L’acqua è il bene più prezioso al mondo, va protetto. In Italia è una risorsa sempre più scarsa, distribuita in modo diseguale sul territorio e soggetta a sprechi. Progettare in modo sostenibile le infrastrutture idriche è una delle priorità a livello nazionale. Tanto è vero che ammontano a 3,9 miliardi di euro gli investimenti definiti dal governo italiano nel corso degli ultimi due anni per la modernizzazione del sistema idrico. Di questi, 2,9 miliardi arriveranno dal Pnrr. Potenziare e migliorare l’efficienza, uno scenario che si estende al mondo manifatturiero, che utilizza ogni anno 5,5 miliardi di metri cubi di acqua, circa un quinto del volume complessivo nazionale, pari a 24,8 miliardi di metri cubi. Come ridurre i consumi e rendere più efficienti gli impianti delle industrie che hanno il più alto consumo di acqua? Chimica, siderurgia, tessile, carta, gomma e materie plastiche, quali le soluzioni per diminuire il fabbisogno idrico?
E’ in questa prospettiva di sostenibilità globale che Autodesk ha investito 1 miliardo di dollari per acquisire Innovyze, società con quartier generale a Portland, in Oregon, negli Stati Uniti, leader mondiale del water management. Da 35 anni sul mercato, vanta più di 3.000 clienti in tutto il mondo, tra cui industrie di processo e manifatturiere e società di servizi pubblici nelle aree a più alta densità abitativa. Per la multinazionale del Cad, il “total addressable market” di Innovyze è di 1,7 miliardi di dollari. «La piattaforma è sinonimo di digital twin, una rappresentazione virtuale dell’ambiente fisico, che attraverso la simulazione permette di individuare l’assetto migliore per creare un’infrastruttura efficiente, resiliente e a basso consumo», dice Sathish Sundarakumar, solution architect di Innovyze Autodesk, incontrato da Industria Italiana in una sua recente visita in Italia. Con Innovyze il digital twin viene associato a tutto il ciclo di vita di reti e impianti, garantendo una gestione basata sull’elaborazione e analisi dei dati che vengono acquisiti dal campo.
Condition monitoring e manutenzione predittiva, dunque, abilitati da una piattaforma cloud in grado di sviluppare una conoscenza aumentata grazie all’utilizzo massivo di intelligenza artificiale e algoritmi di machine learning. L’obiettivo è diventare il leader tecnologico nelle soluzioni per la progettazione e gestione delle operation di infrastrutture idriche end-to-end. In stile digitale. «Con Innovyze si accelera la strategia del gemello digitale di Autodesk in una logica di sostenibilità e digitalizzazione», afferma Samuele Gallazzi, senior account manager di Autodesk Italia. Centrale, in questa evoluzione, l’integrazione con Fusion 360, la piattaforma cloud Autodesk che abilita la digitalizzazione dello sviluppo prodotto. «Nei prossimi mesi vi sarà una progressiva sinergia con molte delle soluzioni che sono incluse in Fusion 360, piattaforma che offre una rappresentazione unificata, “single source of truth”, di tutti i dati che vengono creati in ogni singola fase di un processo end-to-end: dalla progettazione, alla produzione, alla sua messa in servizio e dismissione. Un flusso informativo che alimenta un loop infinito di cambiamenti migliorativi, di prodotto e di processo, che verrà progressivamente esteso a Innovyze».
Emergenza idrica, un problema mondiale che può essere gestito con una trasformazione digitale delle infrastrutture
Più di due miliardi di persone non hanno accesso all’acqua potabile ed entro il 2025 più di due terzi della popolazione mondiale risiederà in aree a rischio idrico. Quasi nove trilioni di litri d’acqua vengono persi ogni anno in tutto il mondo a causa di perdite prolungate e rotture dei tubi. «Un problema immenso che può essere minimizzato e risolto attraverso soluzioni di analisi operativa, fornendo le informazioni necessarie per risolvere le criticità nell’erogazione dei servizi idrici», ha affermato Andrew Anagnost, presidente e Ceo di Autodesk in occasione dell’acquisizione di Innovyze.
Secondo gli analisti si stima che siano necessari 1,9 trilioni di dollari per soddisfare le esigenze globali delle infrastrutture entro il 2030. «Sono investimenti che cambieranno radicalmente il modo in cui i sistemi sono progettati, costruiti e gestiti. E Autodesk è nella posizione migliore per sostenere questa sfida», dice Anagnost. Non meno importante la questione della qualità dell’acqua. «Se si riscontra un deterioramento nell’erogazione è davvero complesso risalire alla causa. Ci sono una miriade di aspetti e apparati da analizzare. Solo con un’infrastruttura sensorizzata e un’analisi massiva dei dati si può gestire questa complessità», osserva Sundarakumar.
Resilienza e sostenibilità dei sistemi e servizi idrici. La tecnologia di Innovyze per una diagnostica in real time per una manutenzione predittiva
Assicurare la fornitura dell’acqua senza creare disservizi. «Il digital twin è la componente che permette di fare una diagnostica real time dell’infrastruttura, aggiunge Sundarakumar. È possibile visualizzare tubi, pompe, serbatoi e altre componenti, fornendo informazioni che aiutano a prendere decisioni accurate». I gemelli digitali permettono di ricalibrare tutto, dall’efficienza operativa ai costi alla qualità dell’acqua, migliorando continuamente le prestazioni dei sistemi di distribuzione. Nel settore dei servizi pubblici, svolgono un ruolo sempre più importante nella comprensione e nella modellazione di infrastrutture complesse e spesso obsolete. La tecnologia collega i dati provenienti da fonti di dati disparate, che possono esistere in sistemi digitali, fogli di calcolo o persino in file cartacei. Consente di analizzare i costi operativi, di manutenzione e di riparazione e di utilizzare l’analisi predittiva per evitare guasti.
Una replica virtuale che fornisce rappresentazioni visive dell’infrastruttura e aiuta ingegneri e responsabili della manutenzione a esaminare un’ampia gamma di parametri, tra cui flusso e pressione dell’acqua, le condizioni che influiscono sulle prestazioni e possono generare la rottura di un tubo o il disservizio di componenti critiche. La sostenibilità è diventata un tema centrale nelle agende governative e in quelle industriali: l’obiettivo è passare da un’economia caratterizzata dagli sprechi a una più attenta ed equilibrata. «Innovyze minimizza gli sprechi e riduce l’impatto ambientale. E’ una soluzione già utilizzata dalle utility che ora viene estesa al mondo manufatturiero, afferma Sundarakumar. Il software analizza dati statistici, temperature in ingresso e in uscita, valori di ph nei vari punti del processo, e suggerisce all’operatore come ottimizzare l’utilizzo delle pompe e la percentuale di sostanze chimiche da disciogliere nell’acqua in compliance ai regolamenti».
Innovyze: visibilità e controllo di tutti i parametri degli impianti idrici grazie all’integrazione con il software Autodesk
Le soluzioni di modellazione, simulazione e analisi predittiva consentono di progettare reti di distribuzione, sistemi di raccolta e impianti di trattamento delle acque reflue nel modo più efficiente possibile. Centralizzano la visibilità delle risorse infrastrutturali, ottimizzando le spese di capitale e operative. «La combinazione del portafoglio di Innovyze con la potenza delle soluzioni di progettazione e analisi di Autodesk, tra cui Autodesk Civil 3D, Autodesk InfraWorks e Autodesk Construction Cloud, offrono agli ingegneri e alle società di servizi la possibilità di risolvere le problematiche che si riscontrano in rete e impianti con la reattività garantita dal digital twin», afferma Sundarakumar. In ambito industriale è anche possibile utilizzare la soluzione per re-ingegnerizzare sistemi esistenti. La sensoristica abilita un’analisi dei dati ad alto contenuto di intelligenza artificiale per fornire un supporto decisionale ai responsabili e manutentori.
Gli ingegneri possono concentrarsi su questioni strategiche, incluso come migliorare la qualità dell’acqua a lungo termine. «Esiste un elevato numero di fattori che può compromettere la qualità dell’acqua, dalla corrosione dei tubi al modo in cui l’acqua scorre nell’intero sistema. Tutto questo può essere gestito in logica predittiva, prefigurando le soluzioni ottimali che possono prevenire tutta una serie di criticità», racconta Sundarakuma. Il gemello digitale consente, per esempio, di identificare le cause di un calo di pressione e simulare una molteplicità di scenari per trovare il modo più appropriato per rispristinare le condizioni di funzionamento ottimali. «Non c’è altro modo per comprendere l’impatto delle modifiche su sistemi così complessi, spiega Sundarakumar. Innovyze aiuta a prendere decisioni operative quotidiane con un’immediata visione dei conseguenti effetti».
I consumi dell’industria manifatturiera italiana. Chimica, siderurgia e metalli, gomma e materie plastiche
Secondo l’Istat, in Italia si consumano complessivamente 24,8 miliardi di metri cubi all’anno. Di questi l’industria manifatturiera ne utilizza 5,5 miliardi, le centrali termoelettriche 2,2 miliardi, i cittadini 5,2 miliardi, e il settore dell’agricoltura 11,6 miliardi. Il consumo di acqua da parte dell’industria è quindi paragonabile al volume erogato agli utenti dalle reti comunali di distribuzione dell’acqua potabile. I settori manifatturieri più assetati di acqua? Al primo posto il settore chimico (681 milioni di metri cubi), a seguire gomma e materie plastiche (645 milioni di metri cubi) e siderurgia e metalli di base (552 milioni di metri cubi). Da soli utilizzano un terzo del volume totale nazionale. Ma non si può dimenticare il consumo residuo di altre industrie, che è comunque significativo.
Il tessile, che consuma 93 milioni di metri cubi all’anno e dove l’acqua è indispensabile per i lavaggi, i candeggi e la tintura delle fibre. E poi l’industria della carta, in cui l’acqua viene utilizzata da legame per le fibre: si stima che per produrre un foglio A4 possano essere necessari anche 13 litri d’acqua mentre la produzione di 1Kg di cellulosa può arrivare a richiedere fino a 400 litri d’acqua. In linea generale nella manifattura l’acqua serve a raffreddare sostanze nel processo di produzione, per garantire il funzionamento dei macchinari ed evitare surriscaldamenti, per la pulizia dell’ambiente o per la climatizzazione e riscaldamento del luogo di produzione.
Gli investimenti previsti dal Pnrr. Ridurre gli sprechi attraverso monitoraggio digitale delle reti
Nel Pnrr circa due miliardi di euro sono destinati a finanziare progetti per le infrastrutture idriche primarie. Il 44% degli interventi riguarda il potenziamento delle infrastrutture (991 milioni), il 41% l’adeguamento delle infrastrutture esistenti (779 milioni), il 10% l’adeguamento sismico e la messa in sicurezza delle infrastrutture (121 milioni), mentre il restante 5% prevede la realizzazione o il potenziamento del volume degli invasi (108 milioni). La volontà del Mims (Ministero delle infrastrutture e mobilità sostenibili) è “procedere a una profonda rivisitazione della governance del settore, in modo da assicurare la realizzazione di nuovi invasi, la manutenzione straordinaria delle reti esistenti, la messa in sicurezza degli impianti e una gestione efficiente dell’intero sistema”.
Una delle linee di investimento (Pnrr m2c4-i4.2) prevede interventi per la riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione, compresa la digitalizzazione e il monitoraggio dei principali nodi e dei punti più sensibili della rete. L’attenzione alla resilienza e sostenibilità delle infrastrutture idriche, afferma l’ex ministro del Mims Enrico Giovannini, è quanto mai attuale considerati gli effetti della crisi climatica e l’aumento dei fenomeni siccitosi che interessano il Paese. Da qui la necessità di una strategia di medio-lungo periodo che metta in sicurezza queste opere fondamentali per il benessere delle persone e il funzionamento del sistema economico.
[Ripubblicazione dell’articolo del 5 aprile 2023]
