Il teleriscaldamento di Cremona
AEM Gestioni gestisce alcuni servizi pubblici per conto del comune di Cremona, come distribuzione dell’energia elettrica, illuminazione pubblica, raccolta e smaltimento rifiuti e produzione e distribuzione calore tramite rete di teleriscaldamento. Per quanto riguarda la produzione di calore e la sua distribuzione, la società a partire dalla metà degli anni ’80, ha realizzato un sistema la cui rete principale oggi raggiunge la lunghezza complessiva di 57 km di doppio tubo, alla quale sono allacciati circa 600 edifici fra pubblici e privati, interessanti circa 35.000 abitanti equivalenti. La produzione del calore immesso in rete avviene utilizzando le sinergie offerte dal territorio, fra le quali: un impianto a ciclo combinato (turbina a gas e vapore) cogenerativo (produzione di energia elettrica e calore) alimentato a gas metano (fig.1), il termovalorizzatore dei rifiuti (fig.2) e dal 2013 un impianto alimentato a biomasse legnose. Centrali integrative poste lungo la rete ed alimentate a gas metano permettono di soddisfare le esigenze dei clienti nei momenti di maggiore necessità e garantire la riserva (fig.4).
La centrale di cogenerazione turbogas (fig.3) ha anche la funzione di “master” del sistema produttivo e distributivo (pressurizzare e trattare l’acqua che verrà immessa in rete) e possiede inoltre dei serbatoi di accumulo sia per sopperire ai picchi di richiesta di calore da parte dell’utenza sia per pianificare le produzioni.
Le centrali produttive sono tutte interconnesse tra loro dalle condotte in acciaio della rete, sviluppata secondo uno schema a discreta magliatura, di diametro variabile in base alle dimensioni della zona di asservimento (da 400 mm a 80 mm diametro massimo nelle adiacenze dell’utenza). In particolare lo sviluppo delle tubazioni si diramano da una dorsale principale a forma ellitica (come lo sviluppo della città) posata strategicamente nelle vie fra il centro e la periferia.
La rete del teleriscaldamento (fig.5) è composta da una doppia tubazione di acciaio precoibentato per il ricircolo dell’acqua trattata ed additivata fra centrali ed edifici allacciati: una per il percorso di andata con temperatura dell’acqua da 100 – 108 °C (in relazione alla stagione) e pressione di 12 bar (testata per sopportare 16 bar) ed una per il ritorno in centrale (dopo la cessione calore ai clienti tramite scambiatori) e alla temperatura pari a 60 – 65 °C.
L’allaccio all’utenza viene effettuato direttamente da derivazioni dalle condotte principali fino ad uno scambiatore termico, all’interno di una sottocentrale di proprietà dell’utilizzatore (fig.6). Giunti dielettrici separano elettricamente la rete dall’impiantistica dei clienti, al fine di evitare interferenze dannose alla rete stessa. Sono allacciate 600 sottocentrali al servizio delle utenze.
La rete dispone poi di opere accessorie quali sfiati e valvole di controllo dei dreni. È presente inoltre un sistema di telecontrollo delle perdite, composto da due cavi elettrici solidali alle condutture, sensibili alla presenza di acqua, sezionabili in apposite cabine di controllo qualora si voglia localizzare con precisione il punto che ha generato l’allarme pervenuto alle due centrali principali.
Il sottosuolo di Cremona
Anche in una città di modeste dimensioni come Cremona, la gestione del sottosuolo è complessa e articolata e necessita di strumenti adeguati. La posa delle reti e degli allacci alle utenze durante un cantiere di rifacimento delle reti tecnologiche deve essere attentamente progettata e realizzata.
La figura 7 mostra un esempio di ottimizzazione dello spazio al di sotto di una strada del centro cittadino.
Di norma, i cavi elettrici e le fibra ottica sono posati ai due lati della strada. Di fianco ad essi vi sono le tubazioni di distribuzione dell’acqua potabile e del gas metano. In centro strada sono posizionate le fognature nere e meteoriche insieme con la doppia rete del teleriscaldamento.
Il rifacimento degli allacci e il posizionamento delle caditoie devono essere previsti con il maggior dettaglio possibile in fase di progetto, onde evitare di non riuscire poi a trovare fisicamente lo spazio per realizzarli. Infine, il risanamento dei sottofondi è di fondamentale importanza per il futuro corretto esercizio delle reti. Da qui la necessità di razionalizzare lo spazio, per cui diventa essenziale l’ottima conoscenza dei sottoservizi presenti nel sottosuolo.
Al fine di poter gestire sia i cantieri che la manutenzione dei sottoservizi, AEM Gestioni ha creato un sistema informativo di dati geospaziali che include tutti i sottoservizi del comune di Cremona: acquedotto, energia elettrica, fognatura e canali, gas metano, illuminazione pubblica, teleriscaldamento. A questi si sono aggiunti poi altri servizi pubblici, quali nettezza urbana, servizio neve, manutenzione strade e segnaletica.
Il sistema GIS di Cremona
Attualmente la piattaforma GIS utilizzata da AEM Gestioni si basa sulla tecnologia Bentley, tramite cui nel 2004 ha sviluppato un modello dati dettagliato per ogni singola rete tecnologica. L’applicativo utilizzato è Microstation Geographics, che consiste in un sistema CAD dotato di funzionalità geospaziali, insieme a ProjectWise Explorer, programma che permette di navigare all’interno del file system.
Quando AEM adottò tale tecnologia vi furono alcuni benefici concreti: la società aveva per la prima volta un’unica piattaforma GIS per tutti i servizi gestiti. Si trattava inoltre di un prodotto personalizzato, quindi adatto agli operatori, ed era possibile ricevere dati da più fonti. Il prodotto al tempo era molto innovativo e ha rappresentato il primo passo dall’informazione cartacea o in CAD semplice ad un sistema informativo territoriale per le reti.
Il sistema necessita però di ProjectWise per la gestione dei dati e vi sono due ambienti separati per la fase di inserimento e di analisi. Inoltre, l’utente deve bloccare un’intera area a livello del file per poter effettuare l’editing, non permettendo l’accesso per consultazione da parte di altri utenti, e l’esportazione per file di grosse dimensioni è molto lenta, costringendo l’operatore a lunghi tempi di attesa.
Infine, essendo totalmente basato sulla programmazione, si presenta in modo pesante il problema degli aggiornamenti delle versioni del software.
Per tali ragioni, partendo dalla rete del teleriscaldamento, AEM Gestioni ha deciso di adottare una nuova tecnologia basata su Bentley SisNet, un sistema GIS specifico per le multi-utilities che permette di inserire, visualizzare, interrogare e analizzare le reti. L’aspettativa da parte di AEM era essenzialmente quella di migliorare le prestazioni attuali. Pertanto si sono definiti i seguenti obiettivi:
- creare un modello dati del teleriscaldamento utilizzabile dagli operatori (al momento incompleto)
- avere un centro di modellazione dati completamente configurabile
- gestire i processi interni in modo più efficiente
- utilizzare un unico archivio dati
- fornire supporto alle decisioni degli operatori
- pubblicare i dati attraverso internet.
La doppia sfida lanciata dall’adozione di SisNet è stata di poter utilizzare funzionalità standard per le reti già presenti all’interno della piattaforma e, allo stesso tempo, definire un modello dati personalizzato per il teleriscaldamento. In tal modo, da un lato si sarebbe superato il problema dell’aggiornamento delle versioni del software, dall’altro si sarebbe ottenuto un enorme risparmio di tempo nelle operazioni quotidiane. Altro importante obiettivo era riuscire a mantenere lo stesso database su cui attualmente si appoggia Microstation Geographics e poter ottenere a video una rappresentazione esatta delle informazioni che si vogliono stampare.
Infine, l’implementazione del teleriscaldamento sarebbe stata l’occasione per provare l’efficacia della tecnologia e poterne valutare la futura estensione all’intero sistema GIS di AEM.
L’architettura del sistema
Come mostrato in figura 8, l’architettura del sistema consiste in un server GIS di SisNet, basato su data base Oracle, collegato al web server e ricevente i dati inseriti dagli operatori (rilievi sul campo o aggiornamenti). Il SisNet server fornisce gli strumenti sia per l’editing, attraverso la tecnologia Bentley SisNet, il programma CAD Microstation e Oracle Client, sia per l’analisi sempre all’interno dello stesso ambiente, ancora una volta utilizzando Bentley SisNet e Oracle Client.
Il web server riceve e pubblica i dati provenienti dal SisNet server e permette agli utenti di accedere alla rete ed effettuare estrazioni di dati. Il web server è inoltre in grado di trasferire direttamente sul SisNet server le eventuali modifiche alla rete apportate sul campo.
La realizzazione del progetto si è quindi basata sulla combinazione delle funzionalità standard presenti in SisNet e la creazione di un modello dati definito da AEM, usando strumenti di configurazione integrati nel sistema e lasciando la possibilità all’utente di modificare o aggiungere informazioni relative ad un elemento presente nel modello dati stesso. Tutti i componenti sono documentati all’interno di un report html, che fornisce ogni tipo di informazione, come la classe, il tipo di oggetto, gli attributi, le relazioni topologiche, le regole di posizionamento, le liste di dominio, etc.
SisNet è stato inoltre integrato nell’applicativo web già esistente per tutte le atre reti (Bentley GeoWeb Publisher).
L’implementazione di Bentley SisNet per il teleriscaldamento
Le principali caratteristiche di configurazione del sistema sono:
- creazione di 17 oggetti personalizzati, comprensivi di rappresentazione grafica e relazioni (fig.9)
- inserimento di 52 km di rete bifilare per trasporto e distribuzione e 268 sottostazioni (fig.10)
- accesso al data base basato sul profilo utente sia per visualizzazione che per inserimento (fig.11)
- cartografia di base proveniente dal Sistema Informativo Territoriale del comune di Cremona
- queries tematiche interne al sistema basate su informazioni sia spaziali che relative ad attributi
- risultati della ricerca visualizzati sulla mappa o salvati in diversi formati,
- stampa a scala reale con layout creati da AEM che combinano dettagli e altre informazioni
- accesso facilitato alla rete da parte di qualsiasi utente tramite interfaccia web (fig.12).
Conclusioni
La nuova soluzione GIS adottata da AEM Gestioni per il teleriscaldamento ha portato parecchi vantaggi nelle attività connesse all’esercizio della rete.
I principali benefici riscontrati con l’adozione della tecnologia Bentley SisNet che hanno avuto un impatto sulle prestazioni generali si possono così riassumere:
- la fase di inserimento dati con modalità multi-utente ha permesso un accesso alle informazioni senza soluzione di continuità, grazie al blocco del singolo record nella sessione di lavoro
- un minor impiego di memoria per le modifiche al database ha consentito una fase di posting più snella e di conseguenza ha reso molto più veloci le attività quotidiane degli operatori
- strumenti di query e reportistica integrati hanno reso più agevole l’analisi, effettuata nello stesso ambiente in cui viene effettuato l’inserimento dei dati
- l’interfaccia grafica immediata e l’utilizzo del precedente know-how di Microstation ha reso più veloce la formazione e l’utilizzo della nuova piattaforma
- l’integrazione con l’attuale applicativo web è stata molto semplice e ha permesso raggiungere qualsiasi tipo di utente
- le precedenti licenze già acquistate sono state riconvertite per l’utilizzo di SisNet.
La nuova soluzione ha quindi valorizzato le funzionalità già esistenti, consentendo di ottimizzare la gestione della rete e i flussi di lavoro e risparmiare tempo nelle operazioni giornaliere.
L’investimento nella precedente tecnologia Bentley è stato capitalizzato, elevando le prestazioni generali e migliorando la stabilità del sistema grazie agli strumenti standard presenti.
di Sara Fertonani
S.Fertonani@padaniaacquegestione.it
Laureata in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio presso l’Università degli Studi di Pavia, dal 2003 al 2012 ha lavorato nell’ufficio tecnico di A.E.M Gestioni s.r.l., l’azienda multiutility del Comune di Cremona che gestisce le reti ad altri servizi comunali. Attualmente lavora nell’ufficio tecnico di Padania Acque Gestione S.p.A., società di gestione del ciclo idrico integrato. Si occupa di progettazione idraulica, di verifica di funzionalità di impianti di depurazione e di rilievi della rete fognaria e restituzione all’interno della piattaforma GIS, ed in generale di tutto quanto concerne l’ambiente ed il territorio. Svolge attività di coordinamento con il Comune di Cremona per quanto riguarda la pianificazione urbanistica relativamente al potenziamento delle reti, l’interoperabilità dei sistemi informativi per la gestione dei sottoservizi, l’utilizzo del DB cartografico per l’implementazione di modelli matematici di simulazione del rischio idraulico urbano.
