L’efficienza energetica può contribuire a soddisfare la sete d’acqua del mondo

L’ONU stima che oltre due miliardi di persone non hanno accesso all’acqua potabile e oltre quattro miliardi di persone non hanno accesso a servizi igienico-sanitari sicuri. La Giornata Mondiale dell'Acqua 2023 è un'opportunità per riflettere sui passi che dobbiamo compiere per raggiungere il sesto Obiettivo di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite: “Garantire a tutti la disponibilità e la gestione sostenibile dell'acqua e dei servizi igienico-sanitari”.

Vale la pena considerare l’economia del trattamento dell’acqua e delle acque reflue. Questi settori sono attualmente ad alta intensità energetica e consumano circa il 4% dell’elettricità totale mondiale. L’elevato consumo energetico aumenta i costi. In media, i costi energetici rappresentano il 45% del costo dell’acqua pulita.

Pertanto, rendere il trattamento dell’acqua e delle acque reflue più efficiente dal punto di vista energetico è fondamentale per estendere queste necessità a un maggior numero di persone. Allo stesso tempo, un minore consumo di energia riduce l'impronta di carbonio del settore e i costi operativi, a vantaggio di tutti.

Ogni processo del settore, dal trattamento delle acque al trasporto, al trattamento delle acque reflue e alla desalinizzazione, si basa sul pompaggio. Fortunatamente, è disponibile una tecnologia che riduce significativamente la quantità di elettricità necessaria al motore della pompa per fornire la stessa potenza.

Sia i motori esistenti che quelli nuovi possono essere dotati di un azionamento a velocità variabile (VSD). Ciò aumenta l'efficienza energetica regolando la velocità e la coppia del motore per soddisfare con precisione i requisiti del processo.

Senza azionamento, il motore gira sempre alla massima velocità e la velocità del flusso è controllata tramite strozzamento: è come guidare un'auto tenendo un piede sull'acceleratore e usando i freni per controllare la velocità. Con un azionamento, il motore gira esattamente alla velocità necessaria, solitamente ben al di sotto della velocità massima. Ciò consente notevoli guadagni in termini di efficienza energetica, spesso fino al 30%, e talvolta anche di più.

Gli impianti idrici e di trattamento delle acque reflue possono anche migliorare la propria efficienza energetica selezionando i motori più efficienti. Molti paesi utilizzano le classi di efficienza dei motori stabilite dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC). Queste classi vanno da IE1 a IE4. Ogni aumento del numero IE, ad esempio da IE3 a IE4, rappresenta una diminuzione del 20% nelle perdite di energia, il che significa che il motore è più efficiente.

A partire da luglio 2023, il regolamento UE sulla progettazione ecocompatibile richiederà un'efficienza minima IE4 per molti tipi di motori nelle nuove installazioni e negli aggiornamenti. Ciò rende l’Europa la prima regione al mondo a richiedere l’efficienza IE4, e altre seguiranno sicuramente.

La tecnologia dei motori a riluttanza sincrona (SynRM) fa un ulteriore passo avanti raggiungendo l'efficienza IE5. Sono progettati per funzionare come soluzione pacchetto con VSD e sono significativamente più efficienti dei motori più vecchi. Ad esempio, la sostituzione di un motore IE2 esistente con un pacchetto di azionamento motore SynRM garantisce perdite energetiche inferiori fino al 50%.

Gli efficienti motori ABB sono progettati per essere sostitutivi dei modelli più vecchi, quindi l'aggiornamento è solitamente semplice. Inoltre, il risparmio energetico garantirà un rapido ritorno sull’investimento. In genere, in mesi anziché in anni.

Gli operatori di un impianto di trattamento delle acque reflue a Bocholt, in Germania, miravano a migliorare l'efficienza della loro struttura per ridurre le emissioni di carbonio. Hanno identificato le pompe come la migliore opportunità per ridurre il consumo di elettricità e hanno sostituito i motori con pacchetti di azionamento motore IE5 SynRM.

Durante la ristrutturazione, è stata migliorata anche la geometria della girante delle pompe per migliorarne l'efficienza meccanica. L’impianto pulisce ancora ogni giorno 108.000 metri cubi di acque reflue, ma ora utilizza il 40% in meno di energia.

Altrove in Germania, nel Württemberg, un impianto di trattamento dell'acqua è responsabile dell'addolcimento dell'acqua potabile. Il processo richiede compressori ad alta intensità energetica, ma la struttura li alimenta utilizzando motori IE5 SynRM abbinati a VSD. Insieme ad altre misure di risparmio energetico, l’impianto ha ridotto il consumo energetico del 32% in un solo anno.

Nel frattempo, nel Sinai, in Egitto, anche il più grande impianto di trattamento delle acque reflue del mondo ha fissato ambiziosi obiettivi di efficienza. Lo stabilimento di Bahr El Bakar utilizza 20 motori IE4 ad alta efficienza, ciascuno abbinato a un VSD. Tratta le acque reflue agricole per produrre ogni giorno 5.600.000 metri cubi di acqua trattata. Oltre a consentire all'impianto di consumare meno elettricità, questi motori migliorano anche l'affidabilità delle pompe.