L'intervento di Carlo Carrettini, Direttore dell’Acquedotto Metropolitana Milanese, presentato al convegno Servizi a rete Tour 2015

1. Ing. Carlo Carrettini (Direttore Acquedotto)
Ing. Emilio Lanfranchi Ing. Davide Segalini (Innovazione e Sviluppo Acquedotto)
Gestione integrata
dell'energia, della domanda
e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano
Servizi a rete Tour 2015 – Milano – 3 e 4 marzo

2. RETE
ACQUEDOT
TO
Servizi a rete Tour 2015 – Milano
2 Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano
• Popolazione servita 1.3 M residenti e 0.7 M fluttuanti
• Volume annuo erogato 230 Mm3
• Area servita Comune di Milano
• Lunghezza rete 2’250 km
• Utenze 50’000 n.
 Numero Pozzi in funzione: 450
(30 campi pozzi)
 Numero centrali funzionanti: 29
(100 pompe)
 Punti telecontrollati in rete (P e
Q): 27
 Tipologia di impianti di
trattamento: 29
- filtri a carboni attivi (22)
- torri di aerazione (6)
- osmosi inversa (1)

3. CAPTAZIO
NE
TRATTAME
NTO
ACCUMUL
O
POMPAGGI
O
3
SCHEMA TIPO DI CENTRALE DI POMPAGGIO
CON IMPIANTO DI TRATTAMENTO
Servizi a rete Tour 2015 - Milano
Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

4. SCHEMA
IDRAULICO
FUNZIONAL
E
AQUEDOTT
O
4
Centrale di
pompaggio
Hydraulic
Head
scheme
- Dislivello geodetico= 40 m
- Gradiente acquifero= 25 m
- Dislivello piano piezometrico= 25 m
-Dislivello medio da contrastare per
le centrali di pompaggio = 60 m
- Consumo energia elettrica= 100
milloni kWh/anno pari a circa
16 million € / anno
2a voce di costo
Milano – 03 Marzo 2015
Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

5. 5
Gestione integrata dell'energia, della domanda e
delle perdite
Obiettivi:
 Riduzione dei consumi energetici (Energy Efficiency)
Riduzione delle perdite apparenti e reali (Revenue Efficiency)
Miglioramento nella Gestione degli asset attraverso innovativi metodi di
monitoraggio (Asset Efficiency).
Strumenti di finanziamento:
- Mezzi propri di bilancio
- Credito d’imposta:
(Politecnico Milano, Università Perugia e Ferrara)
- Finanziamenti Europei
(ICeWater Project)
- Finanziamenti Regionali
(PROACTIVE Project).
LA
STRATEGIA
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Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

6. 6
 Implementazione di un controllo
avanzato di Gestione delle
Pressioni
 Sviluppo di Decision Support
Systems
 Test delle tecnologie AMR, Noise
Logger e SmartBall
 Piano di Cambio dei Contatori
d’Utenza e Ricerca Perdite Occulte
 Metodologia IWA
 Audit energetici
 Modello Matematico
 Integrazione del modello con software di
analisi perdite
Progetti
Analisi
Servizi a rete Tour 2015 – Milano
LA
STRATEGIA
Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

7. Approccio
IWA
-Bilancio
idrico
-Indicatori
di
performanc
e
7
CLASSE C (WBI)
«Scarsa gestione delle perdite; tollerabile
solo se l’acqua è abbondante e poco
costosa. Analizzare comunque il livello e la
natura delle perdite e intensificare gli sforzi
per la riduzione delle perdite»
 Litri/presa/giorno ≈
1000
 % NRW non del tutto
rappresentativo
(valore < 40% : media
nazionale)
 TREND NEGATIVO
Infrastructure Leakage
Index
: CLASSE
D
Software PIFastCalcs per il calcolo del
Bilancio Idrico
OBIETTIV
O
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Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

8. 8
AUDIT
ENERGETIC
I
Tutta l’acqua distribuita viene pompata e quindi
l’energia rappresenta la voce di costo principale.
 Efficienza energetica:
livelli di confronto
[KWh/m3·100m]
(Mamade A., 2014)
 Analisi Curve Caratteristiche:
- valutazione degrado rispetto a curva
nominale
- verifica del dimensionamento corretto
rispetto al reale funzionamento
 Energia Reattiva VS Energia Attiva: intorno 50%
Ogni indicatore evidenzia dei possibili miglioramenti di efficienza
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Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

9. 9
Il modello dell’acquedotto è un modello matematico che utilizza e implementa le equazioni
fondamentali della fisica che ne governano il funzionamento.
E’ un formidabile strumento tecnico-scientifico per:
 ricostruire quello che è accaduto,
 imitare quello che accade ora,
 prevedere quello che accadrà.
Quindi è uno strumento di supporto alle decisioni di investimento
(Risparmio strutturale) e gestione (Risparmio energetico).
L’acquedotto di Milano è un sistema molto complesso, costituito da elementi fisici, idraulici
ed elettromeccanici che interagiscono e si influenzano fra di loro.
MODELLO
MATEMAT
ICO
RAPPRESENTAZI
ONE DELLA
REALTA’
IDRAULICA
DELL’ACQUEDOT
TO
 Rappresentazione delle caratteristiche
fisiche ed idrauliche di tutto il sistema
acquedotto
2047 km29 tanks50000 utenze 27000 nodes
Simulazioni comportamento
idraulico ed energetico
Telecontrollo in rete450 pozzi
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dell’Acquedotto di Milano

10.  Progettare nuovi rete e verificare le reti esistenti in diversi scenari
10
Ex-post: Rottura tubazione DN 700 v.le Zara,
Interferenze idrauliche tra centrali di pompaggio,
miscelazione delle sostanze disciolte lungo la rete
e/o proveniente da centrali
Ex-ante: Nuova tubazione DN 800 Vialba-Salemi-
Suzzani, Alimentazione Expo 2015, alimentazione
PII Cascina Merlata, alimentazione impianti
antincendio nuove stazioni metropolitana
 Simulazioni di ottimizzazione
- energetica (gestione pressione e logiche di avviamento)
- ma anche utilizzo delle fonti di maggior qualità dell’acqua
MODELLO
MATEMAT
ICO
PER LA VERIFICA
E LE
OTTIMIZZAZIONI
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dell’Acquedotto di Milano

11. 11
CONTROLL
O
AVANZATO
PRESSIONI
ABBIATEGRASSO
PMZ
Creazione di una Zona di
Gestione delle pressioni (PMZ)
attraverso la chiusura di 23
valvole di confine,
l’installazione di misuratori di
portata, di pressione, 2 PRVs ed
inverter nella stazione di
pompaggio Abbiategrasso.
PMZ «Abbiategrasso»
116 km
tubazi
oni
1628
utenze
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Regolazione al Punto Critico:
1 centrale di pompaggio «Abbiategrasso»
con 2 Inverter Nuovi
Valvole PRV (connessione al resto della rete)
Riduzione della
pressione media di circa
15 metri
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dell’Acquedotto di Milano

12. 12
PRV chamber
(instruments)
Abbiategrasso
pumping station
(inverter)
NEW OLD
PRV chamber
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CONTROLL
O
AVANZATO
PRESSIONI
ABBIATEGRASSO
PMZ
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13. 13
Bologna – 22 Ottobre 2014
35 m
Risultati ottenuti
50 m
Dopo la Gestione
Pressioni e Sostituzione
gruppi di pompaggio
Riduzione del
consumo
energetico
Riduzione
delle perdite
reali
2 yearsReturn of Investment
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CONTROLL
O
AVANZATO
PRESSIONI
ABBIATEGRASSO
PMZ
Prima della Gestione
Pressioni e Sostituzione
gruppi di pompaggio
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dell’Acquedotto di Milano

14. 14
ICeWater
Project
PMZ
«ABBIATEGRASS
O»:
ICT Solutions for efficient
Water Resources Management
Icewater combina sofisticate soluzioni ICT per fornire monitoraggio in
tempo reale delle risorse idriche e della domanda. Sulla base dei dati dei
sensori e dei sistemi avanzati di supporto alle decisioni, che verranno
sviluppati, faciliterà l'ottimizzazione della gestione delle reti idriche.
Partners: Siemens, Toshiba, Unesco-Ihe, Consorzio Milano
Ricerche, Italdata, ICCS
Architettura ICT:
•Strumentazione di processo,
•Sistemi HW e FW di comunicazione e distribuzione dei dati
•Moduli SW di calcolo e supporto alle decisioni (DSS)
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15. 15
ICeWater
Project
PMZ
«ABBIATEGRASS
O»:
ICT Solutions for efficient
Water Resources Management
Water loss management:
-Analisi con i bilanci idrici (anche con AMR) e Minimi Notturni (NDF).
-Strumenti di localizzazione noise logger e modellazione numerica.
Water quality management:
Analisi dispersione nella rete di cloro e torbidità.
Asset management:
Analisi dei dati storici sulla rete e delle perdite per la definizione di scenari di rischio e
priorità di intervento
Energy Management:
- Pump scheduling e ottimizzazione idraulica grazie al modello.
- Modellazione per ottimizzazione in aree di gestione della pressione
Water demand management: Curve di domanda e previsione dei consumi.
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16. PERDITE
APPAREN
TI
16
Test Contatori d’utenza (Fantozzi, 2009)
1 – Età media troppo alta (18 anni)
ICeWater Project
(GPRS + REED) PROACTIVE project
(RADIO 169 MHz +
OPTO)
200 major customers
(GPRS)
Attività:
Sostituzione parco Contatori
 AMR tests:
3 – Analisi Profili dei consumi: campo di
funzionamento è più frequente a portata basse, dove
l’errore del misuratore è maggiore (sotto-contazione).
2- Performance degradano nel tempo
Water Consumption Patterns
Customer meter age
MM
laboratory
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17. PERDITE
REALI
17
Analisi storico ricerca perdite:
ICeWater Project
(GPRS)
PROACTIVE
test innovative
noise logger
Attività:
 Workflow Riparazione (MAXIMO): riduzione tempo di
riparazione
Repair teams
Leakage control teams
Manager
Frequenza di rottura
Infrastructure Units
Tubazioni 19,5 per 100 km/year
Connesioni
d’utenza
9,6 per 1000 conn/year
Ricerca perdite (ROI about 2 years)
Noise logger (DN<400mm):
georeferenced
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
2006 2007 2008 2009 2010 2011
2012
4%
2%
13%
11%
7%
2%
6%0% 1%
0%
3%
1%
0%
3%
3%
7%
33%
14%
11%
9% 10%
Percentuale
Anni
Ghisa
Grigia
Ghisa
Sferoidale
Acciaio
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dell’Acquedotto di Milano

18. 18
- Viaggia liberamente nella tubazione
- Tecnologia acustica
- Rileva anomalie acustiche associate
alle perdite nelle tubazioni in
pressione
INSERZIONE ESTRAZIONE
 Progetto Smartball (Pure Technology) (DN>400mm)
PERDITE
REALI
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dell’Acquedotto di Milano

19. 19
Assian
o
pumpi
ng
statio
n
P.za
Bresci
a
Assiano – P.za Brescia
- DN 1200mm tubazione in acciaio
- Posata nel 1980’s
- 9,034 km.
Progetto Smartball (DN>400mm)
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20. 20
24 Perdite individuate
(in fase di verifica e riparazione)
Traccia audio del percorso completo
5 Novembre, 2014SmartBall
Ricerca Perdite Occulte
Prima volta in Italia
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PERDITE
REALI
Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

21. 21
 Implementazione di un controllo
avanzato di Gestione delle
Pressioni
 Sviluppo di Decision Support
Systems
 Test delle tecnologie AMR, Noise
Logger e Smartball
 Piano di Cambio dei Contatori
d’Utenza e Ricerca Perdite Occulte
 Metodologia IWA
 Audit energetici
 Modello Matematico
 Integrazione del modello con
software di analisi perdite
Progetti
Analisi
Servizi a rete Tour 2015 – Milano
LA
STRATEGIA
- Stato di
fatto
- Margini di
migliorame
nto
- Direzioni di
sviluppo
- Efficientamento
energetico
- Riduzione delle
perdite reali
- Ottimizzazione
dei processi
- Gestione degli
Asset
Gestione integrata dell'energia, della domanda e delle perdite
dell’Acquedotto di Milano

22. Ing. Carlo Carrettini (Direttore Acquedotto)
Ing. Emilio Lanfranchi Ing. Davide Segalini (Innovazione e Sviluppo Acquedotto)
Gestione integrata dell'energia, della domanda e
delle perdite
del Sistema Idrico di Milano
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Servizi a rete Tour 2015 – Milano – 2 e 3 marzo