La Smart Grid idrica: sfide, opportunità e vision

Tra tutte le infrastrutture critiche quella idrica è stata da sempre quella su cui si sono fatti meno investimenti: scopriamo dunque quali possono essere le novità tecnologiche implementate grazie alle soluzioni implementate da Unidata per la Smart Grid idrica.

I motivi principali dei mancati investimenti sulle infrastrutture riguardano probabilmente il fatto che la disponibilità della risorsa idrica in Italia, nella nostra percezione, non è mai stata considerata critica e che il costo all’utente finale è stato sempre molto inferiore (come impatto sul bilancio familiare/industriale) a quello delle altre risorse (energia e gas). Tutto questo, a prescindere dal dibattito politico “privatizzazione si/no”, ha impedito per molto tempo di prendere coscienza dello scenario reale.

Il contesto

I cambiamenti climatici dipingono uno scenario tutt’altro che tranquillizzante. I dati riportati dal “Rapporto mondiale delle Nazioni Unite sullo sviluppo delle risorse idriche 2020” fotografano una realtà ben diversa dalla percezione: stiamo andando, in Europa ed in Italia, verso uno scenario in cui diminuirà di molte decine di punti percentuali la disponibilità di risorse idriche ed aumenterà drasticamente il livello di stress idrico.

Le cronache di questa ultima estate relativamente alla siccità hanno dato visibilità mediatica al problema ma è ovvio che, passati i mesi estivi ed i relativi “trend topic”, saremo pronti, come opinione pubblica, a rimuovere l’argomento abbassando il livello di attenzione.

I dati della dispersione idrica nelle infrastrutture per uso civile sono ormai noti. In Italia perdiamo 4 miliardi di metri cubi di acqua (il 40% dell’immesso in rete). Il dato meno noto ai più è che per produrre e distribuire in Italia 1 metro cubo di acqua occorrono 0,78KWh di energia [dati Water-Management-Report del Politecnico di Milano], il che porta a stimare in 3 TW/h (Terawatt ora) lo spreco di energia conseguente. La crisi energetica degli ultimi mesi rende plasticamente evidente la dimensione generale del problema.

Il PNRR ha, giustamente, stanziato sull’argomento molti fondi. Circa 1 miliardo di euro è destinato alla digitalizzazione delle reti idriche, mentre altri miliardi sono destinati al rifacimento della rete di trasporto e distribuzione. Ad agosto 2022 sono stati assegnati i primi 600 milioni di euro a 21 progetti destinati alla digitalizzazione delle reti ed all’impatto sulla riduzione delle perdite. A breve si assegneranno ulteriori 300 milioni.

È ovvio che la qualità degli investimenti che faremo nei prossimi mesi/anni impatterà sul valore che genereremo nel medio/lungo periodo per cui è il momento giusto per spendere, oggi, guardando non a domani ma ai prossimi 20 anni.  

Nuove tecnologie ed opportunità

L’avvento delle tecnologie IoT (Internet of Things) LPWA (Low Power Wide Area), in particolare la tecnologia LoraWAN® scelta da Unidata, hanno cambiato il paradigma della realizzabilità di reti massive di acquisizione dati soprattutto nel mondo idrico.

Per maggiori informazioni sulle opportunità fornite da questa pervasiva tecnologia cliccate qui oppure contattate Unidata al numero 800 609 00.

Si è passati dalla dimensione del possibile a quella del fattibile non nella parte di produzione, trasporto e trattamento (dove le tecnologie tradizionali fanno ottimamente il loro lavoro) ma nella parte del consumo.

La lettura massiva di tutti i contatori idrici, oggetto anche degli investimenti nei progetti del PNRR, permetterà infatti, scegliendo la tecnologia giusta, di ricevere in tempo reale i dati orari di consumo di tutti gli utenti.

È importante approcciare questo argomento con l’ottica giusta. Se infatti ci limitiamo a pensare questa operazione come solo “funzionale alla bollettazione” (o ad assicurare il numero di letture minime per anno richieste da Arera), stiamo rischiando di perdere la vera opportunità: la qualità dei dati acquisiti, per estensione geografica (quanti contatori e su quali aree) e per densità temporale (dati orari, giornalieri, settimanali, mensili) determinerà la possibilità di usare queste serie storiche come “infrastruttura di base” per la nuova “Smart Grid Idrica” del futuro che, utilizzando innovative tecnologie di Intelligenza Artificiale, permetterà di creare nuovi modelli cosiddetti “data driven” (basati cioè sulle analisi dei dati acquisiti più che sui modelli ingegneristici).

Predire i modelli di consumo

Grazie a queste serie storiche di dati si potranno addestrare “reti neurali” che potranno predire i modelli di consumo per tipologia di utenti, per ora del giorno, per giorno della settimana, per mese dell’anno. Grazie a questi modelli comportamentali/predittivi si potranno elaborare scenari di controllo della rete che, oltre a scoprire/predire velocemente perdite o malfunzionamenti (appena si presentano e prima che diventino critici) potranno gestire la distribuzione idrica ottimale ovunque a chiunque, anche quando la risorsa primaria fosse scarsa (addirittura prevedendone la disponibilità nei periodi successivi).

Esistono ormai sul mercato molti Smart Meters Idrici a basso costo che grazie alla tecnologia LoraWAN® possono mandare letture orarie dei consumi per più di tredici anni con una piccola batteria primaria (prestazioni al momento non raggiungibili con altre tecnologie basate sulle tradizionali reti mobili).

Innovazione e modelli di business

Ogni vera innovazione tecnologica impatta pesantemente sui modelli di business. Per le tecnologie di cui stiamo parlando siamo nella situazione che avevamo per “internet” alla fine degli anni 90: massima enfatizzazione ma ancora ignari di quello che sarebbe successo nei 20 anni seguenti.

Creare delle reti che connettano gli oggetti “ovunque essi siano”, facendo in modo che mandino dati in continuazione per almeno 13 anni con una sola batteria (questo è il caso dei contatori dell’acqua), non è un problema che si può risolvere con business model tradizionali verticali e chiusi, soprattutto se parliamo del servizio idrico che, gestendo un servizio vitale, non può ragionare con pure logiche di mercato. Una rete pensata per “connettere gli oggetti” non può seguire le stesse logiche di una tradizionale rete TLC mobile pensata per connettere le persone, soprattutto se pensiamo al mercato idrico:

• Gli oggetti da raggiungere sono collocati in posti dove normalmente le persone non stanno.
• Le persone si “adattano” alla disponibilità della rete. Gli oggetti no.
• La densità di torri 4G è proporzionale al numero di persone presenti nell’area. Può invece succedere che due aree abitate, anche se il rapporto di persone è 10 a 1, hanno un numero simile di contatori primari.
• Se una porzione del territorio (anche una strada) non è raggiunta dalla rete primaria devo poter aggiungere un concentratore di rete con un rapporto costi/benefici sostenibile.

Una Rete applicata alla realtà italiana

Se a queste considerazioni si aggiunge il fatto che la popolazione italiana non è concentrata in poche megalopoli ma è distribuita su 60.000 aree abitate (di cui solo 20.000 sono centri abitati) si capisce come il rendere sostenibile la realizzazione di una rete che raggiunga il 100% dei contatori utente richiede di creare nuovi business model collaborativi ed innovativi anche tra le pubbliche amministrazioni che gestiscono il mercato idrico e gli operatori del settore delle reti IoT.

Costruire una rete IoT che connette tutti gli smart meters di un intero territorio significa creare la rete IoT più complessa tra quelle realizzabili, che una volta realizzata (dal gestore, dal privato o da entrambi in maniera collaborativa) può essere messa a disposizione del territorio stesso per tutte le altre applicazioni innovative (smart city, rifiuti, mobilità, smart agricolture etc..).

La tecnologia LoraWAN® per la sua caratteristica di essere aperta, di lavorare su frequenze non licenziate, di essere disponibile per reti IoT pubbliche, private, di communities, e soprattutto per reti virtuali federate miste (pubbliche+private) meglio di tutte le altre si propone per accogliere e soddisfare questa sfida innovativa.