L’acqua, la risorsa più preziosa da difendere
L’acqua è una delle risorse più importanti per la vita sulla Terra. Non solo è essenziale per la sopravvivenza umana, ma è anche fondamentale per gli ecosistemi e per la produzione di energia, ad esempio quella idroelettrica. Tuttavia, negli ultimi anni, l’Italia sta affrontando una serie di sfide legate alla disponibilità di acqua. In un mondo in cui i cambiamenti climatici e l’aumento dei costi energetici mettono a dura prova la gestione sostenibile delle risorse idriche, è più che mai necessario investire in soluzioni intelligenti. L’acqua è un bene prezioso, e proteggerla è una responsabilità di tutti.
Nel 2022, per esempio, in Italia è piovuto il 24% in meno rispetto alla media degli ultimi trent’anni. Inoltre, la quantità di acqua disponibile è stata inferiore del 52% rispetto alla media degli ultimi settant’anni (fonte: BLUEBOOK 2024). A questi problemi si aggiunge un altro grande ostacolo: le perdite idriche. Nel 2022, il 42,4% dell’acqua immessa nelle reti di distribuzione italiane è andato perso a causa di infrastrutture vecchie e deteriorate. Questo significa che quasi la metà dell’acqua che dovrebbe arrivare alle nostre case si disperde lungo il percorso e non arriva mai ai nostri rubinetti. È un quantitativo d’acqua persa che soddisfarebbe le esigenze idriche di ulteriori 43,4 milioni di persone per un intero anno! (Fonte: REPORT ISTAT 2024).
Le sfide del settore idrico
Gli esperti che si occupano della gestione dell’acqua devono affrontare molte difficoltà per rendere gli acquedotti adeguati alle esigenze delle comunità sia per quantità che per qualità dell’acqua fornita e al contempo renderli più efficienti, resilienti agli impatti dei cambiamenti climatici e garantire una gestione sostenibile sia dal punto di vista economico-finanziario che ambientale. È una sfida avvincente, non facile da vincere: le reti idriche italiane sono spesso vecchie e ammalorate, il che le rende più soggette a perdite. Inoltre, i cambiamenti climatici stanno rendendo le precipitazioni sempre più imprevedibili, mentre i costi energetici sono in aumento. Anche i modelli di consumo stanno cambiando: usiamo l’acqua in modo diverso rispetto al passato, e questo richiede nuove soluzioni.
Le tecnologie digitali avanzate come sensori, big data, sistemi di supporto alle decisioni intelligenti basati sui dati, IOT, algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning, simulatori numerici, sono e saranno sempre più strumenti fondamentali per vincere le sfide legate all’acqua.
Il processo di digitalizzazione del servizio idrico integrato porterà alla trasformazione dei dati in conoscenza e della conoscenza nella definizione e prioritizzazione delle azioni concrete da compiere, permettendo di migliorare l’efficienza degli acquedotti e della loro gestione, garantire un approvvigionamento idrico continuo e adeguato, ridurre le perdite, proteggere le fonti d’acqua da contaminazioni e favorire l’adattamento ai cambiamenti climatici.
Innovazione al servizio dell’acqua
A Trieste in Area Science Park, ente di ricerca e principale parco scientifico tecnologico italiano in cui nascono progetti scientifici e di sviluppo tecnologico in diversi settori, opera Idrostudi un’azienda impegnata nei campi della ricerca applicata e della consulenza per la gestione e la trasformazione digitale del ciclo idrico e la protezione del territorio dai rischi idraulici grazie a un team di 80 professionisti, tra ingegneri e data scientist, con un’età media inferiore ai 40 anni. Questi esperti lavorano su soluzioni avanzate per affrontare le sfide idriche, sia in Italia che all’estero, utilizzando tecnologie all’avanguardia come la modellazione numerica, i gemelli digitali e l’intelligenza artificiale.
La tecnologia al servizio degli acquedotti
Spiega Francesca Zanello, Responsabile R&S di Idrostudi: “Per gestire al meglio un acquedotto, è necessario ‘ascoltarlo’ e analizzarlo con attenzione prima di formulare una diagnosi e definire la cura eventualmente necessaria, proprio come un medico fa con un paziente. Questo significa monitorare costantemente la rete idrica per individuare perdite, gestire la pressione dell’acqua, effettuare riparazioni rapide e programmare interventi strutturati per migliorare la resilienza delle infrastrutture.
Noi vogliamo contribuire a dare il giusto valore all’acqua e a tutelarla: per questo abbiamo sviluppato una piattaforma software chiamata iWG, che utilizza tecnologie avanzate per caratterizzare e comprendere le reti idriche in tempo reale, creare il gemello digitale, ovvero una vera e propria rappresentazione digitale precisa e accurata delle reti idriche, e supportare gli operatori nella scelta e pianificazione degli interventi per ottimizzare l’intero sistema di distribuzione idrica.
Dopo aver identificato dei punti specifici della rete che ci permettono di suddividerla in tante tessere, i distretti idrici, installiamo in tali punti dei sensori avanzati che permettono di monitorare la portata e la pressione.
Figura 1 – Mappa stazioni misura in iWG
Figura 2 – I distretti idrici
I dati raccolti vengono inviati dai sensori a iWG e quindi analizzati in modo automatico con algoritmi di intelligenza artificiale integrati nella piattaforma”.
IWG permette agli operatori di acquisire una comprensione più approfondita del comportamento dell’acquedotto, di identificare i distretti affetti da perdita e, grazie al monitoraggio della pressione in tempo reale, consente una pianificazione efficace della gestione della pressione nelle condotte basata sull’analisi dei dati reali, che porta a ridurre i volumi d’acqua persi, a una maggiore efficienza energetica e delle operazioni in rete e a un livello di servizio alle utenze ottimale.
Figura 3 – Grafico serie temporale bilancio distretto
Il gemello digitale integrato in iWG è un sistema dinamico e sempre aggiornato: unisce i modelli numerici ai dati registrati dai sensori in tempo reale, permettendo di simulare il comportamento della rete, capire gli effetti di possibili situazioni critiche come la rottura di una condotta o una contaminazione prima che si verifichino effettivamente e simulare scenari di gestione di tali criticità, della pressione supportando l’ottimizzazione del sistema.
La comprensione degli acquedotti basata sull’analisi dei dati raccolti in tempo reale e sul gemello digitale supportano la definizione di una strategia concreta di rinnovamento del sistema che viene definita grazie ad un algoritmo sofisticato all’interno di iWG che tiene in considerazione molti criteri, come ad esempio quanto siano vecchie le condotte, la loro ubicazione, il rischio di rottura e vincoli di carattere finanziario, bilanciando tra le necessità immediate di manutenzione e obiettivi di sostenibilità sul lungo periodo.
L’applicazione della piattaforma iWG porta a un cambio di paradigma: invece che agire dopo che si verificano dei problemi in rete, vengono caratterizzati gli acquedotti e sviluppate strategie per ridurre le perdite idriche, migliorare l’intero sistema ottimizzando gli investimenti ed evitando che le criticità comportino conseguenze negative per gli utenti e l’ambiente.
Il caso di Trieste: un esempio di successo
Un esempio concreto di come queste tecnologie possano fare la differenza è il sistema acquedottistico di Trieste gestito da AcegasApsAmga. Trieste è una città con un territorio particolarmente complesso dal punto di vista orografico, cioè per la sua conformazione geografica e altimetrica. Questa complessità si riflette anche nella gestione della rete idrica, che deve fare i conti con un gran numero di serbatoi, stazioni di sollevamento e la necessità di regolare le pressioni all’interno della rete. Gestire un sistema così articolato non è semplice, ma negli ultimi anni il gestore del servizio idrico ha fatto passi da gigante per modernizzare e digitalizzare l’intera infrastruttura.
La rete idrica di Trieste si estende per ben 840 chilometri ed è suddivisa in 100 distretti, come tessere di un puzzle. Per monitorare questa vasta rete, sono stati installati circa 300 sensori in 160 siti diversi sparsi per la città. Questi sensori raccolgono dati in tempo reale, permettendo di capire esattamente cosa sta succedendo in ogni distretto. Grazie a questa tecnologia, è possibile individuare rapidamente le perdite, intervenire con riparazioni mirate e stimare quanta acqua viene recuperata.