In un mondo che cresce economicamente e demograficamente crescono anche i fabbisogni e i consumi di acqua, questo è certo. Entro il 2070, secondo le ultime stime delle Nazioni Unite, la popolazione mondiale conterà 10 miliardi di individui che dovranno bere, lavarsi e cucinare. Non solo: l’acqua è un componente vitale per tutti i processi di raffreddamento in ambito energetico e in altre attività industriali che vanno dalla raffinazione dei prodotti petroliferi alla produzione di plastica. E poi naturalmente l’agricoltura, settore che prosciuga ogni anno il 70% delle acque chiare di tutto il Pianeta con l’irrigazione. L’acqua, insomma, è fondamentale non solo per la vita, ma anche per il benessere economico e sociale dell’essere umano.
E altrettanto importante è una sua gestione efficiente, che ne minimizzi i costi legati a consumo e trattamento, specie in un contesto di Transizione ecologica. L’energia rappresenta infatti il 45% dei costi di produzione dell’acqua. Le utility del trattamento idrico impiegano circa il 4% dell’energia mondiale, una quantità pari al fabbisogno energetico totale dell’Australia, Paese industrializzato di 25 milioni di persone. Guardando il bicchiere mezzo pieno, secondo gli esperti, il consumo energetico del settore potrebbe essere ridotto del 15% entro il 2040 senza stravolgere la filiera, semplicemente mettendo in campo misure di efficientamento e recupero energetico. Una soluzione è l’utilizzo di drive con motori ad alta efficienza come quelli messi a punto da ABB, gigante svizzero-svedese da oltre 40 anni attivo nei settori dell’automazione, della robotica e dell’energia, che si stima portino a risparmi dal 25 al 30% nei principali processi di trattamento dell’acqua. I casi studio non mancano: le tecnologie innovative di ABB sono già protagoniste in grandi impianti di trattamento dell’acqua operativi a Singapore, in Germania, India e Brasile.
I progetti: dal pompaggio dell’acqua potabile all’irrigazione
L’obiettivo di ABB è quello di migliorare l’efficienza energetica degli impianti e ottimizzare i processi più energivori. Un esempio? Il solo pompaggio delle acque bianche (quelle di origine naturale e destinate alle nostre case) è responsabile di circa l’80-85% dell’energia utilizzata lungo tutta la filiera del trattamento. Per estrarre l’acqua, trasportarla e distribuirla ai clienti sparsi nei centri abitati ci possono volere anche più di mille chilometri, come nel caso dello State Water Project in California, un’imponente rete di bacini che porta acqua a 27 milioni di persone. Le soluzioni targate ABB puntano da un lato sull’ammodernamento dei motori con modelli più efficienti e dall’altro sugli azionamenti a velocità variabile, detti Vsd o drive.
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In questo genere di applicazioni sono ancora molto utilizzati motori IE3, IE2 o IE1 (classi di efficienza inferiori del 20, 40 e 60% rispetto ai più moderni, n.d.r.). Installando drive come quelli prodotti da ABB in impianti di pompaggio esistenti, abbinandoli a pompe, ventilatori o compressori è possibile ottenere una riduzione dei consumi energetici del 25%. È ciò che succede a Saneago, nello stato di Goiás in Brasile, dove ABB ha fornito 15 motori ad alta efficienza e 15 azionamenti per quattro stazioni di pompaggio dell’acqua di un impianto che garantisce acqua potabile a oltre 5.7 milioni di persone.
Un altro metodo per ottimizzare i sistemi e ridurre i consumi è senza dubbio la digitalizzazione, campo in cui ABB vanta un solido know-how. Con l’installazione di sensori su motori e pompe e una precisa raccolta di dati sulle apparecchiature è possibile monitorare a distanza gli impianti di trattamento e ottimizzare le prestazioni di pompe e altri componenti. Ma il settore forse più critico che necessita di una riduzione dei consumi energetici è quello agricolo. L’irrigazione, in particolare, consuma grandi quantità di energia nell’utilizzo di pompe (quasi sempre elettriche o diesel) per muovere l’acqua dalle falde o dai bacini in superficie. Esempio virtuoso di ottimizzazione dei processi di irrigazione è il Kaleshwaram Lift Irrigation System (Klis), in India, il più grande impianto di irrigazione multipiano del mondo: 37 motori da 40 MW, 15 drive in media tensione, sistemi e quadri elettrici targati ABB comandano oggi le pompe e sollevano 5.5 miliardi di metri cubi d’acqua in maniera efficiente.
Ottimizzare il trattamento delle acque reflue e i processi di desalinizzazione
Tra i processi di trattamento più energivori ci sono anche quelli di depurazione di liquami e acque reflue; eliminare impurità solide, sostanze organiche disciolte e nutrienti come azoto e fosforo richiede grandi quantità di energia. In questo caso, l’energia può essere recuperata sotto forma di calore o elettricità utilizzando il biogas dei liquami. Negli impianti municipali odierni di depurazione l’elettricità prodotta dai liquidi fognari con il biogas copre solo il 4% del loro fabbisogno energetico. Troppo poco.
Sfruttando appieno le strategie per il recupero energetico, con tecnologie e soluzioni innovative, si potrebbe arrivare al 55% entro il 2040. È quel che già accade nell’impianto di trattamento di liquami fognari di Bocholt, in Renania Settentrionale-Vestfalia, dove i pacchetti ABB con drive e motore SynRM permettono di ridurre il consumo energetico del 40%. I drive come ACQ580 di ABB applicati al trattamento delle acque reflue offrono anche funzioni di monitoraggio per misurare sia il risparmio di energia che la riduzione di emissioni di CO2.
Un altro processo idrico estremamente energivoro è quello di desalinizzazione: nonostante fornisca solo l’1% delle acque dolci globali, rappresenta oltre il 5% dei consumi di elettricità del settore. I meccanismi di pompaggio per portare l’acqua marina all’impianto e spingerla poi attraverso membrane semi-permeabili ad alta pressione per osmosi inversa e far avvenire la desalinizzazione valgono quasi la metà dei costi complessivi di produzione di acqua desalinizzata.
Qui, garantire la massima efficienza è una sfida ancor più difficile, ma non impossibile. Prendiamo il nuovo Keppel Mbrazarina East Desalination Plant (Kmedp) di Singapore, il primo impianto al mondo in grado di trattare sia acqua piovana che marina. Il Kmedp impiega tecnologie avanzate di ABB: automazione, controllo, strumentazione moderna e analizzatori d’acqua, motori ad alta efficienza e azionamenti a velocità variabile. Così l’impianto ridurrà del 40% i suoi consumi di elettricità e contribuirà a coprire il 30% del fabbisogno idrico di Singapore entro il 2060.
In collaborazione con ABB