Applicabilità del green valve system nelle reti di distribuzione idrica

One of the most important goals of the PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza) is the conversion of traditional water distribution networks (WDN) into smart systems. The PNRR aims to improve the italian WDN scenario. The most common solutions adopted by water manegers to better handle WDNs consist in the installation of pressure reducing valves (PRV) and monitoring systems. In addition, a frequently used methodolgy is the subdivision of the network in small monitored areas called DMAs (District Monitoring Areas) whose implementation increases the energy consumption of the network. This implies both the necessity of a real – time continuous monitoring system, and the requirement of smart devices. The Green Valve System (GVS) is an innovative system able to fulfil the mentioned menagement requirements. It is composed by a smart valve capable of creating a self – regulating node for pressure and water flow. Furthermore, it generates an available energy spot. Thanks to the GVS connection features, the system can be virtually represented through a cloud space where it is possible to exchange data in real time. The main goal of the present paper is to analyse the applicability of the GVS in order to allow WDN optimization. The system feasibility has been studied considering the working limits and the hydraulic characteristics of the potential installation sites. Firstly, 24 WDNs of Pide S.r.l. modelling database have been analyzed in IW. Then, in order to verify the GVS applicability, three different controls have been implemented: the energetic one, the mechanical one and the cavitation one. From this preliminary analysis it results that the GVS can be implemented in the 60% of the sites. Confirmed the installation feasibility of the system in WDNs, in order to improve the reliability of the potential sites estimate, the energetic control has been deepen. After this detailed check, the percentage of the potential installation sites decreases from 60% to 29%. With the aim of obtaining the GVS applicability field, the above mentioned checks have been used to define three different areas of feasibility. Their intersection determines the applicability area of the system. Eventually, it have been conducted a study to investigate the feasibility of the possible future installations. In conclusion, all the analysis taken into account, it can be said that the GVS has a strong implementation potential in the WDNs.

La trasformazione delle reti di distribuzione in sistemi “intelligenti” è uno degli obbiettivi principali da raggiungere entro il 2026 con il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR). Il PNRR punta a migliorare lo scenario idrico italiano in cui l’inefficienza nella gestione dei sistemi idrici e la vetustà degli elementi componenti, determinano un grado molto elevato di dispersione dell’acqua. Le soluzioni più comuni adottate dai soggetti attuatori del servizio idrico per riuscire a gestire al meglio le proprie reti di distribuzione sono l’installazione nei nodi sensibili di valvole riduttrici della pressione (PRV) e l’utilizzo di sistemi di monitoraggio delle portate, delle pressioni di esercizio e della qualità dell’acqua. La metodologia di lavoro più diffusa consiste nel suddividere la rete in sotto-aree monitorate chiamate distretti (DMAs), la cui creazione aumenta il consumo energetico legato alla gestione del sistema. Ciò implica, da un lato, la necessità di avere a disposizione un sistema di monitoraggio continuo in tempo reale, e dall’altro, la necessità di utilizzare dispositivi dotati di logiche di regolazione “intelligenti”. Il Green Valve System (GVS) è un sistema innovativo che consente di soddisfare la maggior parte delle suddette necessità gestionali. Esso è costituito da una valvola “intelligente” capace di creare un nodo autonomo per il controllo della pressione e della portata, e di creare altresì un punto di immediata disponibilità energetica. Le caratteristiche di funzionamento del GVS consentono di rappresentare virtualmente il punto della rete in cui esso è installato grazie allo scambio di dati ed informazioni in tempo reale. Il presente elaborato di tesi ha come principale obiettivo quello di analizzare la potenzialità di applicazione del GVS al fine di consentire l’efficientamento delle reti idriche. L’applicabilità del sistema è stata esaminata indagandone da un lato, i limiti di funzionamento, e dall’altro le caratteristiche di potenziali siti d’installazione. Inizialmente, sono state analizzate le 24 reti idriche modellate da Pide S.r.l. in IW. Successivamente, sono state implementate tre verifiche: la verifica energetica, la verifica meccanica e quella alla cavitazione. Da questa analisi preliminare sulla potenzialità del sistema, si è ottenuto che mediamente, nel 60% dei casi, il GVS risulta essere applicabile. Una volta accertata la potenzialità d’applicazione del sistema nelle reti di distribuzione, per migliorare l’attendibilità della stima dei siti d’installazione è stata approfondita la verifica energetica in quanto più restrittiva, ed è stato osservato che il numero di siti ritenuti validi per l’installazione del GVS passa dal 60% al 29%. I limiti ottenuti dalla verifica energetica più approfondita, dalla verifica meccanica e da quella alla cavitazione, sono stati utilizzati per delimitare le rispettive aree di applicabilità del sistema, dalla cui intersezione è stato ottenuto il campo di utilizzo del GVS, grazie al quale è possibile valutare l’applicabilità di un generico sito d’installazione. Sono state quindi riportate le analisi svolte per definire le proposte delle future installazioni del GVS. In conclusione, dai risultati ottenuti attraverso il presente elaborato di tesi è stato dedotto che il GVS ha una reale potenzialità di applicazione nelle reti idriche acquedottistiche. La sua area di utilizzo potrebbe essere estesa potenziando i tre aspetti fondamentali del suo funzionamento.