Questa estate l’emergenza numero uno in Italia, e in Europa in generale, è stata la siccità. Per la verità una “emergenza” che si ripete da diversi anni ogni estate e che apparentemente ha come unico responsabile il cambiamento del clima del Pianeta ma, come sappiamo, questa situazione non è modificabile nel breve.
L’Italia è in generale un paese con enormi risorse idriche e ha una notevole capacità ingegneristica nella gestione del patrimonio idrico: i Romani ci hanno lasciato un gran numero di acquedotti e, soprattutto, un buon livello di conoscenza; ma questo oggi non è sufficiente. La gestione del patrimonio idrico del nostro paese spesso è abbandonata a sé stessa contando sul fatto che i bacini naturali e il clima mite hanno consentito per anni di sprecare questa preziosa risorsa.
La tecnologia non è la panacea a tutto però l’utilizzo di strumenti di misura remoti “smart meter” e Intelligenza Artificiale e Data Science possono recuperare significative percentuali di risorse idriche perse e autofinanziando i progetti con il recupero dei costi.
Dispersione delle risorse idriche: un fenomeno allarmante
Per comprendere meglio il fenomeno, nell’ultimo censimento ISTAT delle acque (2019) emerge una situazione di dispersione delle risorse idriche allarmante:
Le perdite idriche della rete di distribuzione si distinguono in:
- perdite totali, ottenute sottraendo i volumi erogati autorizzati ai volumi immessi in rete;
- perdite apparenti, dovute a volumi sottratti senza autorizzazione (allacciamenti abusivi) e a volumi erogati, ma non effettivamente misurati, a causa dell’imprecisione o del malfunzionamento dei contatori. Si tratta di un volume stimato dal gestore della rete;
- perdite reali, ottenute come differenza tra le perdite totali e quelle apparenti.
Nel complesso il volume di perdite idriche totali nella rete di distribuzione dell’acqua potabile ammonta nel 2015 a 3,45 miliardi di metri cubi, corrispondenti a una dispersione giornaliera di 9,4 milioni di metri cubi.
Le perdite idriche apparenti stimate in 260,3 milioni di metri cubi di acqua sono collegate alle caratteristiche dell’area geografica in cui il gestore opera. Ad esempio, nelle aree di montagna il problema principale riscontrato è l’errore di misura dei contatori che si verifica soprattutto nei periodi di gelo, in quanto la strumentazione può risentire del freddo. Di contro, nelle aree del Centro-sud sono soprattutto i consumi non autorizzati, quali i prelievi abusivi dalla rete, a incrementare il valore delle perdite apparenti.
Le perdite idriche reali di acqua potabile, ottenute come differenza tra le perdite totali e quelle apparenti, sono stimate nel 2015 in 3,2 miliardi di metri cubi, circa 100 mila litri al secondo, pari a 144 litri al giorno per abitante. Tali perdite rappresentano la componente fisica delle perdite dovute a corrosione, giunzioni difettose, deterioramento o rotture delle tubazioni, e corrispondono al volume di acqua che fuoriesce dal sistema distributivo e che si disperde nel sottosuolo. Si tratta di un volume cospicuo che, stimando un consumo pro capite pari alla media nazionale, soddisferebbe le esigenze idriche per un intero anno di circa 40 milioni di persone.
Il rapporto percentuale tra il volume totale disperso e il volume complessivamente immesso nella rete è l’indicatore più frequentemente utilizzato per la misura delle perdite di una rete di distribuzione. Nel 2015 esso è pari al 41,4 per cento, in aumento di quattro punti percentuali rispetto al 2012, anno in cui le perdite percentuali totali erano del 37,4 per cento, confermando lo stato di persistente inadeguatezza e inefficienza in cui versa l’infrastruttura idrica e degli scarsi investimenti in termini di manutenzione e sviluppo.
Clima, il mondo a un bivio: chiudiamo l’era dei combustibili fossili o sarà catastrofe
Dispersione idrica: il ruolo delle tecnologie per ridurre gli sprechi
Il tema della dispersione idrica e dell’uso delle risorse non è dunque un tema da “emergenza” ma un tema di mancata pianificazione e gestione. E d’altra parte una rete idrica molto vecchia è di difficile manutenzione. I gestori non sempre sono spinti a fare investimenti poiché comunque i costi dell’acqua immessa vengono comunque ripartiti tra gli utenti garantendo l’equilibrio di costi e margini.
Lo scenario sta cambiando nel momento in cui ai gestori è sempre più richiesto di ridurre gli sprechi a livelli accettabili e la risorsa idrica ogni anno rischia di andare in razionamento.
In questo scenario si inserisce la tecnologia di analisi dei dati e dell’uso dell’intelligenza artificiale.
I contatori digitali
I contatori digitali possono essere installati sia presso le utenze e registrare i consumi periodicamente (ad esempio ogni ora o mese), sia presso i collettori di scambio in modo da poter monitorare in modo continuo. Questo consente di creare un enorme giacimento di dati che possono essere elaborati per estrarre informazioni complete. Maggiore sarà la frequenza di misurazione e maggiore sarà la quantità disponibili di dati che consentono di analizzare i problemi.
Il costo degli smart meter è andato progressivamente calando e oggi esistono tecnologie in grado di dispiegare dispositivi IoT muniti di alimentazione in grado di durare fino a qualche anno e inviare e riceve informazioni in autonomia come la tecnologia LoRaWAN.
L’analisi dei dati
Anzitutto è possibile estrarre informazioni sulle previsioni di consumo delle utenze o delle tipologie di utenze. Incrociando i dati dell’utenza con i dati anagrafici del registro imprese è possibile censire per ogni utenza che tipo di attività svolge e profilare il tipo di consumo. Una informazione preziosa per prevedere le necessità di acqua nei diversi periodi, nelle diverse zone di distribuzione, alle diverse tipologie di utente. È anche possibile profilare l’utenza, i suoi comportamenti e le sue abitudini e farlo a livello di microzone e, anche qui, tipologia di utenza. In questo modo si può procedere a campagne più efficaci di responsabilizzazione sul consumo delle acque, a dividere in modo più marcato i consumi di acque potabili da altri consumi, a intervenire per soddisfare prioritariamente alcuni bisogni da altri o programmare interventi futuri sulla rete, etc.
Uno dei segmenti più promettenti in questo tipo di analisi è la scoperta di anomalie di consumo che possono denotare furti o danni in alcune condutture. Non è possibile aprire tutte le strade per individuare una perdita, maggiore sarà la segmentazione con strumenti di misura elettronici collegati in remoto (contatori, misuratori di pressione) tanto maggiore sarà la capacità di individuare anomalie.
In molti casi poi le condutture sono state interrate molti anni fa, diventa perfino difficile avere una mappa con la topologia. Anche qui l’AI può aiutarci a ricreare il disegno partendo dai dati e dai flussi.
L’impatto di misurazione e recupero sui costi agli utenti
Ma l’intervento di misurazione e recupero della risorsa idrica diventa anche fondamentale per ridurre i costi agli utenti, potendo ridurre il flusso in entrata da una parte e dall’altra potendo ripartire la spesa anche su soggetti che oggi non contribuiscono. Questo unito con la possibilità di passare dal consumo stimato a un consumo puntuale che contribuisce a responsabilizzare l’utenza alla buona gestione.
Analizzare i dati ed elaborarli attraverso deep learning e machine learning consente di costruire algoritmi di pianificazione e previsione sui consumi futuri, sulla necessità di avviare investimenti su nuovi bacini di recupero idrico e su nuove condutture di immissione. Un discorso che è valido in ogni angolo del Paese ma tanto più valido al sud dove la distanza tra sorgente e consumo è molto più alta e gli investimenti sono stati carenti nel passato.
L’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale e in particolare delle reti neurali consente di poter estrarre informazioni e prendere decisioni che difficilmente una persona, per quanto esperta del settore, potrebbe prendere. È ad esempio possibile estrarre complesse relazioni non lineari tra le previsioni (es. consumo di acqua e scarsità di acqua) e i potenziali determinanti (es. condizioni atmosferiche previste, profili di consumo di alcune tipologie di utenza, perdite non risolte). Questo tipo di approccio è già utilizzato in Australia, ad esempio, o in Gran Bretagna con decisi benefici. Ma gli interventi più necessari sono nel bacino del mediterraneo e in generale in quei paesi che come il nostro soffrono di più del riscaldamento globale. Non possiamo permetterci di non fare politiche governative che stimolino e/o impongano investimenti in tal senso da parte dei gestori.
Come ci rappresenta il rapporto ISTAT del 2019 la differenza tra acqua immessa e acqua erogata si è fatto sempre più grande.
Come si vede in poco più di dieci anni la perdita di acqua è aumentata di un miliardo di metri cubi in più.
Conclusioni
Il PNRR ha messo in cantiere una serie di interventi e contromisure per il recupero della risorsa idrica, è necessario mobilitare tutte le energie in tal senso.
La tecnologia, e in particolare, quella dei dati consentono di arrivare velocemente a comprendere fenomeni e poter mettere in atto tutte le misure più efficaci per intervenire. La precondizione è quella di dispiegare sistemi per la raccolta dei dati ma di seguito quella di analizzare i dati sia con l’occhio accademico dello scienziato ma anche con quello di chi comprende le organizzazioni e le dinamiche sociali che hanno provocato questa situazione. Come professionisti del digitale siamo chiamati in prima persona a impegnarci per mettere la nostra professionalità su questi temi.
