Gestione ed efficientamento delle reti idriche mediante il recupero energetico diffuso

Dott. Ing. Francesco Costanzo PhD Ingegneria Idraulica per l’Ambiente e il Territorio Dipartimento di Ingegneria Civile Università della Calabria	Prof. Ing. Attilio Fiorini Morosini Ricercatore Dipartimento di Ingegneria Civile Università della Calabria
	Dott. Ing. Olga Caruso Dottoranda in Ingegneria Civile e Industriale Dipartimento di Ingegneria Civile Università della Calabria

La gestione integrata delle reti di distribuzione idrica deve sempre più essere finalizzata all’uso sostenibile delle risorse, all’ottimizzazione delle condizioni di servizio, al monitoraggio e controllo della qualità dell’acqua. Parallelamente, la gestione delle reti deve considerare il tema dei consumi energetici legati all’uso della risorsa idrica; in questo senso, maggiori sforzi devono essere finalizzati all’ottimizzazione energetica, assicurando non solo qualità, continuità e sicurezza del servizio con il contemporaneo contenimento dei costi ma anche una riduzione dell’impatto ambientale, conseguente ad una gestione più efficace delle risorse e alla riduzione delle perdite idriche, degli oneri energetici, dell’impatto sui corpi idrici ricettori.Ulteriori problematiche derivano dalla condizione dei sistemi idrici, che ormai risultano in molti casi obsoleti e gli enti gestori devono effettuare con continuità interventi di manutenzione e di ricerca delle perdite al fine di contenere sia la formazione delle rotture, sia l’entità dei volumi d’acqua persi. Per quanto concerne le problematiche specifiche di gestione, in letteratura ed in commercio sono disponibili numerosi modelli matematici di supporto:

1) Modelli per la simulazione quali-quantitativa;
2) Modelli per la gestione delle risorse idriche superficiali;
3) Modelli per la simulazione di un sistema acquedottistico complesso.

In molti casi, però, i modelli utilizzati non rispecchiano esattamente la realtà, vanno applicate ad essi tecniche di calibrazione che permettono di risolvere tale problema.

Per quanto concerne il problema dell’efficientamento, varie soluzioni legate alla sostituzione delle condotte ovvero alla massimizzazione dell’affidabilità con modelli singolo o multi-obiettivo.

Ulteriori modelli riguardano l’ottimizzazione per il posizionamento e la regolazione di valvole riduttrici di pressione per minimizzare le perdite idriche in acquedotto [1,2]. Il controllo attivo delle pressioni può essere utilmente integrato dal recupero energetico, infatti, possono essere utilizzate turbine a reazione o pompe “inverse” (PAT – Pumps As Turbines) al posto di semplici valvole di riduzione della pressione (PRV – Pressure Reducing Valves) [3,4].

In questo articolo si propone una metodologia basata su tecniche di calibrazione per risolvere il problema del posizionamento delle PAT all’interno di reti di distribuzione. Una applicazione ad un caso di studio completa la memoria.

Bibliografia essenziale

[1] Jowitt, P. W., & Xu, C. (1990). Optimal valve control in water-distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management, 116(4), 455-472.
[2] Reis, L. F. R., Porto, R. M., & Chaudhry, F. H. (1997). Optimal location of control valves in pipe networks by genetic algorithm. Journal of Water Resources Planning and Management, 123(6), 317-326.
[3] Artina, S., Naldi, G., Marchi, A., Bragalli, C., Lenzi, C., & Liserra, T. (2008). Dal controllo della pressione al recupero energetico nei sistemi di distribuzione idrica. In Proceedings of the XXXI Italian National Hydraulic Congress, Perugia (Italy).
[4] Fontana, N., Giugni, M., & Portolano, D. (2011). Losses reduction and energy production in water-distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management, 138(3), 237-244.