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News | 3/5/2024

IA per monitorare e automatizzare le pressioni della rete gas: il progetto innovativo per la tutela delle imprese e dell’ambiente

Uno degli obiettivi più importanti dei distributori del gas naturale, per quanto concerne la trasmissione nella rete, è quello della regolazione della pressione. Una pressione d’esercizio troppo elevata causa maggiori trafilazioni di gas, che rappresentano uno spreco di risorsa e un danno all’ambiente. Una pressione bassa, invece, rischia di influenzare la qualità del servizio, con il rischio potenziale di mandare in crisi alcune porzioni di rete. Qual è, allora, la soluzione per una gestione ottimale? Il progetto di Terranova risponde proprio a questo interrogativo, in chiave digitale, innovativa e sostenibile.

Nel settore gas, una delle questioni più delicate per i gestori di rete è il monitoraggio e la regolazione della pressione con cui il gas circola nelle tubature. Da questa, infatti, dipende l’equilibrio del flusso del gas, nonché la qualità e la sicurezza del servizio offerto all’utente finale. Con una pressione al di sopra o al di sotto di una certa soglia, infatti, aumentano le perdite fisiologiche (se è troppo alta) o il gas non arriva in giusta quantità all’utenza (se è troppo bassa). Ne consegue che il monitoraggio e la regolazione delle pressioni è di fondamentale importanza e che l’attenzione da parte del distributore debba essere massima.

La pressione di rete

Come accennato pocanzi, per arrivare correttamente a destinazione, il gas deve essere trasmesso mantenendo la corretta pressione, individuata dalle norme tecniche nella soglia che va tra i 19 e i 32 mBar (per le reti non stabilizzate). Con pressioni troppo elevate abbiamo una situazione nociva per l’ambiente ed uno spreco di una risorsa preziosa, fin ad arrivare, in casi estremi, a condizioni di esercizio pericolose. Nel caso in cui, invece, la pressione sia troppo bassa, c’è il rischio che il gas non arrivi in quantità adeguata all’utenza finale o che entri aria nell’impianto. Quest’ultima casistica comporta la chiusura dell’impianto, che va svuotato e riempito nuovamente, un disservizio che il distributore di rete deve assolutamente evitare.

Digitalizzazione

L’importanza di monitorare la pressione, pertanto, deriva dalla necessità di tenere sotto controllo le aree della rete più sensibili ai cali di pressione. Avviare un processo di digitalizzazione, attraverso l’utilizzo di dispositivi intelligenti che forniscano dati in maniera continua e real time, è sicuramente il primo passo per farlo e lo strumento chiave per garantire un monitoraggio costante è il datalogger, un dispositivo smart che memorizza molteplici dati relativi alla rete. In generale, il datalogger viene considerato come uno strumento stand-alone, in grado di leggere diversi tipi di segnali e memorizzare i dati nella propria memoria, per poi renderli scaricabili e leggibili da computer o mobile. Grazie ai dati ricevuti dai datalogger, è possibile monitorare con più precisione la pressione di rete e, nello specifico, le zone terminali, che sono quelle più a rischio.

La pressione e la portata all’interno delle reti gas, inoltre, variano anche in relazione alle stagioni, alle ore del giorno o alla vocazione dell’area, che influenzano la quantità di gas utilizzato dall’utenza. Ad esempio, nelle ore mattutine e in quelle del pranzo e della cena, il quantitativo di gas nelle abitazioni deve essere più elevato, perché viene utilizzato dai cittadini per cucinare o per riscaldare l’acqua sanitaria. Oppure, nelle stagioni autunnale e invernale, la portata è maggiore per via dei riscaldamenti, così come, nelle zone industriali o nei centri molto abitati, è necessario un quantitativo di gas maggiore che in altre poco dense di popolazione. Infine, allo stesso modo, durante la notte, il consumo è più basso rispetto al giorno, motivo per cui la pressione può scendere e la portata del gas essere diminuita.

In Italia, è la normativa RQDG (569/2019) che obbliga i gestori di rete a raccogliere i dati e fare report dettagliati sulla pressione del gas e sulla qualità della stessa. Nello specifico, le finalità che la Delibera persegue sono:

  • la raccolta di elementi conoscitivi, da rendere pubblicamente disponibili, sui valori delle pressioni di esercizio che caratterizzano le reti di distribuzione del gas naturale in bassa pressione;
  • la correlazione dei dati raccolti alle caratteristiche delle reti di distribuzione gas in bassa pressione e alla qualità del servizio offerto ai clienti finali allacciati alle reti;
  • l’utilizzo delle rilevazioni dei punti di misura per individuare eventuali indicatori di performance (KPI) che tengano conto delle caratteristiche della rete di distribuzione gas;
  • la valutazione in prospettiva, sulla base delle misure raccolte e nell’ambito del processo di riforma del sistema energetico europeo, di possibili sviluppi di meccanismi di regolazione economica.

Il monitoraggio e la regolazione delle pressioni tramite IA

In collaborazione con il Politecnico di Milano, una delle più prestigiose Università europee, ormai da qualche anno, stiamo portando avanti un proficuo progetto per il monitoraggio e la regolazione automatica delle pressioni tramite l’Intelligenza Artificiale che, alimentata da alcune fonti di dati (temperatura atmosferica, vocazione dell’area, consumi, pressioni rilevate da datalogger, ecc.), monitora la pressione di rete senza necessariamente conoscerne la topologia, spesso assente anche dalla documentazione posseduta dal gestore. 

Sostenibilità

L’attività previsionale si basa su dati raccolti da device smart (prevalentemente datalogger e smart meter) e su dati ambientali (ad esempio le temperature), ed è il punto di partenza per poi procedere ad una regolazione che tenga conto delle esigenze reali della rete, della vocazione territoriale della zona e delle temperature ambientali: in base ai consumi previsti, l’AI restituisce dei set point ideali (uno ogni ora) delle stazioni di regolazione della pressione di rete che consentono alla rete stessa di non andare in crisi, adattandosi dinamicamente alla domanda del momento. Grazie agli smart regulator (dispositivi che automaticamente manovrano le valvole all’interno delle stazioni di regolazione della pressione) la rete lavora sempre alla pressione ideale, evitando le sovrappressioni e il rischio di perdite di gas, risultato fondamentale se consideriamo che il metano ha un potere serra 70 volte superiore alla CO2. 

Innovazione

Tale progetto ha lo scopo di mostrare l'applicabilità di un nuovo sistema di gestione e controllo per la regolazione dei livelli di pressione nelle reti di distribuzione del gas naturale. Una rete autoregolante, infatti, è una rete che adatta la pressione di esercizio alle sue reali esigenze, evitando inutili sovrappressioni, strettamente correlate con l'aumento delle perdite fisiologiche della rete, in particolare nei punti di giunzione tra tubi e valvole. A causa dell’alternanza tra le ore del giorno o le stagioni, come spiegato nel paragrafo precedente, le portate di gas richieste dagli utilizzatori variano significativamente e di conseguenza possono variare le pressioni di esercizio. Il progetto si pone l’obiettivo, dopo un periodo di raccolta dati su ambienti reali, di prevedere il comportamento della rete in modo da affinarne e automatizzarne la regolazione.

Il sensibile vantaggio per i distributori è dato dal drastico abbattimento del rischio di interruzione della fornitura: il mancato arrivo del gas all’utenza per via della pressione bassa comporta inadempienza del servizio oltre che una condizione di esercizio potenzialmente pericolosa e, per tale ragione, i gestori alzano la pressione per evitare che ciò accada. Grazie a questa gestione intelligente delle soglie, la pressione può essere tenuta ad un livello sempre ottimale senza correre alcun rischio.

Ancora una volta, la digitalizzazione e l’innovazione delle infrastrutture di rete risultano la soluzione ideale per aumentare la qualità dei servizi, prevenire perdite economiche e di risorse e salvaguardare l’ambiente. Un investimento in digitalizzazione più strutturato oggi può facilitare la gestione del domani, al fine di contribuire a una gestione sostenibile di tutti i processi di gestione dell’infrastruttura di rete gas.

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