Reti idriche smart e digitali grazie al PNRR: strumenti e tecnologie che servono - Agenda Digitale

Sensori e reti idriche

Reti idriche smart e digitali grazie al PNRR: strumenti e tecnologie che servono

Il PNRR dedica importanti investimenti al settore degli acquedotti, per avviare la trasformazione digitale del settore. Un impulso per avviare la digital transformation nelle reti idriche, ma adesso servono tecnologie Smart, dall’IoT all’intelligenza artificiale

19 Ott 2021
Nicola Ruggiero

Anitec-Confindustria

Il PNRR scommette sulla digital transformation nel settore degli acquedotti, destinando alle reti idriche cifre significative nel periodo 2021-2026, per finanziare la digitalizzazione delle reti, investendo in tecnologie Smart, sistemi di analisi dei dati raccolti e l’uso dell’intelligenza artificiale (AI). È l’impulso che mancava per avviare la trasformazione digitale delle reti idriche.

Ora però bisogna anche fornire la cassetta degli attrezzi culturali agli addetti del settore per utilizzare, bene e senza sprechi, la strategia digitale.

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PNRR, la digital transformation delle reti idriche

Il settore degli acquedotti fa già largo uso di automazione e controllo delle stazioni fisse, delle stazioni di pompaggio, dei serbatoi e dei principali nodi della rete, ciò che, tra gli addetti ai lavori, viene chiamato genericamente il telecontrollo, da sempre basato su sistemi SCADA e PLC. Ma il PNRR fa di più, introducendo la trasformazione digitale contro gli sprechi di acqua.

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Il PNRR destina al settore idrico 900 milioni di euro nel periodo 2021-2026, di cui 400 milioni circa per il monitoraggio e l’analisi quantitativa delle reti idriche.

Le problematiche degli acquedotti italiani

I gestori sanno bene cosa immettono in rete, quanta acqua, con quale qualità e riescono anche a identificare rapidamente i macro guasti sulla rete. I gestori però conoscono poco, o spesso nulla, su ciò che avviene lungo le tubazioni, soprattutto a livello di distribuzione e fino al contatore dell’utente.

Sanno della presenza di fenomeni diffusi come le perdite o di altri fenomeni distruttivi come i colpi di ariete, ma non riescono a localizzarli in tempo reale o a studiarli per evitarli. Si verificano poi tanti altri fenomeni che avvengono su una rete: da idranti lasciati inavvertitamente aperti a prelievi abusivi di acqua, dalle zone a pressioni diverse rispetto a quelle previste all’improvviso deterioramento della qualità dell’acqua a seguito di rotture.

Oggi per analizzare questi fenomeni si fa ricorso a lunghe campagne di sopralluoghi e mappatura della rete che richiedono mesi per essere eseguite su una porzione della rete. In taluni casi, esempio per la pre-localizzazione di massima delle perdite, si possono usare tecnologie satellitari o campagne con radar SAR montati su aerei, in ogni caso sono tecnologie molto costose, ancora in sviluppo, i cui benefici economici e di risultato devono essere provati.

I fondi del PNRR per incentivare la digitalizzazione delle reti

In generale tutti fenomeni che accadono su una rete idrica oggi potrebbero essere monitorati e misurati con precisione a patto di avere un prima vera rivoluzione digitale sulla rete e sulla capacità dei gestori di seguire e comprendere le nuove tecnologie.

Con la delibera 917/2017/R/idr del 27 dicembre 2017, l’Arera ha posto le basi per lo sviluppo sistematico e omogeneo di misure per la regolazione e il controllo dei Piani degli Interventi e per il finanziamento delle infrastrutture idriche, in particolare definendo una serie di indicatori che servono a “misurare” lo stato della rete e, tra questi gli indicatori M1a ed M1b per la misura delle perdite.

Il vero problema della maggior parte dei gestori è misurare ciò che avviane in rete, farlo bene e in tempo. Ecco che soprattutto i gestori più organizzati a livello industriale, con logica di gestione da privati, pur essendo a capitale pubblico, e con budget disponibili, hanno iniziato a monitorare i consumi installando nuovi contatori elettronici (lato utente), quindi adatti alla tele-lettura, piuttosto che fare retrofit di quello meccanici con trasduttori per la tele-lettura.

PNRR e introduzione di tecnologie Smart

Come si può intuire le tecnologie utilizzate per la trasmissione radio sono state soprattutto Lora e Wireless M-Bus mentre solo recentemente si stanno diffondendo device NB-IoT. Ciò consente di trasmettere dati con frequenze di 1-3 mesi e quindi far durare le batterie mediamente cinque anni.

È un primo passaggio verso la raccolta dei dati del consumo effettivo degli utenti con conseguente fatturazione corretta, un miglior rapporto con l’utenza, un migliore bilancio idrico. Attualmente, meno del 10% dei contatori installati in Italia sono in grado di fare tele-lettura e molti gestori ne sono totalmente sprovvisti.

Altri tipi di sensori invece, tipicamente posti lungo le tubazioni, permettono di misurare parametri vitali come portata, pressione, oltre a raccogliere il rumore e le vibrazioni sulle tubazioni per poter poi eseguire complesse correlazioni ed analisi al fine di localizzare puntualmente le perdite sin dal loro insorgere. Questi ultimi sensori, dovendo trasmettere almeno una volta al giorno i dati raccolti e dovendo trasmettere una maggiore quantità di dati, in genere utilizzano la rete radiomobile con trasmissioni in 2G/3G/4G e recentemente NB-IoT, dispongono di batterie di maggiore capacità, data logger integrati e SIM a bordo.

Questi ultimi sistemi per il monitoraggio in continuo della rete sono proprio quelli che il PNRR intende incentivare finanziando la digitalizzazione delle reti, insieme a sistemi di analisi dei dati raccolti e l’uso dell’intelligenza artificiale per la gestione della rete.

Si iniziano a diffondere seriamente, per esempio, sistemi che variano dinamicamente la pressione dei vari distretti idrici in funzione della domanda istantanea dell’utenza o delle fasce orarie. Alcuni gestori stanno utilizzando la propria rete fognaria per la stesura di fibra ottica quale sensore diffuso per la raccolta dei livelli e dei flussi dei reflui fognari, è come avere un sensore ogni 5 cm, e lo stesso cavo può ospitare fibre da utilizzare per le telecomunicazioni.

I gestori idrici sono quindi sempre più utenti dei sistemi di telecomunicazioni e sempre più necessitano utilizzare diverse tecnologie in parallelo. Ad esempio il parco smart meter spesso utilizza la rete Lora e M-BUS a seconda di cosa sia disponibile in zona, ma quando non disponibile si costruiscono soluzioni ad hoc come il walk-bye o aggregatori che poi veicolano su rete 2G/3G i dati.

PNRR, come ridurre le dispersioni idriche

L’Arera punta a installare soprattutto contatori elettronici, gestire in maniera intelligente i distretti idrici e le pressioni, e misurare il più possibile. La strategia digitale dei gestori idrici nei prossimi 5 anni è quindi tesa a soddisfare i requisiti dell’Arera e del PNRR. In sostanza nel settore idrico sta avvenendo ciò che nel settore gas è iniziato una decina di anni fa.

Il tema vero è capire cosa succederà dopo, ricordando che l’obiettivo consiste nel ridurre le
dispersioni idriche, ma anche il consumo pro-capite di acqua potabile, consapevoli che la rete idrica italiana è vecchia e perde circa il 44% dell’acqua immessa in rete a livello nazionale.

L’utilizzo dei dati raccolti e l’analisi dei big data a supporto delle decisioni, deve aprire la rete ai consumatori finali. I pochi gestori più avanti nella digitalizzazione delle reti parlano di “gamification” dei dati, cioè di coinvolgimento degli utenti con la condivisione dei dati per indurre comportamenti virtuosi.

Conclusioni

In questo periodo si assiste a una quotidiana nascita di nuove soluzioni per il settore idrico, al sovrapporsi di soluzioni tecnologiche che diventano vincolanti per i prossimi anni con l’impegno di importanti risorse economiche oggi e conseguenti costi per i prossimi 5-10 anni. I tecnici dei gestori sono continuamente stimolati dalle novità, quasi confusi dalla rapidità con cui arrivano sul mercato.

Chi deve assegnare i fondi del PNRR o anche valutare gli investimenti teme che il settore non sia culturalmente preparato alla gestione e alla scelta oculata delle nuove tecnologie più prossime al mondo ICT che ai tradizionali sistemi di telecontrollo. Il gestore “smart” deve padroneggiare tutta una serie di nuove tecnologie in parallelo ed essere pronto alla migrazione in pochi mesi da un sistema a un altro, se necessario.

La valutazione stessa degli investimenti ha davanti a sé un orizzonte di pochi anni contro i decenni a cui si era abituati, le tariffe idriche, che in Italia sono ai minimi europei, devono sostenere adeguatamente questi investimenti a patto di migliorare l’efficienza della rete e della gestione.

Tutto ciò deve avvenire in un settore che si è mosso lentamente per decenni. Il cambio di passo, il rinnovamento delle risorse umane, l’ingresso di tecnici provenienti da settori industriali diversi e l’aggregazione industriale sono la base della strategia digitale del settore.

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