Informazioni sul risparmio energetico legato all' uso degli inverter nell' avviamento di pompe centrifughe

Con riferimento ad utilizzo di pompe centrifughe si distinguono due casi.
- Impianti a pompaggio diretto: l’acqua estratta dalle falde e dopo eventuale depurazione e/o decantazione, viene immessa direttamente nella rete di distribuzione
- Impianti di sollevamento: l’acqua viene portata all’interno di bacini in quota fornendole energia potenziale con lo scopo di distribuirla per gravità ovvero di tenerla come riserva.

L’avviamento diretto di una pompa prevede alcuni svantaggi primari :

1. scarsa qualità nella distribuzione idrica;
2. variazione della pressione in funzione della richiesta d’acqua (portata);
3. consumo energetico molto elevato;

Un metodo differente prevede invece la presenza di un azionamento a velocità variabile, realizzato tramite l’alimentazione del motore della pompa mediante un inverter, ossia un dispositivo in grado di modulare la frequenza elettrica in modo pressoché continuo e proporzionale ad un segnale di set-point , eventualmente anche con controllo di tipo PID.
In tal modo è possibile richiedere alla pompa di operare in condizioni di similitudine idraulica con quelle nominali, con evidenti vantaggi per il rendimento conseguibile.
Oltre che per tale motivo, la regolazione della portata permette di risparmiare energia rispetto ai metodi tradizionali.

L’ energia risparmiata, solitamente espressa in kWh/anno, dipende anche dai fattori:
- punto di lavoro nominale della macchina centrifuga: spesso non è conosciuto a priori con precisione e ciò porta ad un inevitabile sovradimensionamento.
- sovradimensionamento dipendente dalla scarsa conoscenza delle perdite di carico lungo l’ impianto (il progettista tiene sempre un margine rispetto alla portata effettivamente necessaria).
Inoltre il risparmio percentuale di energia , con l’utilizzo dell’inverter rispetto alla regolazione di tipo on-off, non varia al variare del tipo di pompa.
Maggiore è il campo di regolazione delle variabili del processo, maggiore è il risparmio che possiamo ottenere con la regolazione elettronica della velocità del motore.

La regolazione con inverter annovera diversi vantaggi

1. eliminazione delle sollecitazioni meccaniche durante la partenza e l’arresto;
2. eliminazione degli assorbimenti di corrente durante gli avviamenti;
3. nessun sovradimensionamento;
4. buon rendimento energetico.

Si noti in particolare che  :
- vengono eliminati i problemi meccanici legati alle sovrapressioni ed ai colpi d’ariete;
- viene ridotto l’assorbimento di corrente in avviamento / numero di avviamenti illimitato;
- è possibile il controllo della pressione dell’impianto al variare della richiesta idrica;
- si evitano le perdite energetiche dovute a valvole di strozzatura;
- è principalmente impiegato negli impianti di pompaggio diretto ma è spesso utile anche nei casi di sollevamento.

Due esempi pratici di applicazioni effettuate

Caso A = Stazione di pompaggio cittadina 37kW e dislivello 58mt.

Problemi antecedenti la trasformazione

1. rendimenti energetici mediocri;
2. elevati costi di esercizio (alto consumo);
3. sistema troppo rigido;
4. pressione non costante ;
5. stress meccanici / riduzione della vita dei macchinari / transitori di pressione pesanti

Dopo installazione inverter :

1. eliminazione di tutti i problemi sopracitati;
2. recupero investimento totale (pompa + inverter) in circa 18 mesi;

Caso B = Canale con doppia pompa in serie 450kW e dislivello 500mt.

Problemi applicativi:

1. regolazione rigida;
2. aumento della pressione con perdite d’acqua;
3. transitori di pressione pericolosi;
4. consumo energetico elevato dovuto a sovradimensionamento motore.

Dopo installazione inverter :

1. eliminazione dei transitori di pressione;
2. allungamento della vita utile della condotta;
3. stabilizzazione della pressione;
4. riduzione dei consumi energetici;
5. recupero investimento totale in circa 24 mesi;