Perdite idriche e certificati bianchi: caso studio Aqa. L’efficienza operativa come risposta al fabbisogno del territorio - Macro indicatore M1

Ing. Michele Zaghini
Perdite idriche e certificati bianchi:
SI PUO'
Mantova, 28 marzo 2019

IWS – ITALIAN WATER TOUR – APERITIVO TECNOLOGICO
Ciclo di seminari su Macro indicatori di qualità tecnica, buone pratiche, opportunità di R&S
LA RETE DI CASTIGLIONE DELLE STIVIERE
 5 serbatoi
 9 pozzi
 11 pompe
 più di 1600 rami
 più di 500 valvole
 Lunghezza rete = 150 km
 24000 abitanti
 11000 utenze
 Immesso: circa 3,1 mil.m3/a
 Fatturato: circa 2,0 mil.m3/a
I DATI PRINCIPALI

GLI ELEMENTI CRITICI
 Rete quasi totalmente interconnessa che si estende in
aree a quote comprese tra 70 e 190 m s.m.
 Pressioni elevate >10-11 bar in zone con quota inferiore
 Perdite elevate, principalmente connesse alla pressione
elevata
 Frequenza di rotture elevata, sia sulle tubazioni che
sulle prese
 Scarsa efficienza dei gruppi di pompaggio
Elevati costi operativi
ENERGIA
350’000 Euro/anno
ACQUA NON FATTURATA
> 100’000 Euro/anno
LA RETE DI CASTIGLIONE DELLE STIVIERE
Attraverso metodologie e tecnologie avanzate (analisi modellistica, ricerca perdite, gestione della pressione,
distrettualizzazione ecc.) ridurre le perdite e migliorare la gestione della rete idrica del Comune di Castiglione
delle Stiviere acquisito nel febbraio 2016.
GLI OBIETTIVI

OBIETTIVI DEL PROGETTO
• Calcolare perdite e miglioramenti possibili,
realizzare un modello di simulazione della rete
utilizzabile quale strumento di migliore gestione
della rete.
• Individuare e progettare gli interventi prioritari
funzionali ad una migliore gestione della rete, al
miglioramento del servizio ed in particolare ad
una più efficace gestione delle perdite, delle
pressioni e dell’energia.
• Presentare al GSE un progetto organico di
efficientamento energetico del sistema idrico al
fine dell’ottenimento dei certificati bianchi.

 Calcolo del bilancio idrico IWA e degli indicatori di performance nella
gestione delle perdite
 Analisi dei dati di portata e pressione con il metodo della Portata
Minima Notturna (MNF)
 Calcolo dei benefici ottenibili con la gestione della pressione, la
distrettualizzazione e la ricerca perdite
 Costruzione modello numerico in MIKE URBAN
 Calibrazione del modello – estate 2016
 Validazione del modello – inverno 2017
 Progettazione dei distretti e delle zone di pressione in cui suddividere
il sistema idrico
 Definizione degli interventi progettuali necessari per la
distrettualizzazione, attuabili a breve termine
DESCRIZIONE DELLE ATTIVITA’
Volume
Immesso
in Rete
System
Input
Volume
Consumi
Autorizzati
Revenue
Water
Acqua
Non
Fatturata
Non
Revenue
Water
Consumi
Autorizzati
Fatturati
Consumi
Autorizzati
Non Fatturati
Perdite
Apparenti
Perdite
Reali
Perdite
Idriche
Consumo Fatturato Misurato
Consumo Non Fatturato Non Misurato
Consumo Non Autorizzato
Imprecisione dei Contatori Clienti
Perdite nella Rete di Trasporto
e di Distribuzione
Consumo Fatturato Non Misurato
Consumo Non Fatturato Misurato
Perdite dalle Prese d’Utenza
fino al Contatore
Perdite e Sfiori dai Serbatoi

Acqua non fatturata:
1.141.100 mc/anno pari al
36% dell’immesso in rete
Perdite reali:
970.000 mc/anno pari a
441 litri/presa/giorno
Pressioni: elevate comprese tra 15 e 100 m con P
media ~ 65m
Consumi energetici: elevati pari a 0.78 kWh/mc
ANALISI DELLE PERDITE CON METODOLOGIA IWA – in collaborazione con Ing. Marco Fantozzi
Calcolo del Bilancio Idrico IWA
Performance nella gestione delle perdite reali
secondo l’IWA e la classificazione WBTI (World
Bank Training Institute) ILI: 5 (classe C)
AqA Zona 95% CLs
160,00 1,0%
6000 1,0%
37,5 1,4%
4 5,0%
24 5,1%
64,9 5,0%
Inizio Fine Giorni
######## ####### 365
Megalitri 95% CLs Varianza
3168,0 1,0% 261,25
0,0 0,0% 0,00
3168,0 1,0% 261,25
Consumi Autorizzati Fatturati 2026,9 1,0% 106,94
Consumi Autorizzati Fatturati 0,0 0,0% 0,00
1141,1 3,3% 368,19
Consumi autorizzati Non fatturati 0,50% di CAFM 10,1 50,0% 6,68
Consumi non autorizzati (sottrati) 0,20% di CAFM 4,1 50,0% 1,07
8,00% di CAFM 162,2 25,0% 427,77
166,2 24,4% 428,84
964,8 5,8% 803,72
2643,2 5,8%
441 5,8%
16,5 5,8%
30,5% 5,8%
537,0 5,1%
4,9 7,7%
ACQUA NON FATTURATA
Numero totale delle prese Nt
Lunghezza media della presa tra il
limite di proprietà e il contatore
Misurati (CAFM)
Non Misurati
PERDITE REALI, dal Bilancio Idrico
'Top-down'
Sottoregistrazione dei contatori
% di VIS
km
Volume Consegnato ad altri sistemi (VC=A08)
Volume Ingresso in Distibuzione (VIS=A06+A07-A08))
Lunghezza delle Rete L
Densità di prese
Pressione media
Ml nel periodo
m3/giorno
Litri/presa/giorno
m3/km rete/giorno
PERDITE APPARENTI
VOLUMI BILANCIO IDRICO
Castiglione d. Stiviere
per km rete
km
metri/presa
metri
Volume Immesso in Rete (VIR=A06+A07)
PERDITE REALI INEVITABILI (UARL) E INFRASTRUCTURE LEAKAGE INDEX (ILI)
Unavoidable Annual Real Losses UARL m3/giorno
Infrastructure Leakage Index ILI
Possibilità di migliorare la gestione delle perdite e ridurre i consumi energetici

ANALISI PORTATE NOTTURNE
13 settembre 2016 21 febbraio 2017
Giorno di massimo consumo estivo
Giorno di tipico consumo invernale
Portata Minima Notturna Invernale = 60 l/s
Portata Minima Notturna Estiva = 110 l/s
Forte aumento dei consumi estivi dovuti all’irrigazione per cui l’analisi della portata notturna deve essere eseguita fuori dal periodo estivo
Analisi delle componenti della portata notturna
Perdite Occulte Stimate AUL = 178,79
Perdita Inevitabile di Sottofondo UBL = 16,99
Uso Notturno Eccezionale Stimato dei Clienti= 0,00
Uso Notturno Stimato dei Clienti = 20,23
Nota Informativa: Sebbene la maggior parte delle Zone con meno di 2500 prese di utenza sono troppo piccole per un calcolo affidabile delle Perdite Reali
Inevitabili (UARL), lo UARL viene ugualmente calcolato in modo da poter calcolare una stima 'Istantanea' dell'Indice di Perdita dell'Infrastruttura (ILI). (Vedi
Rif 1 per informazioni sulle origini di UARL e di ILI). Questo 'ILI' verrà usato per facilitare la stima dell'esponente FAVAD N1 (nel Worksheet 'N1Stima').
L'esponente FAVAD N1 viene poi usato nel calcolo del Fattore Notte-Giorno NDF (vedi i Worksheet 'NDFInfo' e 'NDFCalc'). Quando la Perdita Notturna in
mc/ora viene moltiplicata per il Fattore Notte-Giorno in ore/giorno, il numero risultante è la stima 'bottom-up' delle Perdite Reali sulla rete e sulle prese
fino ai contatori dei clienti. Questo dato può essere confrontato con la stima 'Top-down' delle Perdite Reali dal Bilancio Idrico (vedi il Worksheet 'Bilancio
Idrico').
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
1
mc/ora
Perdite Occulte Stimate AUL =
Perdita Inevitabile di Sottofondo UBL =
Uso Notturno Eccezionale Stimato dei Clienti=
Uso Notturno Stimato dei Clienti =
Portata di Perdita = ~ 50 l/s
Portata relativa alla Perdita di sottofondo ed ai
Consumi legittimi notturni

Attività :
• analisi di diverse possibili configurazioni della rete;
• individuazione gli interventi progettuali necessari;
• valutazione degli effetti degli interventi in termine di riduzione delle pressioni, riduzione
delle perdite e ottimizzazione energetica.
MODELLAZIONE DELLA RETE - in collaborazione con DHI (Ing. Davide Persi)

SCHEMA DELLE
RETE IN MIKE
URBAN

Generazione shape file puntuale
per la geo-referenzazione delle
utenze e la definizione della
distribuzione spaziale dei consumi
GEOREFERENZAZIONE E AGGREGAZIONE UTENZE

Calibrazione del modello in riferimento al giorno di massimo consumo
Verifica del modello su:
- portate e pressioni in uscita dai pozzi (Qmax pompata, fasi accensione e spegnimento);
- livelli dei serbatoi (alternanza fasi di carica e svuotamento);
- pressioni a monte e valle della valvola riduttrice di pressione;
CALIBRAZIONE: SCENARIO ESTIVO

Calibrazione del modello: scenario estivo
CALIBRAZIONE: SCENARIO ESTIVO

Necessità di validare il modello con la rete in condizioni di servizio diverse da quelle di calibrazione:
scenario del 21 febbraio 2017
VALIDAZIONE: SCENARIO INVERNALE

Pressione
giornaliera media:
circa 64 metri
PRESSIONI DI ESERCIZIO ATTUALI

CREAZIONE DI 12 AREE A PRESSIONE OMOGENEA:
• Fossadone (34 km rete, quota media 95 m s.m.);
• Castello (19 km rete, quota media 100 m s.m.);
• Nenni (16 km rete, quota media 110 m s.m.);
• Palazzina (6 km rete, quota media 128 m s.m.);
• Fichetto (14 km rete, quota media 124 m s.m.);
• Gozzolina (11 km rete, quota media 70 m s.m.);
• Mazzini (14 km rete, quota media 107 m s.m.);
• Fontane (5 km rete, quota media 122 m s.m.;
• Belvedere (11 km rete, quota media 144 m s.m.);
• Grole Bassa (6 km rete, quota media 110 m s.m);
• Grole Alta (9 km rete, quota media 128 m s.m.;
• Belvedere Alta (3 km rete, quota media 161 m s.m).
SCENARIO PROGETTUALE: DISTRETTUALIZZAZIONE

Nuovo schema
della rete
Interventi previsti
(validati tramite specifica analisi modellistica):
• determinazione di 12 aree e chiusura dei distretti a meno dei punti di ingresso/uscita
• installazione dei misuratori di portata a chiusura dei distretti;
• installazione di 8 valvole di riduzione e controllo della pressione;
• sostituzione delle tubazioni non idonee;
• realizzazione di nuovi tubi di collegamento;
• installazione di inverter su alcune pompe;
• installazione di nuove pompe;
• esecuzione della ricerca perdite in modo
economico in base al livello di perdita dei
singoli distretti;
• monitoraggio continuo di portata e pressione
di tutti i distretti.

Elenco degli Interventi previsti

PRESSIONE MEDIA
GIORNALIERA PASSA DA
6 BAR A 4 BAR
RIDUZIONE
COMPLESSIVA DEI
VOLUMI DI PERDITA PARI
A 300’000 MC/Anno
SCENARIO PROGETTUALE: RISULTATI

SCENARIO PROGETTUALE: RISULTATI
DISTRETTO
FOSSADONE
Pre-intervento:
pressione media di 7 bar
Post-intervento:
pressione media di 4 bar
DISTRETTO
FOSSADONE

• Riduzione della portata delle perdite esistenti = circa 31%
Risparmio equivalente: 35.000 Euro/anno
• Riduzione dei costi energetici = circa 16,1%
Risparmio equivalente: 50.000 Euro/anno
Risparmio totale: 85.000 Euro/anno
ANALISI DEI BENEFICI

CERTIFICATI BIANCHI – in collaborazione con EGO POWER (Ing. Luigi Parodi)
Per valorizzare maggiormente il PROGETTO DI OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA DELLA RETE IDRICA DEL COMUNE DI CASTIGLIONE
DELLE STIVIERE si è operato per l’ottenimento dei titoli di efficienza energetica (certificati bianchi).
Per un simile progetto, il riconoscimento dei certificati bianchi si configura come un progetto a consuntivo da presentare al GSE (PPPM –
Proposta di progetto e programma di misura) per determinare le modalità di consuntivazione dei risparmi ottenuti a fine intervento e per gli
anni successivi.
Attività intraprese:
•Analisi preliminare dell’intervento e del sistema di monitoraggio:
Raccolta, analisi ed elaborazione dei dati riguardanti l’intervento in oggetto;
Valutazione preliminare della strumentazione di misura presente, dedicata al monitoraggio dei parametri energetici coinvolti
nell’intervento, ed identificazione degli eventuali gruppi di misura mancanti necessari alla corretta consuntivazione dei risparmi ottenuti
grazie alla realizzazione dell’intervento stesso;
Individuazione delle eventuali modalità di ottenimento dei TEE per l’intervento in oggetto.
•Stesure e presentazione della PPPM:
Identificazione e stesura del progetto a consuntivo, con individuazione della baseline e degli algoritmi di misura del risparmio;
Individuazione delle procedure interne per la gestione del progetto secondo quanto disposto dalle Linee Guida in Allegato alla Delibera
AEEG EEN 9/11 e successive modifiche e integrazioni;
Presentazione della “Proposta di Progetto e di Programma di Misura” (di seguito: PPPM) al GSE e gestione delle eventuali richieste di
integrazione e/o chiarimento .
•PROGETTO APPROVATO DAL GSE IN DATA 18/04/2018

Beneficio totale in 10 anni = circa 360.000 Euro
Tempo previsto di rientro dell’investimento = 6 anni
Costo complessivo dell’intervento: circa 650.000 Euro, di cui:
• 500.000 Euro: costo di realizzazione degli interventi;
• 75.000 Euro: costo del personale di TEA coinvolto;
• 75.000 Euro: costo del progetto
COSTO INTERVENTI E RITORNO DELL’INVESTIMENTO
Riconoscimento previsto di CERTIFICATI BIANCHI proporzionali al valore della parte migliorativa: 80
titoli/anno per 10 anni
Valore titoli al giugno 2017 = circa 200 Euro/cad
Importo titoli totale in 10 anni = 160.000 Euro
Risparmio totale in 10 anni = 850.000 Euro
Costo totale = 650.000 EuroA
B1
B2
B1+B2-A
Nota: In questi calcoli non sono stati cautelativamente considerati i benefici connessi alla riduzione della
frequenza delle rotture conseguente alla riduzione della pressione.

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