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ICT
Acqua
Acqua pulita e servizi igienici
Città e comunità sostenibili
La gestione intelligente dell'acqua ha l'obiettivo di guidare l'utilizzo dell'acqua in modo da raggiungere l'efficienza, la sufficienza e la sostenibilità. Per raggiungere questo obiettivo, i moderni approcci di gestione sono sostenuti dall'integrazione di tecnologie innovative, come sensori, contatori d'acqua intelligenti, sistemi informativi, acquisizione di dati e sistemi di supporto alle decisioni.
Secondo Statista (2021), entro il 2050 ben due terzi della popolazione mondiale potrebbero vivere in regioni con un accesso limitato alle risorse d'acqua dolce. Questo rapporto sostiene inoltre che la carenza d'acqua si farà sentire anche nei Paesi industrializzati, poiché il cambiamento climatico è responsabile di catastrofi meteorologiche sempre più frequenti e la crescente domanda industriale di acqua dovrebbe esercitare un'enorme pressione sull'accessibilità all'acqua dolce.
Per raggiungere la sicurezza idrica, quindi, sono necessari metodi innovativi per garantire un approvvigionamento idrico pulito e costante, ottimizzando al contempo il funzionamento, la manutenzione e la gestione delle aziende di servizi idrici. I sistemi intelligenti di gestione dell'acqua sono uno degli interventi più efficaci per raggiungere la sicurezza idrica.
I sistemi intelligenti di gestione dell'acqua sfruttano l'applicazione della tecnologia per migliorare l'allocazione dell'acqua, supportare un uso efficiente dell'acqua e promuovere una gestione sostenibile delle risorse idriche. Questi sistemi raccolgono, simulano ed elaborano dati per ottimizzare i processi decisionali. Se fatti bene, possono portare fino a 64 sterline di benefici per ogni sterlina spesa (Artesia Consulting Ltd., 2019). I dati raccolti vengono utilizzati per sviluppare, testare, valutare e guidare possibili interventi relativi all'erogazione dell'acqua, agli accordi tariffari, alle politiche idriche e alla capacità e al funzionamento delle strutture amministrative. I vantaggi dei sistemi di gestione dell'acqua includono:
Migliorare l'allocazione dell'acqua
Sostenere un uso efficiente dell'acqua
Aumentare la sicurezza idrica
Riduzione dei costi operativi
Migliorare l'efficienza dell'uso dell'energia
Promuovere comportamenti sostenibili
Raccolta dati migliorata
Ad esempio, l'uso di dispositivi per rilevare la pressione dell'acqua, la temperatura, il flusso, ecc. per consentire il rilevamento tempestivo di perdite, danni alle tubature e altri problemi di manutenzione delle infrastrutture. Di conseguenza, un'esecuzione più rapida delle riparazioni, della manutenzione e dell'efficienza operativa generale ridurrà al minimo i rischi e proteggerà gli investimenti.
Ad esempio, i contatori intelligenti forniscono l'accesso ai dati in tempo reale relativi al consumo di acqua e di energia associata, consentendo di avere una maggiore comprensione dei consumi (inducendo un cambiamento comportamentale), di integrare i dati di consumo nelle reti intelligenti per migliorare l'efficienza e di sostenere le responsabilità e le capacità dei fornitori di servizi idrici.
Grazie a una maggiore accuratezza della fatturazione, alle app del portale per i clienti delle utility e al miglioramento delle infrastrutture e delle forniture, ci si aspetta che i clienti sperimentino un miglioramento del servizio di erogazione dell'acqua.
L'uso di sensori e della tecnologia IoT facilita il monitoraggio e il controllo in tempo reale della qualità dell'acqua. Pertanto, l'ingresso di sostanze inquinanti nei sistemi idrici può essere facilmente e rapidamente rilevato e affrontato prima che raggiunga i clienti.
Il risparmio idrico previsto con una misurazione, un monitoraggio e una gestione più precisi ridurrà i costi finanziari, ambientali e sociali associati ai processi di estrazione dell'acqua.
I grandi volumi di dati attesi dalle reti idriche intelligenti possono generare molte opportunità per gli sviluppatori di app e i privati cittadini che cambieranno la traiettoria della gestione dell'acqua.
Esistono diversi componenti e metodi per i sistemi di gestione intelligente dell'acqua. Alcune delle principali tecnologie sono illustrate e descritte di seguito.
Un tubo intelligente è progettato come un'unità modulare in grado di installare sensori che consentono il monitoraggio in tempo reale e il rilevamento automatico di flusso, pressione, perdite e qualità dell'acqua, senza modificare le condizioni operative del circuito idraulico. Un attuatore è un hardware attraverso il quale i dati analizzati dai sensori vengono utilizzati per eseguire l'azione risultante del sistema idrico.
I sensori come i sensori sono alternative a basso costo con un'ampia gamma di funzionalità e versatilità. Sensori e attuatori sono spesso abbinati tra loro, ad esempio il sensore di flusso dell'acqua può essere accompagnato da un attuatore come una valvola di intercettazione per regolare il flusso dell'acqua.
I vantaggi principali sono il monitoraggio continuo della rete senza l'intervento dell'operatore locale e il basso consumo energetico del sensore wireless.
Un contatore intelligente è un dispositivo di misurazione in grado di memorizzare e trasmettere i tassi di consumo dell'acqua, il che è reso possibile dall'installazione di sensori e/o attuatori all'interno dei sistemi idrici. I vantaggi della misurazione intelligente sono l'accessibilità ai tassi di consumo a grandi distanze e l'accesso rapido ai dati in tempo reale per i clienti e le società di gestione dell'acqua.
Il GIS viene utilizzato per fornire un elenco completo dei componenti della rete e della loro posizione spaziale. Il vantaggio principale dei GIS è la rappresentazione di sistemi di dati progettati per raccogliere, archiviare, ricevere, condividere, manipolare, analizzare e presentare informazioni con riferimento geografico. I GIS sono disponibili presso fornitori come ESRI, Hexagon AB e Bentley Systems Incorporated.
Il cloud computing si riferisce alla disponibilità on-demand di risorse condivise come reti, server, storage, applicazioni e strumenti analitici facilitati da internet. I sistemi SCADA sono un'architettura di sistema di controllo che comprende computer, comunicazioni di dati in rete, interfacce grafiche, sensori e altri dispositivi correlati per la supervisione di alto livello di macchine e processi. Sono configurati per adattarsi a diversi carichi di lavoro per favorire l'ottimizzazione operativa e la gestione degli asset.
Si riferisce all'implementazione di un quadro comune per la misurazione delle prestazioni basato su una serie di indicatori rilevanti e sull'utilizzo di applicazioni, strumenti e modelli pertinenti supportati dall'acquisizione di dati generati nell'intera rete di gestione idrica intelligente. I vantaggi di questi sistemi sono l'utilizzo di strumenti esplicativi, previsionali e prescrittivi per generare fiducia e trasparenza nei processi decisionali delle parti interessate.
| BENEFICI | |
| Economici | Riduzione della bolletta dell'acqua e dei consumi energetici associati grazie alla possibilità per i clienti di accedere rapidamente alle informazioni sulla fatturazione e sull'utilizzo attraverso un portale clienti, app e contatori intelligenti (Clienti) |
| L'ottimizzazione operativa ridurrà i costi associati alle infrastrutture di servizio (perdite, furti, ecc.), al personale e alle inefficienze operative (automazione dei processi, silos di dati, ecc.) | |
| Può generare occupazione associata allo sviluppo di applicazioni basate su grandi volumi di dati prodotti. | |
| Garantisce la fornitura di acqua pulita e costante a industrie ed enti commerciali. | |
| Per l'ambiente | Prevenire la perdita di biodiversità, l'inquinamento dell'acqua e dell'aria e i danni al paesaggio legati ai progetti di estrazione dell'acqua e ai servizi di erogazione. |
| Ridurre le emissioni di gas serra legate all'erogazione dell'acqua e all'utilizzo di energia per il riscaldamento dell'acqua. | |
| Sociale | Facilita la fornitura di acqua pulita e costante, responsabile del miglioramento della qualità della vita. |
| I set di dati in tempo reale e i risultati di una rapida elaborazione di grandi serie di dati sono disponibili per i clienti, le aziende di servizi, i funzionari governativi e gli istituti di ricerca, a sostegno della trasparenza e della promozione di un processo decisionale efficace, di opportunità di ricerca rilevanti e dell'implementazione di soluzioni pratiche. |
Con l'aumento della popolazione mondiale di circa 4 volte nel XX secolo, il consumo di acqua da parte dell'uomo è aumentato di circa 5, 18 e 10 volte per uso agricolo, industriale e municipale, rispettivamente (Makarigakas, 2019). Poiché si prevede che una percentuale maggiore della popolazione mondiale vivrà in centri urbanizzati, ci sarà una necessità impellente, favorita dall'impatto dei cambiamenti climatici e dall'aumento dei tassi di inquinamento, di razionalizzare e potenziare i sistemi di gestione delle acque urbane.
Uso della tecnologia: La tecnologia è oggi largamente applicata alla distribuzione e alla regolazione di servizi, beni e risorse, in particolare nel paesaggio urbano. Le applicazioni dei sensori e le connessioni wireless sono onnipresenti nelle città, dove c'è una maggiore richiesta di fornitura tempestiva di servizi, beni e risorse.
Trasparenza: Con i grandi volumi di dati raccolti, i gruppi di cittadini chiedono maggiori informazioni sull'utilizzo delle risorse e sulle prestazioni del sistema. I sistemi di gestione intelligenti facilitano la raccolta e l'elaborazione istantanea e continua dei dati.
Forza lavoro esperta di tecnologia: Le persone che entrano a far parte della forza lavoro sono generalmente molto dipendenti e a proprio agio con la tecnologia e quindi ci si aspetta che supportino le tecnologie esistenti e sviluppino nuove pratiche.
Opportunità di ottimizzazione: l'automazione, i sistemi di monitoraggio in tempo reale e gli approcci basati sui dati e sui modelli permettono di identificare e prevedere i problemi del sistema, consentendo così una risposta immediata a potenziali danni infrastrutturali, interruzioni del servizio, contaminazione dell'acqua e altri guasti del sistema.
L'Agenda della Sostenibilità: L'Obiettivo di Sviluppo della Sostenibilità 6 si concentra sull'accessibilità all'acqua pulita e a servizi igienici adeguati per tutti. La gestione intelligente dell'acqua non è quindi solo un meccanismo di risparmio e di efficienza operativa, ma anche un percorso verso la sicurezza idrica senza compromettere l'integrità dell'ambiente.
Esistono diverse iniziative governative, sia a livello regionale che nazionale, a sostegno della gestione intelligente dell'acqua. Di seguito sono riportati alcuni esempi:
Fondi di coesione: i fondi di coesione cofinanziano opportunità di investimento ad alta intensità di capitale nelle infrastrutture idriche e aiutano gli Stati membri dell'UE a conformarsi alla legislazione sulle acque. Esistono tre diverse categorie di finanziamenti che riguardano l'efficienza idrica: "Prevenzione dei rischi", "Altre misure per preservare l'ambiente e prevenire i rischi" e "Gestione e distribuzione dell'acqua potabile" (Unione Europea, 2021).
Fondi Life+ (DG ENV): Questo programma di finanziamento fornisce supporto finanziario a progetti ambientali e di conservazione della natura in tutta l'UE.
Ministero federale tedesco dell'Istruzione e della Ricerca: Questo Ministero finanzia lo sviluppo di strumenti di pianificazione integrata per l'utilizzo sostenibile delle risorse idriche e l'adattamento delle tecnologie idriche alle diverse condizioni ambientali, sociali ed economiche.
Il mercato globale della gestione intelligente dell'acqua dovrebbe registrare un CAGR di circa il 12,5% nel periodo di previsione (2021-2026)(Morder Intelligence, 2022). Fattori come l'aumento della popolazione, la crescente urbanizzazione, l'invecchiamento delle infrastrutture e le implicazioni del cambiamento climatico sulle risorse idriche stanno guidando la crescita del mercato a livello mondiale. Ad esempio, si prevede che in futuro 480 milioni di persone in Asia dovranno affrontare la scarsità d'acqua e oltre 500 milioni vivono in aree in cui il consumo d'acqua supera di due volte le risorse idriche rinnovabili locali (MordorIntelligence, 2022).
L'introduzione di sistemi intelligenti di gestione dell'acqua è spesso limitata dalla mancanza di fondi per coprire gli elevati costi di gestione. Ciononostante, le dimensioni del mercato globale dei contatori d'acqua intelligenti erano di 1,38 miliardi di dollari nel 2018 e si prevede che raggiungeranno i 3,07 miliardi di dollari entro il 2026, con un CAGR del 10,6% nel periodo di previsione(FortuneBusiness, 2020).
La Germania è uno dei maggiori esportatori europei di tecnologie per l'acqua e le acque reflue, con un volume di esportazioni pari a 1,1 miliardi di euro nel 2018 (Germany Trade and Investment, 2019). Il mercato tedesco della gestione sostenibile dell'acqua è anche tra i più grandi d'Europa, con un valore di approvvigionamento idrico e trattamento delle acque reflue di circa 17,2 miliardi di euro all'anno (ibidem). Lo stato americano della California è una regione responsabile dell'installazione di impianti idrici intelligenti da parte dei funzionari delle città per aiutare i consumatori a migliorare la gestione del consumo di acqua grazie all'accesso ai dati di consumo reali(SmartEnergy International, 2018).
È stata prevista una crescita del 3,5% nell'adozione dei contatori intelligenti tra il 2016 e il 2022 nell'Asia-Pacifico, poiché i forti investimenti del settore privato contribuiranno ad aumentare il ritmo di penetrazione dei contatori intelligenti nella regione (SmartEnergy International, 2018). In Africa, invece, i contatori dell'acqua intelligenti sono ancora in fase embrionale.
Per i sistemi di misurazione intelligenti si possono adottare diversi modelli operativi
Commutazione automatica: prevede il retrofit di tutti i contatori domestici esistenti per trasformarli in contatori intelligenti attraverso mandati governativi.
Commutazione volontaria: questa opzione è volontaria, quindi l'adozione dei contatori intelligenti non richiede un intervento governativo.
Acqua
Nell'ambito della sua candidatura a diventare una delle 100 città resilienti Rockefeller di tutto il mondo, Glasgow ha scelto di concentrarsi sui suoi piani di resilienza ai cambiamenti climatici. Questo riguarda in particolare l'aumento delle precipitazioni e delle inondazioni, che sono le conseguenze locali del riscaldamento globale previste per la città-regione.
Acqua
Nel 2020, l'Azienda Sanitaria di Base dello Stato di San Paolo (Sabesp) ha scommesso sul futuro della sua azienda incorporando Elliot Water nella sua gestione. Sabesp è responsabile del 30% degli investimenti in servizi igienici di base effettuati in Brasile.
ICT
Acqua
La tecnologia digitale, in questo caso l'uso di sensori, determinerà il fabbisogno idrico degli alberi di Darmstadt in futuro. In questo modo, l'acqua potrà essere distribuita in modo più efficace ed efficiente e la conservazione del verde urbano sarà migliorata.
Energia
ICT
Acqua
Aria
Costruire
Il progetto propone una gestione più moderna ed efficiente di un massimo di 194 edifici e strutture comunali attraverso una piattaforma smart city in cui gli edifici sono integrati e vengono fornite tutte le informazioni su di essi come inquinamento, temperatura, umidità, consumo energetico, ecc.
Acqua
Per ottimizzare la gestione dell'irrigazione e preservare la popolazione arborea, la città di Essen ha sviluppato TreeCop, un sistema di gestione intelligente dell'irrigazione per gli alberi urbani nel 2020, insieme all'Università di Treviri.
Energia
ICT
Acqua
Altro
Le fonti di dati aperte della città di Stavanger, i dati dei sensori, i dati meteorologici e gli SCADA vengono trasmessi ed elaborati per vedere la correlazione tra le fonti di dati in tempo reale, che viene utilizzata per mantenere e identificare i miglioramenti nel sistema idrico e delle acque reflue.
Acqua
Questo caso d'uso mette in evidenza le soluzioni Smart Water di Iskraemeco, che sono state implementate nell'azienda idrica di Kranj per aumentare l'efficienza operativa e migliorare l'accuratezza dei dati.
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L'Internet delle cose (IoT) è un progresso tecnologico in costante e rapida evoluzione che mira ad aumentare la connettività delle nostre attività quotidiane. L'IoT consente di prendere decisioni più efficaci e informate grazie a una migliore analisi dei dati e a una maggiore interconnessione.
Secondo la Direttiva sul rendimento energetico degli edifici (EPBD), gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2 nell'UE.
La fornitura di energia alle famiglie, agli edifici pubblici e ai servizi rappresenta la maggior parte delle emissioni di gas serra nella maggior parte dei comuni. I sistemi di risparmio energetico comunali rappresentano soluzioni puntuali per ottimizzare il consumo energetico.
Negli ultimi 70 anni, l'intelligenza artificiale è stata un campo in rapida crescita e oggi viene applicata in una vasta gamma di applicazioni.
La raccolta intelligente dell'acqua piovana viene utilizzata per immagazzinare l'acqua piovana per qualsiasi scopo futuro, incorporando un sistema intelligente di gestione dell'acqua. La raccolta intelligente dell'acqua piovana consente di immagazzinare l'acqua in eccesso in modo più intelligente grazie all'utilizzo di tecnologie come sensori e processori di dati.