Un nuovo depuratore con IA riduce il consumo energetico per l’aerazione del 26%
La soluzione di Xylem aiuta il cliente a ridurre l’impronta energetica e aumentare la sostenibilità.
Il gestore di un impianto di depurazione di Cuxhaven (Germania) era alla ricerca di una soluzione per ridurre il consumo di energia e di prodotti chimici nel il processo di aerazione, e ha optato per il sistema di ottimizzazione per impianti di depurazione BLU-XTM di Xylem, che grazie all’intelligenza artificiale (IA) è in grado di analizzare i dati del sistema SCADA esistente dell’impianto. Il sistema BLU-X fornisce un’indicazione precisa delle regolazioni ottimali per il funzionamento degli aeratori, consentendo all’impianto di ridurre il consumo energetico per l’aerazione del 26%; questo rappresenta anche un ottimo esempio di stretta collaborazione di Xylem con i clienti per raggiungere nuovi livelli di efficienza e sostenibilità.
Il depuratore di Cuxhaven è gestito da EWE WASSER GmbH (EWE), una delle maggiori aziende specializzate in depurazione e smaltimento delle acque reflue nel nordovest della Germania, che oltre a questo gestisce 23 impianti di trasporto e depurazione tra i più moderni. L’impianto di Cuxhaven provvede alla depurazione delle acque reflue per quasi 400.000 tra residenti e visitatori di questa città affacciata sul mare.
Ottimizzazione del consumo energetico e maggiore sicurezza
Come in molte città, anche a Cuxhaven i processi di pompaggio e depurazione costituiscono il fattore principale alla base del consumo energetico nel ciclo dell’acqua. Generalmente l’aerazione rappresenta oltre il 50% del consumo energetico per il trattamento delle acque reflue, soprattutto a causa dell’impiego di tecnologie ad alto consumo come aeratori, soffianti e diffusori meccanici.
In qualità di gestore proattivo, EWE era alla ricerca di una soluzione per ottimizzare il consumo energetico associato all’aerazione e aumentare la sicurezza grazie a un controllo più preciso del consumo di prodotti chimici. Tuttavia, oltre a ridurre i costi di gestione per EWE, il sistema di controllo doveva anche assicurare il rispetto dei limiti di legge in materia di concentrazione nell’effluente.
L’ottimizzazione delle prestazioni con un modello computerizzato
All’inizio del 2017, EWE si era rivolta a Xylem per applicare il suo approccio di Decision Intelligence al depuratore di Cuxhaven. L’obiettivo era comprendere meglio, regolare e aumentare l’efficienza dei processi di aerazione di Cuxhaven con un modello computerizzato di ottimizzazione delle prestazioni. In precedenza, i sensori dell’impianto di Cuxhaven erano gestiti in modo manuale e di conseguenza non esisteva una strategia di ottimizzazione.
In stretta collaborazione con EWE, Xylem ha sviluppato e installato un sistema di ottimizzazione per impianti di depurazione BLU-X che sfrutta l’apprendimento automatico per creare i modelli per i processi di eliminazione di carbonio, azoto e fosforo sulla base dei dati ricavati dal sistema SCADA dell’impianto. Il sistema BLU-X offre una simulazione digitale in tempo reale dell’intero impianto, in modo da assicurare un’aerazione e un apporto di prodotti chimici ottimali per ogni processo, sempre in funzione della domanda di ossigeno chimico e biologico.
Poiché EWE non disponeva di sensori online per la misurazione in tempo reale delle concentrazioni nell’affluente, sono stati sviluppati diversi “sensori virtuali” per fornire una stima dei carichi previsti di carbonio, azoto e fosforo nell’affluente. In mancanza dei dati di sensori tradizionali, questi sensori virtuali hanno aiutato EWE e stimare con cura la concentrazione nell’affluente e gestire il processo di aerazione nel modo più efficiente possibile nel rispetto dei limiti di legge.
Nell’agosto del 2017, dopo diversi mesi di gestione manuale dell’impianto, Xylem ha finalmente potuto attivare il sistema BLU-X per prevedere e calcolare i punti di regolazione ottimali di funzionamento degli aeratori di 5 bacini di trattamento biologico in parallelo.
Un risparmio di energia pari al fabbisogno annuale di 64 abitazioni
Alla fine del 2017, Xylem ed EWE hanno confrontato i risultati di questa prima fase di ottimizzazione con i dati precedenti relativi alla gestione manuale dell’impianto di Cuxhaven, utilizzati per sviluppare il modello. Uno dei parametri critici per misurare il successo conseguito era il consumo energetico specifico richiesto per eliminare 1 kg di carico. Nella maggior parte dei depuratori non viene nemmeno calcolato, ma può comportare considerevoli oscillazioni in termini di consumo energetico complessivo. L’ottimizzazione dell’impianto ha garantito una drastica riduzione di queste oscillazioni, oltre ad evitare inutili picchi di consumo.
Dall’implementazione del sistema BLU-X, l’impianto di Cuxhaven ha registrato una riduzione del 26% del consumo energetico per l’aerazione, pari a 1,1 milioni di kilowatt-ora all’anno oppure al fabbisogno annuale di 64 abitazioni. Inoltre, le concentrazioni nell’effluente dell’impianto continuano a rientrare nei limiti di legge.
Soluzioni digitali per prestazioni superiori
Il sistema di ottimizzazione per impianti di depurazione BLU-X rappresenta solo un esempio dell’impegno di Xylem per aumentare le prestazioni delle aziende idriche, oltre a consentire loro di offrire un servizio migliore alle comunità. Inoltre, le soluzioni digitali di Xylem possono aiutare le aziende a ottimizzare la liquidità e l’affidabilità dei servizi, assicurare la conformità e le prestazioni operative e infine aumentare la resilienza e la sostenibilità degli impianti.
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