GESTIONE SMART DEI SISTEMI ACQUEDOTTISTICI

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Ruggero Mantovani
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1 WORKSHOP L ACQUEDOTTO ABC DI NAPOLI: GESTIONE DELLA RISORSA IDRICA, INNOVAZIONE E QUALITÀ GESTIONE SMART DEI SISTEMI ACQUEDOTTISTICI 11 Aprile Mostra d Oltremare

2 Principali criticità del Servizio Idrico Integrato Limitatezza delle risorse idriche (dovuta in parte anche ai mutamenti climatici) Utilizzo intensivo delle risorse idriche sotterranee, in particolare nel periodo estivo (rischi di sovrasfruttamento e contaminazione) Stato di obsolescenza diffuso dei sistemi di adduzione e distribuzione, con una vita media di almeno 40 anni Elevato valore delle perdite Frammentazione del servizio idrico a livello sia territoriale che gestionale Carente pianificazione dell uso e gestione delle risorse, in termini sia quantitativi che qualitativi Urgente necessità di ottimizzare i consumi energetici

3 Perdite Commissione nazionale per la vigilanza sulle risorse idriche (Co.n.vi.r.i.) Relazione annuale al Parlamento sullo stato dei Servizi Idrici Anno 2009

6 PROGETTO PON01_01596 WATERGRID Sviluppo e Validazione di Processi e Tecnologie Innovative per la Distrettualizzazione delle Reti di Distribuzione Idrica Urbana

7 Obiettivi Definizione di una procedura automatica di Distrettualizzazione dei sistemi di distribuzione idrica (modellistica idraulica) Sviluppo di un Sistema di produzione distribuita di energia in ambito urbano (tecnologia innovativa) Attivazione di un Sistema di Telelettura in un distretto idrico pilota (tecnologia innovativa) Sviluppo di una Centralina Integrata per il controllo di un singolo distretto idrico (tecnologia innovativa) Sviluppo di un Software di Gestione Centrale per la gestione di un sistema acquedottistico, con funzioni avanzate di pianificazione, controllo, monitoraggio e supporto decisionale

8 DISTRETTUALIZZAZIONE La distrettualizzazione dei sistemi di distribuzione idrica consiste nella creazione di aree di distribuzione (distretti) disconnesse tra loro, alimentate da un numero limitato di punti di immissione (District Meter Areas, DMAs)

9 RECUPERO PERDITE RECUPERO ENERGETICO Controllo attivo pressioni con PRV Distrettualizzazio ne Turbine a reazione Pompe inverse (PATs)

10 RECUPERO ENERGETICO Integrare gli interventi mirati al controllo attivo delle pressioni e quindi alla riduzione delle perdite nei sistemi di distribuzione idrica con la produzione distribuita di energia in abito urbano, affiancando alle valvole di regolazione della pressione (Pressure Reducing Valves, PRVs) una turbina o una pompa inversa (Pumps As Turbines, PATs) Turbina Pompa inversa - PAT

11 Installazione sperimentale

12 Validazione Dal Laboratorio di Idraulica al campo.. Identificazione di distretti pilota, nei quali installare il dimostrare tecnologico integrato (distretto di Soccavo) Sperimentazione estensiva sul campo, al fine di valutare l efficacia e l efficienza del dimostratore per il controllo delle pressioni in rete e la produzione energetica, e di registrarne eventuali problematiche di gestione

13 Validazione Remote User Site AMR (Automatic Meter Reading) GSM/SMS Wireless Link Next Generation Water Meter Monitoring Center

14 Validazione i. Caratterizzazione dei patterns di consumo (giornaliero, settimanale, stagionale) ii. Affinamento della simulazione idraulica iii. Misure per migliorare l efficienza della distribuzione e ridurre gli sprechi degli end-users iv. Monitoraggio continuo e più rapida individuazione delle perdite v. Early warning agli end-users in caso di evidenti anomalie dei consumi vi. Supporto al gestore per uno smart management

15 Architettura del Dimostratore Centralina Integrata di controllo del singolo distretto: sistema di monitoraggio quantitativo e qualitativo delle acque sistema di controllo, per il controllo remoto delle valvole sistema di recupero dell energia Distretto Idrico Distretto Idrico Centralina di Telecontrollo e Monitoraggio Remota Integrata del Distretto Idrico Centrale di Controllo Segnali di telecontrollo e monitoraggio Distretto Idrico

16 Centrale di Controllo Sistemi di Telelettura Digitale Rete di Trasmissioni Dati Centralina di Telecontrollo Integrato del Distretto Idrico Rete di Trasmissioni Dati Software di Gestione Centrale OR5 Centrale di Controllo Modello Idraulico della Rete Distrettualizzata Sistema Informativo Territoriale

17 PROGETTO PON04a2_F BE&SAVE-AQUASYSTEM-SIGLOD Procedure e tecnologie innovative per una gestione pianificata ed integrata delle risorse idriche, l ottimizzazione energetica ed il controllo della qualità nel Ciclo Integrato delle Acque

18 SOGGETTI PROPONENTI PARTENARIATO PARTNER ASTER SpA (PMI) TSAT (PMI) Componente industriale ABC Acqua Bene Comune Azienda speciale Napoli (GI) VITROCISET SpA (GI) Università degli Studi di Napoli Federico II (OR) Università Università La Sapienza ROMA CIRPS (OR) Università degli Studi Mediterranea di RC (OR) Ente di ricerca vigilato CNR (OR) ENEA (OR) PA Comune di NAPOLI

19 Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale (DICEA) struttura capofila Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle Tecnologie dell Informazione (DIETI) Dipartimento di Scienze Chimiche (DSC) Dipartimento di Biologia (DB) Centro per la Qualità di Ateneo (CQA) Responsabile scientifico : prof. ing.

20 AQUASYSTEM è rivolto alla gestione innovativa del Ciclo Integrato delle Acque (Smart Water Network): Uso sostenibile delle risorse idriche Riduzione delle perdite e recupero energetico nei sistemi acquedottistici Monitoraggio e controllo della qualità dell acqua nei sistemi acquedottistici Definizione di interventi innovativi per la gestione delle flash floods in ambito urbano

21 Prodotti industriali di AQUASYSTEM Sistemi di monitoraggio avanzati delle variabili climatiche e idrologiche, delle fonti di approvvigionamento e dei sistemi idrici (qualità e quantità) Sviluppo di sensoristica innovativa per il controllo delle acque: monitoraggio multiparametrico, continuo, in tempo reale, in situ, remotizzato, economico Modellistica idraulica e software interfacciati ai sistemi di monitoraggio per l analisi in tempo reale dei sistemi idrici Sistemi di Supporto Decisionale (SSD) per la definizione di strategie di gestione a breve, medio e lungo termine Integrazione nell ambito del Progetto del mondo dell Idraulica con quello dell ICT

22 Sperimentazioni in laboratorio e in sito i. Monitoraggio delle risorse idriche ii. iii. iv. Gestione ottimale degli impianti di sollevamento Tecniche innovative di controllo attivo delle pressioni per la riduzione delle perdite idriche e la produzione energetica distribuita in ambito urbano Monitoraggio della qualità delle acque: controllo dei processi di decadimento del cloro e di formazione di sottoprodotti dannosi (Disinfection By Products - DBPs) v. Sistemi di monitoraggio early warning ed early safety della qualità delle acque (contaminazione accidentale o intenzionale della risorsa idrica)

23 Il progetto

25 Modelli e Software per l ottimizzazione dei consumi energetici degli impianti di sollevamento

26 Sviluppo e installazione del sistema di monitoraggio dei DBP e dei sottoprodotti dannosi per la salute Analisi dei THM quali sottoprodotti della disinfezione con cloro spazio di testa statico nuovo sistema per analisi on-line Ingresso He per pressurizzare la fiala OUT He OUT Acqua IN Acqua Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale Università degli Studi di Napoli Federico II

27 ANALISI MICROBIOLOGICHE Sistema tradizionale Ipotesi (a) Ipotesi (b)

28 Il sistema automatico di campionamento e filtrazione (un possibile brevetto?) Dispenser filtri sterili elettrovalvola Sistema per blocco filtro uscita Sistema per la sigillatura delle membrane utilizzate

29 CONTAMINAZIONE ACCIDENTALE E/O INTENZIONALE DELLA RISORSA IDRICA

30 Rete di monitoraggio per il controllo continuo e in tempo reale dei parametri caratteristici di qualità dell acqua nel sistema idrico: ottimizzazione della localizzazione dei sensori (sampling design), per assicurare la massima copertura del sistema e la rilevazione di eventuali fenomeni di contaminazione nel minor tempo possibile Sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition System) per il controllo di valvole e attuatori da remoto Sistema di Supporto Decisionale (SSD) Modulo di Gestione degli Allarmi (Early Warning) in grado di stimare attraverso algoritmi statistici il valore atteso di ciascun parametro in ogni istante, considerando la serie di dati precedentemente acquisiti dai sensori, rilevando eventuali anomalie Modulo di Gestione delle Contromisure (Early Safety) in grado di individuare le azioni correttive per ridurre la propagazione del contaminante in rete (ad es., mediante manovre di apertura/chiusura di valvole per isolare la parte di rete vulnerata e ridurre il numero di utenti a rischio)

31 Grazie per la cortese attenzione P.s. L acqua di rubinetto è ottima

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