Consumo energetico e opportunità di efficientamento nel Servizio Idrico Integrato

Il Servizio Idrico Integrato (SII) in Italia consuma oltre 7.000 GWh di energia all’anno, pari al 2,3% del consumo nazionale totale. Per i gestori, l’energia rappresenta una delle voci di spesa più rilevanti, incidendo tra il 10% e il 30% dei costi operativi. Solo il processo di depurazione assorbe circa il 30% di tali costi, rendendo l’energia – subito dopo il personale – il secondo fattore di costo nei depuratori.

Negli ultimi anni, l’adeguamento normativo ha spinto l’adozione di tecnologie più avanzate per il trattamento delle acque (es. MBR, SBR), migliorando la qualità del refluo. Tuttavia, l’attenzione all’efficienza energetica è rimasta marginale, soprattutto nel Mezzogiorno. Gli impianti con capacità tra 2.000 e 90.000 A.E., con trattamento prevalentemente convenzionale e bassa componente industriale, presentano consumi energetici specifici compresi tra 0,2 e 1,1 kWh/m³ (media: 0,6 kWh/m³) e tra 0,2 e 5 kWh/kg COD abbattuto (media: 1,7 kWh/kg COD). La sola fase di ossidazione biologica rappresenta il 50-65% del consumo elettrico totale, seguita dal sollevamento (15%) e dal trattamento fanghi (fino al 20%).

Circa il 55% dei consumi energetici è ascrivibile all’aerazione del fango attivo, rendendola la fase più energivora. Qualora siano previsti trattamenti biologici per la rimozione di azoto e fosforo, o fasi di filtrazione aggiuntive, il fabbisogno energetico può aumentare del 30-50%.

L’aumento del costo dell’energia e la crescente sensibilità ambientale stanno spingendo i gestori verso investimenti in soluzioni per la riduzione dei consumi, con particolare attenzione alla depurazione, dove interventi mirati possono generare benefici immediati e tangibili.

Verso un nuovo paradigma gestionale

Diventa quindi imprescindibile adottare un nuovo paradigma di gestione energeticamente efficiente, fondato su approcci olistici e su sistemi di misura e controllo evoluti. Questi sistemi devono essere in grado di:

Fornire dati in tempo reale per il controllo automatico dei processi (Smart Energy);

Monitorare i consumi delle apparecchiature energivore;

Eseguire assessment energetici per l’identificazione di profili di consumo e ripartizione dei costi;

Integrare dati di campo con informazioni documentali per una visione completa.

L’efficienza energetica è strettamente legata anche alla qualità della manutenzione. Per questo motivo, diventa strategico adottare logiche di manutenzione predittiva tramite il monitoraggio continuo di parametri come vibrazioni, temperatura e alimentazione elettrica. L’impiego di algoritmi predittivi consente di identificare guasti incipienti, ridurre i costi, migliorare la continuità operativa e tutelare componenti critici.

Modelli predittivi e baseline energetiche

Definire il consumo atteso per ogni utenza tramite modelli predittivi è fondamentale per valutare e ottimizzare la qualità dei consumi. Grazie a una rete di sensori adeguata, è possibile:

Costruire modelli statistici capaci di definire la baseline energetica;

Individuare anomalie e deviazioni;

Stimare scenari di consumo realistici e pianificare la domanda energetica;

Redigere budget energetici attendibili basati su dati effettivi.

Tale approccio è valido non solo per i grandi impianti, ma ancor più per i piccoli e medi – diffusi sul territorio e spesso meno monitorati – dove il consumo specifico (kWh/m³) risulta più elevato, evidenziando margini di efficientamento notevoli, specialmente in Sicilia.

Coerenza strategica e impatto territoriale

Il progetto proposto si colloca in piena coerenza con la Strategia regionale S3 nell’ambito tematico “Energia”, contribuendo alla drastica riduzione dei consumi nel trattamento delle acque reflue. L’elevata densità degli impianti e il loro fabbisogno energetico rendono il potenziale applicativo regionale molto ampio. Il progetto rientra nello specifico sub-ambito “Energia distribuita e tecnologie abilitanti finalizzate alla riduzione dei consumi energetici e del costo dell’energia”.

Inoltre, l’adozione della piattaforma di controllo garantirà anche un miglioramento della qualità ambientale grazie al monitoraggio continuo del refluo da parte dei gestori e degli enti preposti (es. ARPA). I benefici si estendono anche ad altri settori chiave della strategia S3 come agroalimentare, economia del mare e turismo, in virtù del miglioramento dello stato ecologico dei corpi idrici.

Innovazione, ostacoli e vantaggi attesi

Il progetto SMARTEE-PLANTS presenta caratteristiche di forte innovazione, soprattutto per il contesto siciliano. Tuttavia, si profilano alcuni ostacoli tecnico-scientifici da affrontare:

Necessità di sensoristica avanzata, robusta e a basso costo;

Sviluppo di protocolli di misura coerenti con le esigenze di modellazione;

Gestione di un iniziale carico computazionale elevato per l’ottimizzazione dei modelli (richiesta di workstation ad alte prestazioni).

Tra i principali vantaggi previsti:

Disponibilità di un sistema intelligente di controllo in grado di elaborare misure real-time integrate con dati storici;

Costi di implementazione sensibilmente inferiori rispetto ai sistemi attualmente sul mercato;

Semplicità operativa, che favorisce l’estensione anche agli impianti medio-piccoli, oggi spesso esclusi da strategie avanzate di risparmio energetico;

Elevata trasferibilità del sistema, potenzialmente applicabile a livello interregionale.

Infine, il progetto si allinea con le priorità del programma Horizon 2020 nell’ambito delle “Sfide per la società”, contribuendo concretamente alla transizione verso un sistema energetico sostenibile, affidabile e competitivo.