a metterli contemporaneamente in relazione non solo con le fasce di tariffazione del gestore elettrico, ma anche con le misure di portata e livelli idrici, in modo da avere sempre sotto controllo i costi, il rendimento e il suo andamento nel tempo.

“In passato utilizzavamo dei datalogger ma nessun sistema dedicato che si potesse interfacciare direttamente in rete con lo Scada per un’analisi energetica integrata con quella dei profili idraulici provenienti dalla strumentazione di processo in campo”, aggiunge Fiori. “È proprio questa l’esigenza che abbiamo sin da subito illustrato a Intesis e a Rockwell Automation per il potabilizzatore del Sinni. Entrambi hanno colto in pieno le nostre criticità e ci hanno affiancati, in un vero e proprio lavoro di squadra, nello sviluppo di un progetto altamente integrato basato sulla piattaforma PlantPAx™, il cui successo è stato determinato dall’ottima integrazione di automazione, monitoraggio idrico e analisi energetica”.

La soluzione

La piattaforma PlantPAx proposta da Rockwell Automation, sviluppata con il supporto di Intesis, per l’impianto di potabilizzazione del Sinni prevede una soluzione di automazione e controllo basata su due controllori programmabili di automazione Allen-Bradley® ControlLogix® in configurazione ridondata con hotbackup, che funzionano come master controller, e 13 controllori programmabili di automazione Allen-Bradley® CompactLogix L45 distribuiti sulle due linee Est e Ovest dell’impianto. A ognuno dei 13 CompactLogix compete infatti il controllo delle sequenze di ogni fase del processo: l’approvvigionamento iniziale dell’acqua grezza, la successiva fase di chiariflocculazione (separazione del fango dall’acqua, per sedimentazione, in 8 vasche cilindriche semiconiche dotate di raschia, 4 sulla Linea Est e 4 sulla Linea Ovest), la filtrazione (mediante 40 filtri in sabbia di quarzo, regolati da oltre 280 valvole, 20 sulla Linea Est e 20 sulla Linea Ovest) e la clorazione finale, l’accumulo dell’acqua potabilizzata prima del pompaggio verso l’impianto di Parco del Marchese. Ai controllori CompactLogix spetta anche la complessa gestione di tutte le sequenze di lavaggio dei 40 filtri, che includono il drenaggio iniziale e finale, il barbataggio, il controlavaggio ad acqua e/o ad aria e il recupero dell’acqua di controlavaggio. Infine, a un ulteriore CompactLogix è affidata la gestione del post-ispessitore nel trattamento fanghi: al Sinni è infatti presente una linea parallela per la purificazione, la disidratazione e il successivo stoccaggio dei fanghi residui generati nella fase di chiariflocculazione.

A ogni CompactLogix è associato un pannello HMI Allen-Bradley® PanelView™ Plus 6 da 10”, per la visualizzazione e la supervisione locali di parametri, set-point e segnali acquisiti in campo, quali la regolazione delle portate di ingresso e uscita, la pressione idrica, il funzionamento delle pompe (accensione/spegnimento) e delle valvole (apertura/chiusura), il livello di vasche e serbatoi, il dosaggio in ppm (parti per milione) degli additivi necessari al processo (ad esempio, biossido di cloro per la preclorazione e per la clorazione finale, policloruro di alluminio e silice attiva per la chiariflocculazione) e le caratteristiche dell’acqua (ossigeno, redox, temperatura, conducibilità, torbidità, PH, cloro).

La piattaforma PlantPAx per AQP ha previsto anche l’installazione, in architettura client/server, di due Server con piattaforma FactoryTalk® View in configurazione ridondata con hotbackup e di un Server con FactoryTalk® VantagePoint, dedicati alla supervisione centrale e al controllo dei parametri di conduzione dell’impianto, oltre a un Server con FactoryTalk® Historian da 5mila tag, dedicato all’archiviazione dei dati storici.

Acquedotto PugliesePer il monitoraggio dei consumi energetici del potabilizzatore del Sinni sono stati distribuiti nelle varie sezioni dell’impianto anche 19 misuratori di potenza Allen-Bradley® PowerMonitor™ 1000 per l’analisi quantitativa dell’energia e un misuratore Allen-Bradley® PowerMonitor™ 3000 per l’analisi qualitativa, comprensiva di analisi delle armoniche, oscillografia e rilevamento transitorio. I PowerMonitor 1000 rilevano i dati elettrici di alcuni dei componenti più strategici dell’impianto: tre motori del controlavaggio, tre del soffiaggio, tre del recupero dell’acqua di controlavaggio, sei motori del sollevamento e tre del recupero dell’acqua di canale. Le unità PowerMonitor sono direttamente connesse a ControlLogix, sono gestite e configurate attraverso il software di Energy Management FactoryTalk® EnergyMetrix™, al quale spettano poi la raccolta e l’analisi di tutte le informazioni elettriche trasmesse dai misuratori.

Le soluzioni hardware e software della piattaforma PlantPAx di Rockwell Automation ‘parlano tra loro’ attraverso un’unica rete ad anello Ethernet/IP in fibra ottica, comprensiva di 15 switch managed Industrial Ethernet Allen-Bradley® Stratix 8000™. Per la programmazione di tutte le soluzioni di controllo logico, supervisione e monitoraggio energetico sono stati utilizzati i due ambienti di sviluppo FactoryTalk® View Studio SE e RSLogix™ 5000.

I risultati

“Abbiamo collaborato con Rockwell Automation allo sviluppo e all’integrazione software, con l’elaborazione integrata e la personalizzazione dei parametri elettrici e idraulici per la piattaforma PlantPAx, in modo da consegnare ad AQP per l’impianto del Sinni una soluzione di automazione e supervisione direttamente connessa con il software di Energy Management, comprensiva di interfacciamento diretto verso il sistema informativo di telecontrollo aziendale Sismap”, dice Vincenzo Lanave, General Manager di Intesis.

Insieme alle funzionalità tradizionali di uno Scada, come quelle di diagnostica, visualizzazione, analisi dei trend in tempo reale e dei dati storici, la piattaforma PlantPAx propone l’integrazione completa del monitoraggio energetico, partendo dalle misure acquisite in campo dai PowerMonitor. “Lavorando su un software così aperto come FactoryTalk EnergyMetrix, abbiamo creato 100 pagine video sinottiche, aggregate e in dettaglio, che mettono in evidenza il rendimento per ogni singola macchina e ogni singola fase di processo, il suo trend in uno specifico arco temporale - anche inferiore a un’ora - o in una determinata fascia tariffaria, e permettono di tenere sotto controllo il sistema di rifasamento, distinguendo sempre tra i due diversi centri di costo del sollevamento o della potabilizzazione”, aggiunge Lanave. “Ciò permette ad AQP di determinare i rendimenti e gli indici prestazionali strategici per il controllo di consumi e costi, con la possibilità di supportare anche le simulazioni di funzionamento per la redazione dei budget di spesa energetica e dei bilanci di previsione”.

La collaborazione con Rockwell Automation e Intesis ha consentito ad AQP di massimizzare l’efficienza – su un impianto già ad elevato rendimento e tuttavia altamente energivoro come il Sinni – registrando una riduzione annua dei consumi energetici compresa tra l’1% e il 2%.

“Per noi è più importante analizzare i trend che non i valori assoluti. Ciò permette di fare previsioni più realistiche a supporto delle fasi decisionali strategiche”, commenta Fiori. “Grazie alla personalizzazione di Intesis, i dati sono fruibili ai nostri interlocutori aziendali nel formato più idoneo e sono facilmente visualizzabili grazie alle videate estremamente user-friendly dei software FactoryTalk. Se non si misura correttamente, non si può perseguire un bilancio idrico efficiente: con PlantPAx di Rockwell Automation riusciamo ad acquisire i dati energetici in tempo reale e usarli realmente per risparmiare!”.

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