"Tecnologia e regolazione nel metering del sistema idrico: lo stato dell’arte"

1. SMART METER:
Venerdì 22 marzo 2024 | Volandia, Parco e Museo del Volo
Con il contributo incondizionato di Con il contributo incondizionato di
IL FUTURO È INTELLIGENTE
«Tecnologia e regolazione nel metering del sistema idrico: lo stato dell’arte»
Francesco Albasser
Consulente nel campo delle Utilities ed energie rinnovabili
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2. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
• Il contesto attuale del ciclo idrico
• I segmenti del ciclo idrico
• I macro indicatori del sistema qualità regolatorio
• La normativa sulla misura
• La tecnologia dello smart metering
• La sua evoluzione storica
• La digitalizzazione
• Il confronto con la distribuzione del gas
• I paradossi del sistema idrico
Agenda
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3. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Il contesto: crisi climatica e …….
Il contesto del climate change è rappresentato dal grafico che riporta i giorni senza
pioggia dei capoluoghi di provincia italiani riferiti al 2020 rispetto al valore climatico
1971-2000, con variazione media di 10 gg/anno(Blue Book2023)
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4. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
….vulnerabilità delle infrastrutture
Il grafico riportato dà conto dell’indice del trend degli investimenti pro capite in Italia per
le realtà pubbliche rispetto a quello medio UE (62 su 82) per il 2022: con riferimento
diretto agli interventi infrastrutturali, una analisi di Utilitalia ha indicato un fabbisogno di
10 MLD € nel futuro per fronteggiare gli effetti della crisi climatica. In parte i progetti del
PNNR dell’obiettivo 4.2 hanno reso disponibili 900 Ml € oltre ai 476 del React EU al Sud
UE
82
ITALIA
62
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5. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Erogazione dell’acqua e perdite
Il grafico riportato (Blue Book 2023) mostra il livello Italiano di perdite totali nella distribuzione
riferito al 2020 ed il consumo medio pro capite pari a 215 litri abitante /giorno, valore che è
quasi il doppio del consumo medi dei paesi EU (120).
Con il rateo dei volumi delle perdite si potrebbero alimentare circa 30 Ml/anno di utenti
UE
120
20
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6. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Captazione
Monitoraggio della disponibilità della risorsa, software previsionali, gestione big data
Potabilizzazione
Sistemi avanzati di abbattimento di inquinanti emergenti, monitoraggio in continuo degli inquinanti
Adduzione
Distrettualizzazione reti, telecontrollo, IAnella gestionedellereti erilevazione delleperditeidrichetramite
sensoristica avanzata
Distribuzione
Smart metering, digitalizzazioneattività previstenellacartaservizi, applicativi smart per il dialogo con il cliente, Internet of Services.
Fognatura
Sistemi avanzati di monitoraggio scolmatori ereti fognarie, monitoraggio econtrollo mediantesensoristicaavanzata (es. IoT georiferiti ed
autoconfigurati, tecnologia afibra ottica per il controllo strutturale, idraulico equalitativo).
Depurazione
Rilevamento in continuo degli inquinanti, sistemi di abbattimento inquinanti emergenti, robot per lamanutenzione, asset management applicativi
per l’affinazione delleacquedi riuso, tecnologie per il recupero energetico dai fanghi, produzionedi idrogeno da acquereflueefanghi.
I segmenti del ciclo idrico
Lo smart metering è diffuso nel settore della distribuzione per gli utenti finali
ma la lettura da remoto si è sviluppata ancor prima nella captazione e
potabilizzazione
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7. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Il sistema qualità della Regolazione RQTI
• Con la introduzione del sistema dei 6 parametri tecnici ARERA fin dal 2017 ha
previsto un monitoraggio ed incentivi verso la efficienza dei vari macro indicatori
riferiti ai segmenti acqua fognatura e depurazione
• Il macro indicatore che tipicamente misura la efficienza idrica è quello delle
perdite di rete sia % che rapportate alla lunghezza di rete
• Il suo monitoraggio su base annuale consente di verificarne lo stato, ed incentiva i
Gestori a performances migliorative, consentendo di godere di volumi di fatturato
incrementali
• Trattandosi di un sistema complesso, il processo risulta lungo e articolato:
l’obiettivo di efficientare tutto il sistema richiede quindi un progetto e l’uso di
tecnologie idonee
• Gli strumenti per misurare i vari parametri richiedono un sistema di monitoraggio
in tempo reale: solo un sistema integrato di smart metering può supportare con
precisione e affidabilità i parametri di riferimento richiesti
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8. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Perdite idriche lineari (mc/km/gg)
M1a <15 15≤ M1a <25 25≤ M1a <40 40≤ M1a <60 M1a ≥60
Perdite
idriche
percentuali
M1b <25% A
25%≤ M1b <35% B
35%≤ M1b <45% C
45%≤ M1b <55% D
M1b ≥55% E
1.Nella determinazione degli standard della Qualità Tecnica elencati dalla delibera
971/2017 si è previsto Il Contenimento delle dispersioni, con efficace presidio
dell’infrastruttura acquedottistica
2.Si è partiti dalla definizione di classi di appartenenza sulla base di parametri di perdite
% ,
3.A questi corrispondono Classi ID: sulla base di tali parametri sono stati fissati indici
obiettivo
Il primo macro indicatore: le perdite
ID Indicatore
Categoria
tariffaria
ID
Classe
Obiettivi
M1
M1a - Perdite idriche
lineari [mc/km/gg]
M1b – Perdite idriche
percentuali [%]
RES
A Mantenimento
B -2% di M1a annuo
C -4% di M1a annuo
D -5% di M1a annuo
E -6% di M1a annuo
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9. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Il prezzo del miglioramento dei macro indicatori
Il grafico (Blue Book 2023) rapporta gli sforzi economico-finanziari dedicati dalle
Utilities negli anni 2018 2021 (€/ab) al settore (circa il 15% del totale) e
l’andamento conseguente dei macro indicatori tecnici M1a (perdite /km rete) ed
M1b (%) rilevato nell’anno
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10. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
• Parimenti significativa la innovazione introdotta dalle Delibere 541-23 e 637-23
determinata dal principio del climate change e volta a minimizzarne gli effetti
negativi
• Le motivazioni di tale innovazione derivano anche dall’obiettivo di favorire la
realizzazione di opere finalizzate ad incrementare la resilienza * dei sistemi idrici
con introduzione di un nuovo macro-indicatore, denominato “M0-Resilienza
idrica”, che monitori l’efficacia attesa dell’articolato e complesso sistema degli
approvvigionamenti: a fronte delle previsioni, in ordine al soddisfacimento della
domanda idrica nel territorio gestito M0a, o includendo anche gli usi diversi dal
civile M0b, si terrà conto del rapporto tra la sommatoria dei consumi richiesti dai
diversi usi della risorsa (civili, irrigui e industriali) e la disponibilità idrica totale del
territorio.
• Per la determinazione di questa ultima, dice la Delibera, si potrà fare riferimento
alle concessioni di prelievo di acqua superficiale o sotterranea, ed ai conseguenti
moduli prelevati o volumi autorizzati.
* capacità di resistere a fattori di stress esterni che ne limitano l'accesso
Un nuovo macro indicatore tecnico nella RQTI
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11. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Trend di diffusione degli smart meters
• La telelettura da remoto per la misurazione dei volumi di utenza si
conferma ancora agli inizi, arrivando a rappresentare solo il 10% del totale dei
volumi di utenza nel 2021 e aumentando solo di un punto percentuale il suo peso
nel caso in cui si considerino solo i volumi effettivamente misurati (11,8%)
secondo (paper Lab Ref.2024).
• Ad oggi il valore aggiornato al 2023 secondo qualche costruttore del settore
potrebbe essere ipotizzato intorno al 17% dei contatori installati: pur non
disponendo di un valore suffragato da elementi certi, possiamo confermare dalle
gare di acquisto in corso, che il trend è in rapido incremento e probabilmente
superiore ai valori di stima citati
• Esattamente opposta la situazione della lettura da remoto dei volumi di processo
(captazione), pari secondo la stessa fonte citata il 71,5% dei volumi di processo
nel 2021 sono stati letti tramite misuratori teleletti da remoto. Con i volumi stimati,
passando a oltre il 75% nel e aumentando solo di un punto percentuale il suo
peso nel caso in cui si considerino solo i volumi effettivamente misurati (11,8%).
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12. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
La normativa sulla misura
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Years
of
life
E.u. meters rate
Meter life (years)
Meter life (years)
• Il settore della misurazione dell’acqua e del calore
è rigorosamente regolato da Norme, Direttive e
Leggi. La Direttiva Metrologica Europea è stata
pubblicata sulla Gazzetta per la prima volta nel
2004 e recepita in Italia con il D. Lgs. 22/2007.
• Nel mese di maggio del 2016, il D. Lgs. 22/2007 è
stato aggiornato per recepire infine le modifiche
introdotte con la direttiva 2014/32/UE.
• Il grafico riportato mostra, con riferimento ai
contatori per acqua fredda, la vita utile prevista
per contatori meccanici e statici per ciascuna
Nazione Europea: in Italia la vita utile è
rispettivamente di 10 e 13 anni
• Il Gruppo di lavoro “Smart meters e smart grids” della Commissione tecnica
“Metrologia” (UNI/CT 027/GL 03) sta elaborando una Specifica tecnica che si propone di
definire i criteri di interoperabilità per apparati di differenti costruttori relativi alle funzioni a
valore aggiunto in un contesto di smart grid e smart city.
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13. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Il deterrente del D.M. 93/2017 MISE
• La dead line metrologica introdotta dal D.M. 93/2017,ormai scaduta, comporta
che la misura conteggiata dal misuratore dopo il superamento della vita legale
metrica non è più una misura legale utilizzabile per la fatturazione. In altri
termini il contatore fornirà una stima e non una misura legale per la fatturazione
con tutti gli effetti conseguenti.
• Tale rischio, che dovrebbe costituire un convincente deterrente avverso la
inazione, sinora non è stato considerato: infatti il punto determinante del D.M.
93/2017 è l’estensione ai contatori pre MID (Measuring Instruments Directive) della
previgente Normativa.
• Una carenza normativa che stava generando una situazione paradossale in
quanto i misuratori MID dovevano essere sostituiti obbligatoriamente alla loro
scadenza ai sensi del D.M. 155/13 (10 anni o 13 a seconda della tipologia di
misura), mentre i pre MID potevano rimanere installati senza alcun vincolo.
• Ora è chiaro che tutti i contatori installati devono esser oggetto di sostituzione
in base al solo parametro della età.
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14. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Disponibile dal 2012 anni in Italia con:
-Tecnologia elettromagnetica
- Precisione metrologica elevata (R800)
- Radio per trasmissione dei big data
- Dati certificati per individuazione
perdite
- Gestione morosità e prelievi anomali
Si sviluppa da quella data prevalentemente con
tecnologia ultrasonica in precisione metrologia
elevata con sistema radio di trasmissione dati,
struttura in composite, ridotte perdite di carico,
allarmi, telecomandi
La disponibilità di sistemi di trasmissione con
protocolli interoperabili (NB IOT, Lora Wan,
868 MHz., 169 MHz.) consente la raccolta dei
dati sia da utenze che da punti di captazione
e alimenta una SAC che governa i big data in
grado di elaborare standard e macro indicatori
-parametri per la gestione
Evoluzione storica dello smart meter statico
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15. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Il trend dei costi, in significativa riduzione, dimostra
come le tecnologie, quando diventano mature,
consentono ampie economie di scala a beneficio del
cliente finale rendendo possibile una diffusione
massiva
Tecnologia elettromagnetica
e ultrasonica con protocolli di
trasmissione NB IOT, Lora
WAN, 169 MHz,868 MHz
Evoluzione costi dello smart meter statico
Tecnologia
elettromagnetica
con trasmissione
in 868 MHz
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16. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
• La rete idrica distributiva dell’acqua potabile ha infrastrutture che per il 24%
hanno più di 50 anni e il 36% ha una età tra 31-50 anni a fronte di una vita utile
(ARERA) di 40 anni: ciò significa che il 25% delle tubazioni posate ha superato
la vita utile (Mambretti Poli Mi)
Il rateo di sostituzione della rete è oggi di circa 4 metri/km/anno: servirebbero
62 anni per raggiungere il rateo di 100% di sostituzione, senza contare il
regresso di invecchiamento.
• Il fabbisogno idrico pro capite è circa il doppio di quello medio europeo
(215/120 l/ab/gg): considerando il valore del 42% di perdita medio delle reti la
captazione e la distribuzione devono immettere volumi di quasi il 100%
superiori a quelli necessari alla media UE
• I sistemi di misura hanno al 34 % mediamente una età > di 15 anni e
forniscono dati solo puntuali affetti da errori metrologici consistenti(perdite app.)
• La digitalizzazione dunque può supportare i dati riguardo sia alle infrastrutture
provenienti dalle tecniche BIM di progettazione che da parametri gestionali che
pervengono solo dagli smart meters se opportunamente archiviati nel SAC per
indirizzare gli interventi necessari alla efficienza gestionale
Perché digitalizzare
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17. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
• La disponibilità a costi competitivi degli smart meters ha consentito una
sostituzione del parco contatori di utenza massiva, resa cogente dallo stato di
vecchiaia dei contatori esistenti (34% > 15 anni)
In fase di start up la rete così installata funziona sia con il sistema di lettura drive
by che walk by che con il collegamento in rete fissa, strutturato con diverse
architetture e frequenze disponibili (NB IOT, Lora WAN, 169 MHz, 868 MHz)
purchè con modalità interoperabile
• Infatti una conoscenza effettiva dello stato dei propri asset, figlia della tecnologia
Water 4.0, permette di indirizzare tempestivamente gli investimenti dove
davvero servono, pianificando con maggiore ratio, gli interventi manutentivi a
medio-lungo termine. In quest’ottica, le tecnologie basate sull’analisi cognitiva
ed in particolare la digitalizzazione dei dati di rete consentono di ottenere
valore dai dati, orientando le scelte verso l’azione migliore – per mezzo di
algoritmi predittivi e prescrittivi – prevedendo i potenziali guasti, automatizzando
i processi e le scelte.
La digitalizzazione a supporto della efficienza
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18. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Fasi e benefici della digitalizzazione lungo la filiera
Captazione
Potabilizzazione
Distribuzione
Informazioni
sullo stato
delle risorse
Fognatura
Depurazione
Ottimizzazione
di processo,
ricerca criticità
Conoscenza
rete, stand.
manutenz.,effici
enza energetica
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19. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Risultati verso
efficienza
gestionale
Costi di
impleme
ntazione
Controllo
più
importanti
standard
Il costo di implementazione di un
sistema full metering & data
management (smart grid
technology) non supera la
decina di €c /Mc, funzione molto
del numero di contatori installati,
ma porta a significative
riduzione % dei
costi operativi,
Lo Smart metering richiede
una precisa architettura per
essere pianificata e messa
in funzione, ben potendo il
progetto essere inficiato
dalla dimenticanza di un
solo aspetto. La opportunità
di ridisegnare una rete
usando lo smart metering
consente di attivare il
controllo dei più
importanti standards
come consumi, curve di
consumo giornaliere e curve
interattive di domanda –
disponibilità ottemperando
anche ad esigenze
Regolatorie
Derivare informazioni di
processo verso efficienza –
modellizzazione sistemi idraulici,
gestione delle misure,morosità ,
ottimizzazione del regime di
pressioni e consumi
energetici,curve di consumo
Perchè usare la tecnologia “smart metering”
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20. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
• La Regolazione, a partire dal 2012, ha incentivato e standardizzato le modalità
applicative (frequenza, protocolli) per la diffusione degli smart meters (ibridi e statici)
nel settore della distribuzione gas, tanto che ad oggi la loro diffusione raggiunge quote
% significative dell’ 80% e oltre
• Nel settore idrico invece la diffusione sta avvenendo sulla base anche del sistema
Regolatorio di qualità, i cui parametri consentono ai gestori di poter utilizzare valori
premianti sui volumi distribuiti nella gestione, senza modalità applicative standard
• La diffusione degli smart meters è comunque basata sui vantaggi in termini di efficienza
gestionale ottenibili e misurabili dalle Utilities, oltre ai consumi in tempo reale
• A distanza di alcuni lustri, durante i quali il settore della tecnologia del metering e delle
trasmissione dati hanno offerto significativi sviluppi tecnologici, la strategia di due settori
distributivi, per alcuni versi similari, ha adottato approcci completamente diversi
• E’ pur vero che i due servizi vengono da esperienze di regolazione molto diverse nel
tempo e che anche le connotazioni di produzione e distribuzione del prodotto sono
diverse: solo il futuro potrà fornire elementi di raffronto tra le due scelte
Il confronto con il sistema gas
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21. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
— Il paradosso del Servizio Idrico Integrato. I cittadini sono consapevoli di pagare
per alcuni servizi chiave del ciclo dell’acqua, ma non sanno che chi li svolge fa parte
del Servizio Idrico Integrato.
— Il paradosso del metering poco efficace. Nonostante i cittadini non abbiano
consapevolezza del loro reale consumo di acqua, gli strumenti di monitoraggio come
gli smart meters sono poco conosciuti (anche a causa di una loro limitata diffusione) e,
per chi li conosce, ritenuti poco efficaci.
— Il paradosso della spesa elevata. A fronte di una sottostima dei propri consumi
giornalieri, 9 italiani su 10 sovrastimano la reale spesa in bolletta per l’acqua nel
Paese con una delle tariffe più basse d’Europa, una percezione in peggioramento
rispetto allo scorso anno.
— Il paradosso della scarsa sicurezza dell’acqua del rubinetto. La sicurezza sulla
qualità dell’acqua è il 1° timore che ostacola la scelta di non bere acqua del rubinetto,
in uno dei Paesi con la qualità dell’acqua di rete più alta in Europa.
*Indagine tratta da Libro bianco 2023 Ambrosetti
I paradossi *
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22. Venerdì 22 marzo 2024, Volandia
Grazie della attenzione
Ing. Francesco Albasser
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