Le reti idriche tra digital transformation e investimenti del PNRR

L’acqua e l’insieme dei servizi a essa correlati sono elementi imprescindibili per la sostenibilità ambientale, il benessere dei cittadini e la crescita economica.

Secondo quanto riportato dall’ISTAT in occasione della Giornata Mondiale dell’Acqua, si stima che nel 2020 siano stati erogati quotidianamente 236 litri per abitante grazie alle reti di distribuzione; eppure, dalle stesse infrastrutture della rete idrica, è stata registrata una perdita annuale di circa 15 milioni di litri di acqua (41 mila litri al giorno), corrispondenti al fabbisogno annuale di circa 68.022 persone (175 persone al mese).

Il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (d’ora in poi PNRR) non rimane indifferente a questi dati rilevati dall’ISTAT. Infatti, la Componente 4 “Tutela del territorio e della risorsa idrica” della Missione 2 “Rivoluzione verde e transizione ecologica”, si occupa della salvaguardia delle risorse idriche e della gestione efficace, efficiente e sostenibile dei servizi idrici.

Nel dettaglio, sono stati stanziati 4,38 miliardi di euro nell’Investimento 4 “Garantire la gestione sostenibile delle risorse idriche lungo l’intero ciclo e il miglioramento della qualità ambientale delle acque interne e marittime”.

A sua volta, tale voce si articola nell’investimento 4.1 - Investimenti in infrastrutture idriche primarie per la sicurezza dell'approvvigionamento idrico, che punta a garantire:

- la sicurezza dell’approvvigionamento idrico di importanti aree urbane e delle grandi aree irrigue;

- l’adeguamento e mantenimento della sicurezza delle opere strutturali; 

- una maggiore resilienza delle infrastrutture, anche in ottica di adattamento ai cambiamenti climatici in atto.

Per raggiungere questi obiettivi sono stati finanziati 75 progetti per la manutenzione straordinaria e il potenziamento e completamento delle infrastrutture di derivazione, stoccaggio e fornitura primaria di acqua.

Completa il quadro l’investimento 4.2 - Riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione dell’acqua, compresa la digitalizzazione e il monitoraggio delle reti, che dunque prende di mira il problema delle falle nelle reti per l’acqua potabile (-15% target su 15 mila reti idriche) attraverso la loro digitalizzazione.

Gli investimenti di questa Componente del PNRR mirano a garantire la sicurezza, l’approvvigionamento e la gestione sostenibile delle risorse idriche lungo l’intero ciclo. Attraverso questi investimenti, il PNRR intende dotare il Paese di un sistema avanzato e integrato di monitoraggio e previsione, facendo leva sulle soluzioni più avanzate di sensoristica, dati (inclusi quelli satellitari) e di elaborazione analitica, per identificare tempestivamente i possibili rischi, i relativi impatti sui sistemi (naturali e di infrastrutture), e definire di conseguenza le risposte ottimali.

Inoltre, è da segnalare l’impulso forte alla digitalizzazione che proviene dal quadro strategico 2022-2025 di Arera (Autorità di Regolazione per Energia Reti e Ambiente) che include, nell’area ambiente, l’obiettivo di favorire il miglioramento della qualità e dell’efficienza delle infrastrutture idriche in coerenza con i traguardi fissati dall’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile.

Il quadro strategico punta a favorire il finanziamento in progetti tesi alla sicurezza delle infrastrutture di approvvigionamento, alla riduzione delle perdite idriche (anche attraverso la digitalizzazione delle reti) e al potenziamento dell’efficacia nella depurazione delle acque reflue (anche attraverso l’innovazione tecnologica).

Investimenti e ricerca di regione Lombardia

Regione Lombardia è particolarmente attenta alla digital transformation delle reti idriche. Infatti, all’interno del capitolo “Ecosistema della sostenibilità” della Smart Specialization Strategy 2021-2027 (d’ora in poi S3) non manca la specifica volontà di tendere al raggiungimento di uno sviluppo sostenibile e durevole, realizzabile attraverso una programmazione in campo ambientale che tuteli anche le risorse idriche.

In particolare, la Lombardia si distingue a livello nazionale e internazionale per le progettualità sul tema della gestione, del monitoraggio e del trattamento dell’acqua attraverso lo sviluppo di tecnologie innovative per il trattamento degli inquinanti e dei rifiuti (con focus sull’economia circolare).

È evidente come il tema della modernizzazione dei sistemi idrici e la tutela dell’acqua sia trasversale alle diverse politiche attuate da Regione, che investe in ricerca e sviluppo nelle seguenti aree:

- «sustainable resource management» (49%), ovvero gestione sostenibile delle risorse (tra cui quelle idriche). In «sustainable resource management», la quota regionale è superiore di 9% al dato europeo;

- «climate change and environmental risks» (24%), ovvero cambiamenti climatici e rischi ambientali.

Un progetto innovativo: SmartH2O

Tra le tante iniziative che coinvolgono la Lombardia, ricordiamo il progetto SmartH2O , per favorire un consumo più consapevole ed efficiente della risorsa idrica a uso domestico da parte dei cittadini. Il Consorzio di undici partner, creato dalla Comunità Europea, ha visto la partecipazione anche del Politecnico di Milano.

La piattaforma SmartH2O integra diversi elementi ed intende supportare una gestione personalizzata della domanda idrica in base alle caratteristiche dei diversi utenti, attraverso l’uso di:

- smart meter: contatori idrici “intelligenti” per registrare dati ad alta risoluzione spazio-temporale;

- analisi di “Big Data” per caratterizzare i comportamenti e i pattern di consumo idrico dei cittadini;

- soluzioni ICT per visualizzare informazioni di consumo, promuovere comportamenti virtuosi tramite feedback agli utenti circa il proprio consumo, confronti con i comportamenti di utenti simili e meccanismi di “gamification” volti a premiare comportamenti virtuosi.

I risultati del progetto sono stati positivi, infatti gli utenti della piattaforma hanno ridotto il consumo di acqua del 10-20% rispetto a utenti non iscritti alla piattaforma e la consapevolezza sul consumo idrico è notevolmente aumentata.

Le nuove tecnologie al servizio della digital transformation delle reti idriche 

Le soluzioni tecnologiche presenti sul mercato permettono di migliorare lo stato di salute della rete idrica italiana, prevenendo guasti, perdite e fenomeni di deterioramento.

Le tecnologie coinvolte in questo processo di digital transformation, quali Artificial Intelligence, IoT, Machine Learning, sensori, permettono ai gestori di servizi idrici e agli utenti finali di utilizzare efficacemente le risorse idriche.

- i sensori

Un esempio è il posizionamento lungo le tubature di innovativi sensori intelligenti che permettono di misurare parametri vitali come portata e pressione dell’acqua, oltre ad avvertire il rumore e le vibrazioni delle tubazioni, e di raccogliere dati utili alla rilevazione di perdite sin dal loro insorgere.  La tecnologia utilizzata è quella della NB-IoT (Narrowband Internet of Things), un protocollo ideato per comunicare a un’ampia gamma di dispositivi interconnessi, i cui vantaggi sono la stabilità della connessione e l'irrisorio utilizzo di risorse.

Ricordiamo la startup Pipecare, che ha brevettato una tecnologia senza scavo TALR (Trenchless Automated Leakage Repair), il cui funzionamento consiste nell’inserire uno o due sensori lungo un raggio di azione di 200 metri circa, riuscendo così a individuare e riparare le perdite, anche multiple e distribuite, sulle tubazioni idriche principali e sui suoi allacci di servizio.

Un altro esempio rilevante è quello fornito da AquaSmart, startup torinese, creata per gestire in automatico e in remoto le infrastrutture idriche. Questo sistema comprende due componenti principali:

- un contatore intelligente in grado di fornire i dati di pressione e portata della rete idrica in tempo reale;

- un innovativo software gestionale (basato sul “machine learning” e reti neurali) che identifica la posizione delle perdite idriche interpretando i dati raccolti dai nuovi contatori.

Inoltre, si sta avviando la digital transformation della rete fognaria, attraverso l’installazione della fibra ottica quale sensore diffuso per la raccolta dei livelli e dei flussi dei reflui fognari. Si tratta di un sensore posizionato ogni cinque centrimetri: lo stesso cavo può ospitare fibre da utilizzare per le telecomunicazioni.

- Digital Twin

Sempre più diffusa è la rappresentazione delle infrastrutture di un sistema idrico attraverso un gemello digitale (Digital Twin). Questa tecnologia utilizzata per migliorare la gestione dei sistemi di distribuzione dell’acqua consente alle utilities idriche di simulare e prevedere scenari, analizzare le prestazioni e lo stato degli impianti, testare virtualmente le ipotetiche situazioni in modo da poterle affrontare efficacemente nel mondo reale riducendo le spese, l’impatto ambientale e garantendo la sicurezza idrica.

- il ruolo attivo degli utenti finali

La digital transformation delle reti idriche passa anche attraverso la raccolta dei dati e il coinvolgimento degli utenti finali. Infatti, si stima che il 40% dell’acqua in Italia non arriva al rubinetto per problemi alle tubature.

Un esempio di startup attiva su questo fronte è quella dell’InsurTech Ondo, che, grazie all’applicazione di un device alle tubature di casa, permette di rilevare tempestivamente guasti e perdite tramite la ricezione di notifiche sullo smartphone. Non si tratta di un dispositivo che risolve un guasto, ma lo rileva prima che si aggravi. Basta scaricare l’app e agganciare il device alla tubatura in esame.

Un trend in forte sviluppo è anche la gamification: attraverso la partecipazione degli utenti a giochi customizzati vengono raccolti Big Data relativi all’uso dell’utenza idrica. I dati raccolti permettono di accompagnare gli utenti nell’adozione di comportamenti virtuosi.

Questo intervento vuole avviare - nella community di Open Next Generation, tra imprese, ricercatori, professionisti – una riflessione condivisa sulle opportunità della digital transformation delle reti idriche e stimolare la conoscenza e messa a fattor comune di progettualità innovative che si vanno realizzando nell’ecosistema imprenditoriale e della ricerca lombardo.

Se - come imprenditore, ricercatore, professionista - stai lavorando a progetti innovativi nell’ambito della digital transformation delle reti idriche e vuoi presentarlo attraverso Open Next Generation iscriviti alla Community: clicca qui.