In Italia la transizione digitale del servizio idrico è ancora agli inizi. La digitalizzazione è presente negli interventi di distrettualizzazione e misurazione dei volumi di processo, ma ancora poco diffusa nella misurazione del consumo finale d’utenza. Nei prossimi anni le sue potenzialità vanno chiaramente nella direzione di una infrastruttura più resiliente, in grado di adattarsi agli effetti del cambiamento climatico e di coadiuvare un uso più razionale della risorsa idrica. Sebbene si tratti di strumenti rivoluzionari nella gestione dell’acquedotto è necessaria una strategia per il loro sviluppo che deve essere accompagnata dalla formazione del capitale umano e da una riorganizzazione delle aziende. È necessaria, dunque, anche una transizione gestionale che accompagni la transizione digitale.

La transizione digitale e le sue applicazioni nei sistemi acquedottistici

Le tecnologie digitali sono sempre più diffuse e pervasive nella società odierna, in ambiti che vanno dal settore produttivo alla quotidianità, fino al ripensamento delle nostre città, nell’ottica di quelle che sono definite smart cities. Com’è noto, si sta prospettando una vera e propria transizione digitale: con la rivisitazione dei processi, ripensando i servizi proprio sulla base di tecnologie digitali, al fine di incrementarne efficacia ed efficienza. Anche quando si tratta di idrico.
La digitalizzazione permette infatti di affrontare le nuove prospettive del servizio idrico in maniera più consapevole e con strumenti più sofisticati di gestione: dalle fasi di captazione e potabilizzazione, attraverso la distribuzione e fino al consumo finale, la trasformazione digitale permette di offrire un supporto alle decisioni afferenti all’azione tecnica, ma implica al contempo un investimento in capitale umano.
Le tecnologie digitali sono, inoltre, efficaci nell’incrementare sia la resilienza sia l’efficienza delle operazioni fondamentali delle utility idriche. Infatti, esse sono alleate nelle riposte alle sfide del cambiamento climatico e alla tutela della risorsa, in termini di disponibilità della risorsa e di crescente domanda di acqua, permettendo un migliore monitoraggio e gestione dei volumi di processo e di utenza, la programmazione predittiva di manutenzioni e interventi, la responsabilizzazione del consumo, ma anche il controllo della qualità dell’acqua e degli inquinanti che ne minacciano la salubrità. Le analisi di costo-beneficio sottolineano che la digitalizzazione non è solo mera innovazione, piuttosto parte essenziale di un nuovo paradigma di servizio fatto di informazione al cliente e tutela dell’ambiente.
In ogni caso, alla base della digitalizzazione odierna c’è sempre l’uomo che ha sviluppato le teorie, i paradigmi e i concetti che hanno generato le strategie, i metodi e gli algoritmi.

Modellazione idraulica avanzata per il supporto della transizione digitale

La digitalizzazione interessa vari aspetti dei sistemi acquedottistici, dall’utilizzo del gemello digitale per la modellizzazione e per il monitoraggio, ai sensori e misuratori smart utili per la calibrazione del modello e la rendicontazione dei volumi consumati dall’utenza.
In conseguenza degli sviluppi tecnologici della transizione digitale negli anni Novanta, i sistemi di adduzione sono già oggetto di telecontrollo attraverso sistemi di monitoraggio e dispositivi idraulici controllati in remoto data l’estensione spaziale di tali infrastrutture. Al contrario, la digitalizzazione dei sistemi di distribuzione è ancora un processo in divenire: Enti di governo d’ambito e gestori, al fine di efficientare e supportare il proprio processo decisionale e le loro attività, dovranno provvedere alla ingegnerizzazione dei sistemi di distribuzione, ovvero l’implementazione della distrettualizzazione ed il controllo in remoto dei dispositivi idraulici alla cui base ci saranno il sistema di monitoraggio di pressione, portata, livelli e consumi (contatori intelligenti) quale base dati da trasformare in informazione.
Questo sviluppo discende delle esigenze dalla distribuzione idrica. Infatti, nei primi del Novecento la costruzione degli acquedotti era funzionale al desiderio di assicurare l’acqua coerente con il fabbisogno umano, con lo sviluppo delle attività industriali e alla protezione antincendio. Di conseguenza, l’analisi idraulica degli acquedotti aveva come obiettivo il calcolo delle pressioni di esercizio ai nodi della rete idraulica per fissare scabrezze dei tubi e domande. Pertanto, i simulatori idraulici classici nascevano orientati alla verifica idraulica, e non per fini gestionali: essi si basano sulla assunzione di domande fisse ai nodi della rete acquedottistica e per questo sono denominati demand-driven, ovvero le pressioni calcolate ai nodi sono “guidate dalle domande fissate apriori ai nodi”.
Si tratta di strumenti importanti, ma non idonei alla simulazione idraulica a fini gestionali. Oggi, invece, vi è la necessità di una modellizzazione per la simulazione idraulica in grado di valutare l’“effettiva” domanda che si riesce a fornire alle utenze in condizioni di pressione inferiore alle pressioni minime per un corretto servizio (analisi pressure-driven, guidate dalle pressioni ai nodi e non dalle domande fissate apriori). La modellizzazione idraulica avanzata odierna, quindi, poggia su evoluzioni modellistiche in grado di valorizzare i dati della transizione digitale trasformandoli in informazione a supporto delle decisioni.
Dal punto di vista tecnico, quindi, la gestione “smart” dei sistemi risiede nella vera valorizzazione di dati rilevanti nella rappresentatività dei fenomeni, ovvero nel concetto di smart metering. La decisione deve essere razionalizzata e supportata da modelli idraulici avanzati in grado di valorizzare lo smart metering facendo diventare quei dati informazione di supporto.

Quanto sono diffuse le tecnologie digitali nel servizio idrico?

Per analizzare la diffusione delle tecnologie digitali nel segmento di acquedotto del servizio idrico italiano, REF Ricerche ha promosso (settembre e ottobre 2023) un’indagine presso i principali gestori idrici del Paese. L’invito è stato accolto da 14 gestioni per una copertura di 17,8 milioni di abitanti serviti. Si tratta delle gestioni industriali del SII più avanzate (un’analisi completa si trova nella long version di questo Position Paper).
Nei dati resi disponibili dai gestori emerge un quadro di crescente diffusione delle tecnologie digitali. Tra il 2018 e il 2021, la percentuale di reti acquedottistiche distrettualizzate e telecontrollate è aumentata del 57%, a fronte di una sostanziale stabilità della consistenza della rete di adduzione e distribuzione (cresciuta del 3% nello stesso periodo). Nel 2021, la quota di rete distrettualizzata e telecontrollata si attesta al 35% del totale complessivo delle reti di adduzione e distribuzione gestite, pari a circa 36mila chilometri su 102mila chilometri di rete. L’installazione di misuratori “smart presso le utenze, rilevabili tramite telelettura, risulta, invece, meno consistente, seppur in crescita, con una copertura che passa dall’1% delle utenze nel 2018 al 6% nel 2021.
Approfondendo l’aspetto della lettura da remoto dei volumi di processo e di utenza, il 67,3% dei volumi di processo nel 2020 e il 71,5% dei volumi di processo nel 2021 sono stati letti tramite misuratori teleletti da remoto. L’incidenza di tali volumi cresce se si considerano solo i volumi effettivamente misurati, escludendo quindi i volumi stimati, passando a oltre il 75% nel biennio.
Tuttavia, la telelettura da remoto per la misurazione dei volumi di utenza si conferma ancora agli inizi, arrivando a rappresentare solo il 10% del totale dei volumi di utenza nel 2021 e aumentando solo di un punto percentuale il suo peso nel caso in cui si considerino solo i volumi effettivamente misurati (11,8%). Dai dati raccolti emerge una chiara preferenza per l’installazione di dispositivi di misura con telelettura da remoto rispetto a quelli con modalità di lettura di prossimità (walk by o drive by), che risultano residuali e più presenti nell’ambito della misurazione d’utenza.
Il quadro che emerge mostra che le gestioni analizzate hanno implementato la misurazione dei volumi da remoto principalmente per i volumi di processo, avviando solo più di recente l’implementazione della telelettura da remoto per il consumo finale d’utenza.
I benefici ottenibili dalla digitalizzazione si dispiegano lungo tutte le fasi di acquedotto, non solo con riferimento ad una migliore gestione idraulica delle reti, anche in ottica di riduzione delle perdite di rete, ma riguardano anche la possibilità di migliorare la fatturazione dei volumi di utenza e promuovere un consumo maggiormente consapevole presso gli utenti, solo per citarne alcuni. Secondo l’opinione degli operatori, il vantaggio riportato con maggiore frequenza è l’ottimizzazione della gestione idraulica delle reti. Seguono, l’aumento dell’efficienza operativa, una migliore qualità dei dati raccolti e tempestiva individuazione dei guasti e la riduzione delle perdite.
È interessante notare come gli intervistati sottolineino che tutte le tecnologie digitali analizzate concorrono al raggiungimento di una pluralità di obiettivi, sottendendo sinergie maggiori man mano che le tecnologie digitali vengono implementate. Alcuni benefici, invece, sembrano essere maggiormente legati a specifiche tecnologie, come nel caso dei contatori “intelligenti”, che hanno come vantaggi: una fatturazione maggiormente basata sui consumi reali, con conseguente miglioramento del cash flow, una maggiore trasparenza dei dati raccolti e miglioramento del rapporto con l’utenza.

Una spinta indiretta dalla normativa e dalla regolazione

Benché gli attori principali della trasformazione digitale all’interno del servizio idrico siano i gestori, è tuttavia chiaro che, affinché il processo di digitalizzazione avvenga in modo sostenibile dal punto di vista economico, ambientale e sociale, la strada deve essere tracciata in un contesto che permetta che le gestioni si muovano progressivamente, sulla base di analisi costi-benefici, verso una gestione smart dei processi.
In questo scenario, le forze del cambiamento digitale sono due: da un lato le trasformazioni del quadro normativo e regolatorio, con particolare riferimento a prescrizioni ed obiettivi tecnici e di qualità da raggiungere e rispettare, dall’altro le spinte finanziarie riguardanti le condizioni di accesso a fondi pubblici europei e nazionali e l’orientamento che stanno assumendo gli investimenti privati con riferimento ad obiettivi di sostenibilità ambientale.
Se in settori regolati quali quelli dell’energia elettrica e del gas, l’implementazione dell’uso di soluzioni tecnologiche innovative si fonda su un quadro normativo europeo sviluppatosi a partire dal 2006 (Direttiva 2006/32/EC sull’Efficienza Energetica, Terzo Pacchetto Energia e Direttiva 2019/944/UE), in ambito idrico, invece, non è presente un framework comunitario simile. La promozione della digitalizzazione rimane, pertanto, limitata a iniziative e progetti di sperimentazione e ricerca prevalentemente multiservizio (coinvolgendo, a seconda dei progetti, il settore idrico, del gas e del teleriscaldamento), sia a livello europeo sia a livello regolatorio italiano.
Nonostante non vi siano dirette prescrizioni per il servizio idrico, i cambiamenti del quadro normativo e regolatorio rappresentano i più significativi driver di digitalizzazione per le aziende anche nel settore idrico.
Con l’introduzione della regolazione della qualità tecnica del servizio idrico (RQTI) nel 2017, ARERA ha introdotto degli indicatori di performance ambientale con soglie di classificazione e obiettivi che i gestori del servizio devono raggiungere annualmente in base ai livelli registrati negli anni precedenti. Un sistema volto al miglioramento continuo e collegato ad un meccanismo di premi e penalità, ma neutrale dal punto di vista delle scelte tecnologiche. La scelta o meno di utilizzare uno strumento digitale per il raggiungimento degli obiettivi legati alla qualità tecnica del servizio resta quindi in capo al gestore.
Allo stesso tempo, a partire dall’annualità di rendicontazione 2020, ARERA ha iniziato a monitorare la diffusione di tecnologie digitali nel segmento di acquedotto attraverso la stessa raccolta dati della qualità tecnica. Emerge dunque una chiara attenzione da parte del regolatore ai temi digitali, che al momento si è concretizzata solo nell’attività di monitoraggio dello stato dell’arte, ma che potrebbe subire evoluzioni negli anni futuri. Infine, nel suo Quadro strategico per il periodo 2023-2028 ARERA si ritrovano negli obiettivi dei chiari richiami alla digitalizzazione.

Gli investimenti nella digitalizzazione del servizio di acquedotto

Per valutare gli sviluppi della digitalizzazione nel segmento dell’acquedotto da parte delle gestioni idriche Italiane, REF Ricerche ha effettuato un’analisi degli investimenti in tecnologie digitali a partire dai Piani degli Interventi (86 gestioni nel periodo 2020-2021 e 104 gestioni per il biennio 2022-2023).
Dai risultati emerge che nel biennio 2020-2021 sono stati realizzati investimenti relativi alla digitalizzazione delle reti per 74,6 milioni di euro, circa l’1,5% degli investimenti totali realizzati per il segmento di acquedotto, e pari a circa 1 euro all’anno per abitante servito. L’incidenza e i volumi di investimento crescono nel biennio 2022-2023, ammontando a 211,8 milioni di investimenti programmati relativi alla digitalizzazione delle reti idriche, pari al 2,4% del totale degli investimenti programmati per il segmento di acquedotto nel 2022 e al 4,1% nel 2023, passando rispettivamente da 1,6 euro pro capite nel 2022 a 3,5 euro pro capite nel 2023.
La crescita prevista negli investimenti programmati riflette la spinta data alla digitalizzazione dai fondi del PNRR e del REACT-EU. Per entrambi i programmi di finanziamento comunitari, infatti, i contributi pubblici messi a disposizione per la riduzione delle perdite di rete hanno puntato molto su una maggiore conoscenza e migliore gestione delle reti attraverso la distrettualizzazione e l’adozione di tecnologie digitali. Tali programmi di finanziamento hanno spinto i gestori ad essere maggiormente proattivi riguardo la digitalizzazione, fornendo loro le risorse necessarie per programmare interventi su vasta scala.
Per il biennio 2020-2021, oltre la metà degli investimenti in digitalizzazione è relativo alle tecnologie di telecontrollo (51,2%).
Considerando gli investimenti programmati per il biennio 2022-2023, la quota legata al telecontrollo diminuisce (18,3%) per lasciare un maggior spazio agli investimenti genericamente definiti come “interventi di digitalizzazione volti alla riduzione delle perdite” che diventano preponderanti (27,8%). Emerge chiaro in questo caso l’“effetto PNRR”: sono numerosi gli investimenti finanziati tramite il Piano che vanno a combinare le potenzialità delle tecnologie digitali con gli obiettivi di riduzione delle perdite di rete, per una maggiore razionalizzazione degli usi e in un’ottica di tutela della risorsa idrica, che negli ultimi anni, complici i cambiamenti climatici, sta dimostrandosi risorsa scarsa.
In termini di quote, rimane sostanzialmente stabile e altrettanto consistente la spesa destinata alla distrettualizzazione delle reti (25,3%), interventi relativi a contatori e misuratori smart (15,2%) e investimenti per rilievi digitali, cartografia e modellazione (13,1%).
Le gestioni hanno, quindi, indirizzato gli investimenti digitali per il primo biennio verso le tecnologie più conosciute e già utilizzate nel segmento di acquedotto (sistemi di telecontrollo, contatori smart, ecc.), proseguendo in processi di digitalizzazione in molti casi già precedentemente avviati. Gli interventi programmati per il 2022-2023 vanno invece a rispondere all’esigenza di una infrastruttura resiliente alle sfide future, tra tutte quella del cambiamento climatico e della necessità di uso razionale della risorsa idrica, che ha trovato una spinta con i progetti finanziabili tramite i fondi del PNRR.
È stato, inoltre, indagato un ulteriore aspetto, con lo scopo di identificare il contributo che tali investimenti in digitalizzazione possono dare al miglioramento o mantenimento dei macro-indicatori e prerequisiti di qualità tecnica (RQTI) stabiliti da ARERA.
Sia per gli investimenti realizzati 2020-2021 che per i programmati 2022-2023, oltre la metà di quelli in digitalizzazione è stato orientato alla riduzione delle perdite idriche (M1), rispettivamente il 56,3% nel biennio 2020-2021 e il 68,8% per il biennio 2022-2023.

La regolamentazione finanziaria promuove la digitalizzazione

Se da un lato la regolazione rimane neutra con riferimento alle tecnologie, dall’altro si stanno affacciando più di recente strumenti finanziari volti ad affrontare il cambiamento climatico e la sicurezza idrica che promuovono l’utilizzo e una diffusione su più ampia scala delle tecnologie digitali. Ne è un esempio proprio il già citato programma Next Generation EU con la declinazione data nell’ambito italiano all’accesso ai fondi del React-EU e del PNRR per la linea di investimenti legata alla riduzione delle perdite di rete e le recenti evoluzioni della Tassonomia UE delle attività ecosostenibili.
Per quanto riguarda l’oggetto delle proposte finanziabili, il focus è stato posto solo sulla distribuzione e sulla rimessa in efficienza dei sistemi acquedottistici: non tanto in termini di mera riduzione delle perdite tramite interventi tradizionali di sostituzione o risanamento delle reti, quanto in termini di gestione “smart”, cercando di incrementare l’approccio di gestione omnicomprensivo basato sulla digitalizzazione delle reti e l’utilizzo delle migliori e più evolute tecnologie disponibili per avere una comprensione di dettaglio di funzionamento della rete. Si tratta di finanziamenti che cercano di innescare anche un cambio di mentalità e approccio, passando dalla soluzione più semplice di ricerca continua di finanziamenti pubblici per interventi sulle reti a quella di istituire una gestione del servizio volta all’efficienza e alla resilienza al cambiamento climatico dei sistemi idrici nel loro complesso, attraverso la capacità di monitorare le reti idriche nel continuo e con tecnologie digitali, andando oltre l’intervento puntuale, contribuendo piuttosto a sviluppare capacità di asset management, per una gestione ottimale delle risorse, ridurre gli sprechi e limitare le inefficienze.
Un’attenzione e promozione delle tecnologie digitali, con specifico riferimento al ruolo che possono giocare nella riduzione delle perdite di rete, la si ritrova anche nella Tassonomia UE delle attività eco-sostenibili. Uno strumento volto a reindirizzare i capitali privati e pubblici verso le attività che possono contribuire agli obiettivi della strategia di crescita sostenibile dell’Europa, il Green Deal, permettendo alle aziende produttrici dei prodotti eco-sostenibili, e acquirenti, di ottenere finanziamenti con condizioni economiche più favorevoli.