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INDUSTRIA 4.0 E RETI IDRICHE: POTENZIALITA’ E APPLICAZIONI a cura di Armando Martin
GLI AUTORI Ing. Armando MARTIN - Strategy & Marketing, Seneca Srl Iscritto all’ordine degli Ingegneri e dei Giornalisti, Armando Martin nasce professionalmente come project e field ingineer specializzato in software industriale e gestione di commessa, ampliando progressivamente le proprie competenze nelle aree marketing, management e pubbliche relazioni e attività di divulgazione in ambito automazione. SENECA è presente da oltre 30 anni nel settore dell’automazione industriale nel quale ha raggiunto una posizione preminente nel mercato italiano della strumentazione elettronica facendo dell’innovazione, dell’affidabilità e del supporto qualificato i propri punti di forza. www.seneca.it
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INDUSTRIA 4.0 E RETI IDRICHE: POTENZIALITA’ E APPLICAZIONI Industria 4.0 rende concreto un approccio che coinvolge le utilities nel campo dell’energia, dell’acqua, dei rifiuti, dei trasporti, delle smart cities. Si tratta di un’opportunità per trasformare mentalità, processi produttivi e modalità di relazione con fornitori, clienti e personale. In particolare l’industria delle acque è interessata da grandi potenzialità di sviluppo grazie allo stretto rapporto tra innovazione tecnologica ed efficienza nel servizio idrico integrato. Le utilities possono trarre molti vantaggi da Industria 4.0. Si tratta di attività che coniugano una forte impronta industriale (in filiere di fornitura spesso strategiche) a una crescente necessità di migliori rapporti con gli utenti e i consumatori. La digitalizzazione delle procedure può migliorare sia i processi industriali che le relazioni con i clienti, passando per una più efficiente gestione delle reti e degli impianti. Le aziende di servizio pubblico dispongono poi di dati e informazioni di grande utilità, che possono essere usati per migliorare servizi e qualità della vita e delle città, in una logica “open data” e nel rispetto delle norme sulla privacy. Le piattaforme IoT, Cloud e Big Data pensate per le reti di pubblico servizio offrono nuove opportunità di digitalizzazione, mettendo a disposizione tecnologie che permettono di affrontare con successo la crescente complessità operativa delle reti e la gestione degli asset. Dal lato economico vi è la necessità di garantire una sostenibilità di lungo periodo alla componente infrastrutturale collegata strettamente al livello degli investimenti. Dal lato sociale il tema di fondo riguarda l’accessibilità ai servizi e le specifiche esigenze degli utenti.
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Dal lato ambientale, occorre garantire servizi che siano non solo ecocompatibili, ma capaci di considerare i temi dell’ambiente come un fattore in grado di modificare radicalmente i modelli di business. Nei sistemi tecnologici il valore aggiunto dei dati liberamente accessibili è direttamente proporzionale al numero di sistemi che si possono analizzare e alle tecnologie di raccolta dati disponibili. Ciò è particolarmente vero nella gestione delle utilities e delle reti idriche dove i dati raccolti sono di fondamentale importanza per offrire un servizio sempre più esteso e articolato ai clienti/utenti. Laddove i database dei parametri idrici fondamentali fossero condivisi tra le utilities e gli enti gestori in forma trasparente e collaborativa, sarebbe possibile compiere un salto di qualità nell’analisi dati, nel contenimento dei costi di gestione e nella prevenzione delle crisi idriche. I sistemi di raccolta dati, teleassistenza e telecontrollo stanno diventando sempre più importanti per la manutenzione reattiva, predittiva e in tempo reale garantendo la disponibilità 24 ore al giorno, 7 giorni su 7. Detto altrimenti con la Quarta rivoluzione industriale il valore aggiunto viene creato oltre i confini dell’impianto. Il valore si ottiene acquisendo, scambiando e condividendo i dati tramite sistemi di comunicazione affidabili. Investire nelle migliori tecnologie disponibili (BAT, Best Available Techniques) negli ambiti telecontrollo, telelettura, smart meter, trattamento reflui, riuso della risorsa idrica, efficienza energetica, nuovi usi dei fanghi di depurazione, appare la strada maestra per modernizzare il settore idrico afflitto ancora da molte inefficienze. Una sfida per le aziende di servizio pubblico cui si chiede una crescente qualità dei servizi e un costante efficientamento dei costi. Già oggi modelli di Industria 4.0, la Digital Transformation e l’IoT (Internet of Things) trovano e innumerevoli possibilità di applicazione nelle utilities del settore idrico. I processi di miglioramento delle performance passano attraverso il rinnovamento tecnologico delle infrastrutture e la connessione alle reti informatiche. Ne sono un esempio lo Smart Metering e le Smart Grids. La pianificazione degli investimenti è propedeutica alla razionalizzazione delle infrastrutture e a una loro gestione efficiente. C’è poi il tema dell’uso ottimale e della tutela delle risorse naturali: dall’uso efficiente della risorsa idrica nella fase di captazione e 4
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distribuzione, al trattamento dei reflui, fino al riutilizzo delle acque depurate e dei fanghi di depurazione. Importanti benefici possono inoltre derivare dall’attuazione di strategie rivolte all’efficienza energetica di impianti e reti, promuovendo il recupero energetico, con riduzione di emissioni e contributo alla decarbonizzazione. Essendo quello idrico un servizio “energy intensive” nel quale la spesa per l’energia elettrica incide tra l’11% e il 26% dei costi di produzione, i margini di miglioramento risultano ampi, così come gli spazi per innovare. Questo obiettivo può essere raggiunto sul piano tecnologico per ridurre i consumi degli impianti, per ottimizzare i volumi di risorsa idrica trasportata e per autoprodurre energia nei segmenti di acquedotto e depurazione. Tuttavia, nonostante le grandi potenzialità e la presenza di tecnologie che permettono di rientrare rapidamente degli investimenti (da pochi mesi a pochi anni), permangono barriere che ostacolano l’adozione di buone pratiche. L’Internet of Things e la rivoluzione di Industria 4.0 rappresentano uno straordinario fattore abilitante. Serve tuttavia un impegno concreto per sostenere l’innovazione e rimuovere gli ostacoli al cambiamento. Ma quali sono alcuni degli esempi concreti di applicazione? Uno dei più interessanti è rappresentato da Smart Water, un progetto “4.0”, proposto dal Gruppo A2A (A2A Smart City e LineaCom), che prevede una diversa modalità di gestione degli impianti idrici. Il progetto è articolato secondo parametri che riguardano la qualità dell’acqua, il controllo delle perdite, il monitoraggio delle reti, la telelettura e la gestione automatica dei contatori, il controllo e la manutenzione degli impianti. Il servizio sarà implementato tramite la tecnologia LoRaWAN che utilizza determinate frequenze radio per permettere a migliaia di sensori, diversi tra loro, di comunicare in maniera efficace garantendo la sicurezza e l’efficienza delle prestazioni. Sulle tubature degli impianti idrici possono essere istallati dei sensori che analizzano e rilevano dati utili per stabilire la qualità dell’acqua (temperatura, PH, conducibilità), oltre a monitorare pressione e portata. Questi dati possono essere letti ed analizzati attraverso un software su PC o dispositivi mobili, permettendo agli operatori di scegliere le funzioni migliori per evitare gli sprechi.
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Altro caso eccellente è quello di Abbanoa, gestore del servizio idrico integrato della Sardegna, che ha affidato ad Engineering, gruppo italiano leader nella Digital Transformation, il progetto di completamento di SIRIS (Sistema Informativo Risorse Idriche Sardegna). Suddiviso sulle tre aree principali di intervento (ciclo attivo, ciclo passivo/contabilità, ciclo produttivo) il progetto prevede il completo supporto alle fasi organizzative, operative e di monitoraggio delle attività svolte in campo. La soluzione applicativa è concepita secondo un sistema ERP in grado di integrare tutti i principali processi di Abbanoa e per eventuali esigenze future. Non può mancare nella rassegna delle innovazioni 4.0 il progetto di Smart Metering avviato dal gruppo Cap, l’azienda a capitale pubblico che gestisce il servizio idrico nel territorio della città metropolitana di Milano e in diversi altri comuni lombardi, servendo 2,5 milioni di abitanti. Cap, che entro il 2020 punta a investire in infrastrutture e innovazione 455 milioni di euro, ha avviato una graduale sostituzione dei contatori tradizionali con contatori intelligenti. La sperimentazione è cominciata l’anno scorso dal comune di Magenta con 240 dispositivi smart e l’aggiornamento di altri 4 mila contatori, con l’obiettivo di installarne 170 mila in tre anni. I contatori intelligenti permettono di raccogliere da remoto i dati relativi alla gestione delle reti, le portate in ingresso, le pressioni, l’indicazione di perdite, i consumi e altri parametri significativi per la qualità dell’acqua. Su un fronte più sperimentale Smart-Plant - acronimo “Scale-up of low-carbon footprint Material Recovery Techniques for upgrading existing wastewater treatment Plants” – è un progetto di ristrutturazione degli impianti di depurazione esistenti (selezionato tra 174 proposte finanziate dalla Comunità europea in ambito Horizon 2020) con tecnologie innovative che consentono il recupero di materia rinnovabile (cellulosa, biopolimeri, fertilizzanti, acqua) e la successiva lavorazione di questi materiali fino alla produzione di beni di consumo recuperati. L’obiettivo è la chiusura della catena del valore e l’adozione dell’economia circolare nella gestione dei depuratori municipali. Smart-Plant, presentato a Venezia, ha un budget di 9,6 milioni, coinvolge 25 partner europei (17 piccole e grandi aziende, di cui 7 water utilities, oltre a 8 Università e Centri di ricer-
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ca). In Italia il sito di innovazione sarà il depuratore di Carbonera (Treviso) gestito da Alto Trevigiano Servizi. Infine, un progetto di innovazione di avanguardia è rappresentato da Intcatch. Si tratta di un sistema innovativo presentato a Ecomondo 2017 contro l’inquinamento idrico testato in quattro siti europei: il bacino del lago di Garda, il Tamigi a Londra, il lago Yliki ad Atene, il fiume Ter di Barcellona. Il lavoro dei ricercatori di Intcatch ha portato a un sistema evoluto di monitoraggio delle acque che combina robotica (droni acquatici), intelligenza artificiale, nano e bio-sensori, gestione di big data su cloud. Attraverso l’uso di flotte di droni equipaggiate con sensori innovativi e una piattaforma di strumenti biotecnologici e informatici in grado di rilevare il genoma dei batteri, si potrà valutare con tempestività il livello di inquinamento dei bacini idrici.
BIBLIOGRAFIA Industria 4.0, sfide e opportunità per il Made in Italy http://www.editorialedelfino.it/industria-4-0-sfide-e-opportunita-per-il-made-in-italy-3555.html Focus Industria 4.0 - 9/2016 - Energia Media https://issuu.com/energiamedia/docs/focus_n.9_2016_-_industria_4.0-draft L’IoT pensato per le Utility https://www.innovationpost.it/2016/11/15/liot-pensato-le-utility/ Gli acquedotti intelligenti: nasce il progetto Smart Water https://www.a2a.eu/it/acquedotti-intelligenti-nasce-smart-water Robot e intelligenza artificiale, la nuova frontiera contro l'inquinamento idrico http://www.adnkronos.com/sostenibilita/risorse/2017/11/03/robot-intelligenza-artificiale-nuova-frontiera-contro-inquina mento-idrico_S61HJt0sMiXNTiiU03bZQP.html Al via la collaborazione Abbanoa-Engineering per il Sistema Informativo Risorse Idriche Sardegna. http://www.abbanoa.it/notizie/-/asset_publisher/vhxtduuto1rF/content/collaborazione-abbanoa-engineering-per-siris
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www.accadueo.com