Raccolta intelligente dell'acqua piovana

Descrizione

Le prove evidenti delle tecniche utilizzate per la raccolta dell'acqua piovana risalgono a circa 4000 anni fa. Tuttavia, il concetto di raccolta dell'acqua piovana potrebbe risalire a quasi 6000 anni fa nell'antica Cina(Che-Ani et al., 2009). È evidente che la raccolta dell'acqua piovana ha fatto parte della storia e dell'identità umana. Con la modernizzazione e l'urbanizzazione massiccia, la raccolta dell'acqua piovana è diventata parte dell'identità della città. Per aumentare l'efficienza, nelle città responsabili si sta introducendo il concetto di raccolta intelligente dell'acqua piovana. Lo Smart Rainwater Harvesting si caratterizza per la raccolta di dati in tempo reale tramite sensori nelle fonti d'acqua, nelle fasi di raccolta, di stoccaggio e di applicazione (Behdazian et al., 2018). I dati vengono raccolti in un'unità di raccolta dati centralizzata dove vengono monitorati ed elaborati. I dati elaborati vengono poi utilizzati per prendere decisioni e adattarsi a circostanze specifiche.

I sistemi intelligenti di raccolta dell'acqua piovana, grazie a metodi automatizzati, possono rilasciare l'acqua piovana prima che si verifichino le precipitazioni per aumentare i livelli di capienza dell'acqua(Behdazian et al., 2018). L'obiettivo principale dei sistemi di raccolta dell'acqua piovana è quello di raccogliere e immagazzinare l'acqua piovana durante gli eventi di precipitazione per utilizzarla in applicazioni non potabili(Pradhan & Sahoo, 2019). La parte intelligente di questo concetto consiste nello sviluppo di beni comunicanti integrati con il sistema complessivo(Xu et al., 2020). Il sistema si avvale di sensori a basso costo combinati con tecnologie di comunicazione innovative. L'attenzione tecnologica consente diverse nuove possibilità per la gestione delle infrastrutture idriche urbane in un contesto di smart city. Le prestazioni del sistema sono fortemente dipendenti e interconnesse con la qualità delle previsioni meteorologiche. La quantità di precipitazioni e i modelli di precipitazioni sono integrati nella strategia di controllo per determinare rispettivamente il volume di scarico e l'orario di chiusura(Pradhan & Sahoo, 2019).

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Modello di valore

Contesto cittadino

L'attuale crescente urbanizzazione richiede più strutture e più risorse, creando uno squilibrio tra domanda e offerta. Pertanto, la gestione delle risorse e delle strutture (ad esempio, l'approvvigionamento idrico) nelle aree urbane e rurali diventa un compito impegnativo per gli urbanisti e gli enti locali. Sebbene siano state sviluppate soluzioni innovative per affrontare alcune delle sfide, ci sono ancora alcune questioni non ancora affrontate. Ad esempio, la maggior parte delle città altamente urbanizzate è sull'orlo di una grave carenza d'acqua che potrebbe aggravarsi nel prossimo futuro. Tuttavia, negli ultimi anni, i progressi tecnologici e le opportunità di gestire l'approvvigionamento e la conservazione dell'acqua da parte delle città sono aumentati grazie all'adozione di metodi intelligenti di raccolta dell'acqua piovana nei loro sistemi di gestione idrica. Secondo Judeh et al. (2022), le fasi più comuni di raccolta intelligente dell'acqua piovana utilizzate nel contesto cittadino sono le seguenti:

1. Fase di raccolta: In questa fase vengono raccolti tutti i deflussi generati dal tetto o dalla superficie.
2. Fase di stoccaggio: I deflussi raccolti vengono immagazzinati in serbatoi (per ogni famiglia) e stagni (costruiti in un luogo appropriato all'interno o nelle vicinanze del bacino urbano). L'acqua in eccesso che supera il limite di stoccaggio sarà deviata verso un corso d'acqua naturale attraverso un sistema di drenaggio o convogliata in zone a basso impatto per favorire la ricarica delle falde acquifere.
3. Fase di applicazione: In questa fase, l'acqua immagazzinata può essere utilizzata per usi potabili e non potabili come l'uso domestico, l'industria, il giardinaggio, la cura del paesaggio, ecc. Il riutilizzo dell'acqua piovana nei bacini urbani riduce il fabbisogno idrico, la quantità di deflusso superficiale, le inondazioni e gli inquinanti dovuti alle acque meteoriche.

I dati verranno raccolti in ogni fase della raccolta dell'acqua piovana e inviati a un'unità di archiviazione dati centralizzata, dove verranno memorizzati tutti i dati raccolti. In seguito, questi dati saranno utilizzati in due diverse classi per il monitoraggio:

• Accumulo rispetto al consumo e afflusso rispetto al deflusso.
• Afflusso contro deflusso e ricarica delle acque sotterranee.

Questi dati monitorati possono poi essere elaborati dall'unità di elaborazione per un'ulteriore analisi e utilizzati per ottenere risultati significativi. In seguito, si può decidere di pianificare il futuro considerando la variazione della domanda e dell'offerta nel tempo. I cambiamenti climatici e la crescita demografica dovrebbero essere incorporati nella definizione di strategie a lungo termine.

Fattori di supporto

1. Implementazione di infrastrutture ICT abilitanti, come contatori intelligenti e sensori, nei punti di raccolta dell'acqua piovana esistenti e nuovi.
2. Promuovere la standardizzazione e protocolli di comunicazione comuni e interoperabili per il coordinamento tra gli operatori di sistema.
3. Introduzione di regolamenti che impongano l'implementazione di contatori intelligenti e di infrastrutture di rete intelligenti.
4. Definizione di regole per la raccolta e la gestione dei dati
5. Introduzione di un maggior numero di punti di raccolta dell'acqua piovana per un sistema intelligente olistico e più efficiente.

Iniziative del governo

• Nelle città europee, l'implementazione di sistemi di gestione intelligente dell'acqua a livello locale è supportata da numerose iniziative a livello europeo e nazionale. I progetti incentrati sulle reti intelligenti, sull'efficienza energetica, sulla gestione intelligente delle reti e sulla gestione dell'acqua beneficiano di opportunità di finanziamento sia nazionali che europee.
• A livello europeo, le iniziative e la ricerca sui sistemi idrici intelligenti, categoria in cui rientra la raccolta intelligente dell'acqua piovana, sono finanziate dal Synergy Grant del Consiglio Europeo della Ricerca. Questa sovvenzione ha stanziato un totale di 11 milioni di dollari per la ricerca sui sistemi idrici intelligenti.
• Considerando che il sistema di raccolta intelligente dell'acqua piovana riduce la possibilità di disastri naturali (siccità e inondazioni), il sistema beneficia anche di opportunità di finanziamento per la gestione del rischio di disastri nell'ambito della politica di coesione dell'UE.

Mappatura degli stakeholder

Potenziale di mercato

Il mercato della raccolta intelligente dell'acqua piovana ha superato i 296 milioni di dollari nel 2021 e crescerà a un tasso annuo del 4% tra il 2021 e il 2027(Oberarscher et al., 2019). La crescente scarsità d'acqua, unita all'aumento della popolazione in tutto il mondo, stimolerà la domanda del mercato. L'aumento del consumo di acqua in agricoltura potrebbe inoltre favorire l'espansione del mercato della raccolta intelligente dell'acqua piovana. Si prevede che il mercato della raccolta intelligente dell'acqua piovana raggiungerà i 328 milioni di dollari entro il 2027.

I governi di tutti i Paesi hanno iniziato a implementare politiche di RWH per incoraggiare la conservazione dell'acqua. Alcuni Paesi hanno imposto che le nuove costruzioni includano sistemi intelligenti di raccolta dell'acqua piovana, come gli Stati Uniti e l'Australia(Pradhan & Sahoo, 2019).

I principali operatori del mercato includono GRAF Group, Kingspan Group, Heritage Tanks, Watts Water Technologies, Inc., Innovative Water Solutions LLC, Stormsaver, Water Field Technologies Pvt. Ltd., HarvestRain, WISY AG, D&D Ecotech Services, Rainharvesting Systems Ltd. e Climate, Inc. Questi operatori si concentrano costantemente sull'ampliamento del loro portafoglio prodotti e sull'offerta di prodotti innovativi.

I clienti variano a seconda della scala di applicazione. Tuttavia, sono soprattutto le città e le regioni a investire nella raccolta intelligente dell'acqua piovana.

Struttura dei costi

Modelli operativi