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Un interessante esperimento condotto nella provincia di Bergamo ha dimostrato che, sia pur in una fase così incerta come quella attuale della politica italiana per l'energia, la voglia di "fare" unitamente alla tecnologia e all'innovazione risultano essere sempre le carte vincenti per migliorare la qualità della vita.

A cura di Aldo Fiocchi

La BAS S.p.A. (Bergamo Ambiente e Servizi), società nata dall'unione di due aziende municipalizzate che gestivano rispettivamente l'una l'acqua, gas e pubblica illuminazione e l'altra la raccolta dei rifiuti solidi urbani, la relativa termodistruzione e la depurazione delle acque, costituisce uno dei pochi (ma in realtà destinati ad aumentare) esempi di privatizzazione "funzionale" in tutti i sensi, già da tre anni, con risultati soddisfacenti.
La città di Bergamo preleva gas naturale ad una pressione di 64 bar (secondo quanto rilevabile da metanodotto, dato che la pressione effettiva varia in funzione delle stagioni e dell'esercizio del metanodotto stesso) da tre punti di consegna Snam situati rispettivamente a Zanica (il principale) con 23.500 standard m3/ora di portata, a Grumello con 10.000-12.000 e a Tremana con 4.500. In seguito il gas, dopo aver subito una decompressione intermedia a 2,5 bar mediante laminazione su valvole riduttrici, alimenta le cabine di quartiere e di utenza per la decompressione finale: dopo un'attenta analisi si rivelò, però, che la fase di laminazione comportava una dissipazione di energia di pressione (il cosiddetto "rumore"), per cui si pensò di verificare l'opportunità, sia dal punto di vista tecnico che da quello economico, di convertire questo "rumore" in energia elettrica "attiva" con una soluzione originale che potesse fungere da riferimento anche per altri, ovviamente con il coinvolgimento della CEE.
Nasce così nel 1992 un primo progetto che inizialmente non ottiene il giusto riconoscimento, in quanto giudicato non sufficientemente innovativo: BAS si rivolge allora al Politecnico di Milano che, grazie soprattutto all'apporto dell'Ingegner Carlo Piemonte, risolve il problema con un nuovo progetto denominato EASE (Efficient All Seasons Expander), basato sull'integrazione di un impianto di recupero di energia elettrica dal gas e di un sistema di cogenerazione.
Il gas in arrivo nella cabina di decompressione di Via Zanica a Bergamo viene trattato da due espansori alternativi a pistoni, accoppiati ad un unico generatore elettrico a due testate d'albero. Uno degli espansori è dimensionato per le basse portate (periodo estivo) e consente il recupero di 500 kW di potenza elettrica, mentre l'altro, progettato per le portate medio-alte (periodo autunno inoltrato-inizio di primavera), consente il recupero di circa 850 kW: nel periodo invernale (dicembre-febbraio), quando vengono richiesti grossi quantitativi di gas, i due espansori funzionano in contemporanea. Grazie al gruppo di cogenerazione, costituito da due motori a gas a ciclo Otto da 826+657 kW di potenza elettrica, l'energia termica recuperata viene utilizzata per il riscaldamento del gas naturale da inviare ad uno o ad entrambi gli espansori.
Inutile dire che, a questo punto, la CEE dà parere favorevole e, dopo un anno di lavoro, EASE è una realtà.

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Gli espansori e il generatore sono stati forniti dalla Spillingwerk Gmbh di Amburgo, mentre la Techint di Milano ha provveduto alle strutture e all'assemblaggio finale.
L'impianto ha ormai superato la fase di avviamento e funziona in modo completamente automatico, anche se a titolo precauzionale è stata decisa la presenza di un operatore di controllo per interventi di emergenza.
Stante così la situazione, il 21 Settembre 1996 l'impianto viene presentato ufficialmente agli addetti ai lavori in un convegno sul tema "Sicurezza nell'uso del gas e ottimizzazioni energetiche", tenutosi presso il Centro Congressi "Giovanni XXIII" di Bergamo.
A questo punto risultò importante disporre di tutte quelle informazioni inerenti al funzionamento dell'impianto in modo tale da costituire una specie di "fascicolo permanente" a cui far capo per i dati tecnici propriamente detti, per lo IEN (Indice Energetico) e per altri tipi di documentazione da trasferire sempre alla CEE per successive elaborazioni.
In principio la procedura di acquisizione di queste informazioni era unicamente manuale, anche perché il primo obiettivo era quello di raggiungere, possibilmente in breve tempo, il livello ottimale di funzionamento dell'impianto, per cui ogni ulteriore automazione fu rimandata "a dopo": una volta verificato che l'indice di efficacia dell'impianto era superiore allo 0,5, e quindi in perfetto accordo con le specifiche di progetto e con quanto stava alla base della convenzione stipulata con la CEE, si poté dare il via alla fase inerente alla supervisione, ma ... come si sarebbe potuto risolvere in pratica il problema? "Non certo occupandocene personalmente", dice il signor Giulio Borselli (responsabile del settore Telecontrollo e Automazione di BAS S.p.A.), "in quanto non fa parte della nostra specializzazione: noi abbiamo l'orgoglio, o forse la presunzione, di saper distribuire bene acqua e gas per cui qualsiasi argomento che esuli da questo compito riguarda direttamente altri".
E qui entra in campo Automa, la ben nota società di Pedrengo specializzata in applicazioni informatiche ad alto livello, alla quale fu affidato l'incarico di creare un adeguato sistema di supervisione e controllo: la società ha soddisfatto pienamente le aspettative con la messa a punto di un software espressamente dedicato che, in sostanza, è un'applicazione di Super-Flash, il noto sistema di supervisione libera.
In questo particolare frangente il collegamento tra la stazione locale e le postazioni remote di consultazione, tenendo conto che il personale è presente otto ore al giorno per cinque giorni alla settimana mentre il rilevamento dei dati e delle informazioni riguarda l'arco dei 365 giorni che compongono l'anno nell'ambito delle 24 ore, è stato realizzato in modo tale che nel mentre il Personal Computer posizionato vicino agli impianti svolge la propria attività, il PC remoto posto all'interno dell'ufficio telecontrollo, in cui vengono raccolte anche le informazioni relative agli impianti acqua e gas, sia inserito su una linea telefonica di tipo non commutato al fine di poter eliminare i disturbi di rete e quindi eventuali errori di trasmissione.

Sul ponte di controllo
L'impianto è controllato da un PC locale collegato in RS 232 funzionante 24 ore su 24 con il compito di gestire stati, allarmi e misure e acquisire, a scadenze fisse, i dati per poter produrre i rapporti di funzionamento giornalieri e mensili. Al PC locale è collegato un modem cui accedono due PC remoti con funzionalità diverse, rispettivamente di livello 1 (che ha tutte le opzioni abilitate) e di livello 2 (nel quale non tutte le opzioni sono abilitate): una stampante è collegata al PC presente sull'impianto.
Dal punto di vista grafico i software dei due PC remoti e del PC locale sono coincidenti, anche se la differenza dei due tipi di software risiede proprio nella possibilità di collegarsi via modem.

Sfogliando le pagine
La supervisione dell'impianto viene effettuata a computer per "pagine": la pagina principale mostra una rappresentazione grafica dei due espansori nella quale compaiono le cosiddette tesserine di stato o di allarme provenienti dai punti "critici" dell'impianto, allo scopo di segnalare eventuali malfunzionamenti.
Il sistema acquisisce 31 misure di vario tipo nonché stati ed allarmi riferiti alla parte di ingresso Snam, più quella relativa ai due espansori e ai punti di misura. In particolare, per determinare lo stato delle valvole è stato fatto uso di colori per cui queste ultime possono essere colorate di verde o di rosso a seconda del loro stato di "aperto" o di "chiuso", mentre risultano colorate di grigio nel caso in cui non si conosca lo stato, in quanto la valvola esplica una funzione che non è critica ai fini del buon funzionamento dell'impianto.
Si passa poi alla parte relativa alla centrale termica in cui l'obiettivo primario è costituito dalla sola gestione degli stati (due pompe e la caldaia) e degli allarmi (temperatura e pressione). Le 31 misure relative alle due pagine sopra descritte vengono acquisite e campionate allo scopo di produrre i rapporti giornalieri, che possono anche essere consultati sotto forma grafica (trend): a questo proposito sono stati proposti raggruppamenti di dati significativi (valori di ingresso, valori relativi agli espansori e valori d'uscita) in modo che siano facilmente gestibili da parte degli addetti.
Ogni grafico è evidenziato rispetto all'altro da un opportuno colore, con possibilità di effettuare operazioni di zoom e di scroll sul dato. Il campionamento dei dati è attuato in modo da ottenere un'acquisizione ogni dieci secondi, dopo di che del dato acquisito viene calcolata la media ogni cinque minuti (in questo breve intervallo di tempo, infatti, le variazioni delle temperature potrebbero essere significative): in seguito, su questi dati "mediati" si ricava la media oraria e infine, con le medie orarie precedentemente calcolate, si determina la media giornaliera. Proprio per questo motivo è possibile decidere, nella pagina relativa alla centrale termica, la base sulla quale deve essere dimensionato il grafico (oraria, giornaliera, settimanale o mensile): in questo modo è possibile visualizzare le curve campionate nei diversi "momenti". A titolo d'esempio, sulla base oraria si possono costruire le curve campionate nei dieci secondi, che sono le tipiche curve a campionamento fitto che si ricavano dall'impianto e che rappresentano quindi un'analisi significativa del dato stesso, mentre dal punto di vista della consultazione dei dati, al fine di una corretta gestione del funzionamento e del rendimento dell'impianto, diventa importante la base giornaliera (dati campionati ogni cinque minuti), la base settimanale (dati campionati ogni ora) e la base mensile (dati campionati ogni giorno).
Il sistema comprende anche una pagina dedicata al sinottico dell'impianto, in cui tutte le tesserine possono illuminarsi di rosso per segnalare un allarme o di giallo per identificare uno stato: i due eventi sono correlati in quanto una variazione di "stato" inopportuna, come per esempio una saracinesca aperta o chiusa in cui si verifichi una modificazione anomala di temperatura del vapore, genererà un "allarme".
Sullo stesso principio visto sopra è stata creata un'altra pagina in cui vengono messe in evidenza sotto forma di tabella le 31 misure acquisite con la loro descrizione, sigla e valore attuale di ogni singola misura.

Gestione e tempistica
Sono stati inoltre messi a punto dei moduli attivi solo sul PC remoto, come quello relativo alla generazione, consultazione e gestione dei rapporti, il che significa visualizzare i rapporti creati in precedenza, mandarli in stampa, copiarli o addirittura cancellarli.
Strutturalmente parlando, in un rapporto giornaliero vengono riportati i valori delle 31 misure ora per ora: questi dati vengono prodotti in un file ASCI in modo che possa essere importato ed esportato in Excel e, cosa più importante, i dati non sono modificabili in sede di rilevamento, ma lo diventano solo in sede di elaborazione.
Il rapporto mensile è analogo a quello giornaliero con la differenza che i campionamenti e le misure sono riferiti ai giorni: in questo caso le misure "critiche" da tenere sotto controllo sono soltanto sette e, in più, tutti i dati relativi hanno uno "storico" annuale. Tramite il PC remoto è possibile effettuare il controllo "attuale" della situazione dell'impianto e lo "scarico", ossia il trasferimento delle 31 misure campionate secondo le modalità precedentemente esposte, degli stati e degli allarmi (compresi quelli "storici"). Quest'ultima operazione si può effettuare in automatico o in manuale: in automatico viene memorizzata innanzitutto la data dell'ultimo scarico, mantenendo in seguito la continuità nei successivi scarichi dei dati e quindi aggiornando in continuo la situazione, mentre in manuale questa operazione riguarda, per esempio, la situazione relativa ad un giorno particolare.
Attivando il comando di scarico, compare a video la data dell'operazione e il suo stato di avanzamento, mentre un logger è in grado di fornire "minuto per minuto", data e ora di inizio fase scarico, con segnalazione di eventuali irregolarità.
Per fare in modo che il PC remoto si possa collegare all'impianto si impostano appositi parametri di configurazione, dopo di che basta attivare un opportuno comando per procedere al collegamento: un'apposita pagina che rappresenta il PC remoto segnala che, se quest'ultimo non è collegato, il PC locale (dal punto di vista del PC remoto) è spento, mentre se il collegamento è attivato la segnalazione precedente da rossa passa a verde e il PC locale risulta inserito. Anche in questo caso un logger esplica le stesse funzioni viste più sopra per lo scarico dei dati (data e ora di inizio delle varie richieste di collegamento, eventuali problemi sorti durante il collegamento e data e ora di fine collegamento), funzioni che però sono mirate alla determinazione del tempo di utilizzo della linea telefonica.

Controllo...remoto e statistiche
Dei due PC remoti uno è stabile, mentre l'altro è portatile, questo perché occorre tener presente che durante la fase di produzione dell'energia elettrica nella fascia oraria che va oltre le 17:00 è presente fisicamente solo l'operatore turnista del telecontrollo, per cui il responsabile tecnico, in servizio durante quel periodo, tramite un PC portatile può tranquillamente collegarsi da casa propria, tenere sotto controllo l'intera situazione e prendere le relative decisioni quando sorgono eventuali problemi. Il sistema di supervisione dispone anche di altre opzioni di servizio e cioé una rubrica telefonica che ha la possibilità di essere aggiornata di volta in volta, la stampa delle videate relative a ciascuna delle pagine esaminate, la riepilogazione, in un'apposita pagina, di tutti gli allarmi e degli stati con la data e l'ora in cui questi eventi si sono verificati: da questa pagina è possibile risalire allo "storico" di questi eventi, grazie alla redazione giornaliera di un apposito file su base di 365 giorni e quindi rivedere il funzionamento dell'impianto dal punto di vista di allarmi e stati oppure fare un'elaborazione statistica sul singolo allarme o sul singolo stato (quante volte si è verificato un certo tipo di allarme, la durata minima, media e massima, l'ultima volta in cui si è verificato e quanto è durato). A questo punto, se interessa effettuare una ricerca su un periodo temporale ben preciso relativo ad un allarme o a uno stato, è possibile determinare quante volte si è verificato quel tipo di evento, la sua durata complessiva, quando è scattata l'ultima segnalazione, quando è cessato, quanto è durato e, se l'allarme o lo stato sono ancora in corso, quando è iniziato e da quanto sta durando: è possibile inoltre ricavare dati relativi alla globalità degli allarmi e degli stati per durata e per numero di segnalazioni.
Per far scomparire la segnalazione di allarme dal video occorre che il suddetto allarme venga accettato: questo tipo di azione è però possibile solo dalla posizione locale. Esiste inoltre anche una tesserina relativa alla diagnostica degli errori verificatisi sulle periferiche.
Per concludere, il sistema non dispone di comandi in quanto si tratta di puro monitoraggio e, a questo proposito, è interessante notare che alcune misure, proprio per la delicatezza di ciò che rappresentano, sono rilevate in doppio secondo il concetto di ridondanza.