Ottimizzazione energetica della rete acquedottistica del comune di Busto Arsizio

Cost minimization is a key problem for water companies when establishing pumping regimes for water distribution. Energetic consumption and pumps' maintenance are the main money cost factors, and water companies now really want to optimize their Water Distribution Networks (WDN). A huge result is obtained just by rescheduling how the pumps work in time, without changing the water distribution system. The goal of this thesis is to provide an operational energetic optimization of the Busto Arsizio Water Distribution Network. The aim is therefore to minimize the pumps energetic consumption, respecting the inhabitants hydraulic demand. This work was requested by the water company ALFA, which manages the Busto Arsizio Water Distribution Network. First, the classic WDN design methodology is explained, then two methods used for the Milan WDN optimization are described: Genetics Algorithms (GA) and the "Expeditious pump rescheduling" method which is based on the graph theory. To obtain the result the Busto Arsizio WDN is described. Then the EPANET software is used to perform hydraulic simulations and to understand how the network is working. Finally, a GA method is implemented. To perform the analysis a genetic algorithm already used for the Milano WDN, is changed and applied.

Uno dei principali problemi al quale le società di distribuzione idrica sono confrontate è la minimizzazione dei costi. Il consumo energetico e la manutenzione delle pompe rappresentano di gran lunga la spesa principale, ed attualmente, le società che si occupano del servizio idrico si ritrovano con l’esigenza di dover ottimizzare le loro reti acquedottistiche. Si ottiene una sostanziosa diminuzione del consumo energetico con una semplice riprogrammazione dell’uso delle pompe, senza far variare gli elementi esistenti della rete. L’obiettivo della seguente tesi è proprio quello di ottimizzare la rete idrica del comune di Busto Arsizio dal punto di vista energetico. Lo scopo prepostosi è quindi di ridurre al minimo il consumo energetico delle pompe rispettando la domanda d’acqua richiesta dagli abitanti del più grande comune della provincia di Varese. Questo compito è stato posto dalla società ALFA servizio idrico integrato, gestore della rete idrica di adduzione di Busto Arsizio. In un primo tempo si spiega la metodologia classica usata in passato nella concezione delle reti idriche, poi si descrivono due metodi precedentemente usati per l’ottimizzazione energetica nel caso dell’acquedotto di Milano. Le due metodologie sviluppate sono gli algoritmi genetici ed il metodo detto “speditivo” che si basa sulla distrettualizzazione della rete stessa. Per ottenere i risultati viene descritta la rete idrica di Busto Arsizio. Poi si usa in un il programma informatico EPANET, che permette tramite simulazioni idrauliche di capire come si comporta la rete (carico, portata). Infine vengono utilizzati gli algoritmi genetici, sempre più usati per ottimizzazioni di tipo idraulico. Per svolgere i calcoli iterativi, viene modificato ed usato un algoritmo genetico precedentemente adoperato per l’analisi della rete acquedottistica di Milano.