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I progetti di ricerca

Nel 2011 le attività di ricerca del Gruppo hanno riguardato principalmente lo sviluppo tecnologico delle fonti rinnovabili, lo sviluppo di tecnologie di monitoraggio e controllo ambientale, l'efficienza energetica, l'ottimizzazione della gestione delle reti e dei servizi ambientali. Particolare risalto è stato dato alla ricerca applicata sui sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili mediante l'avvio dei lavori di realizzazione del Laboratorio per l'Energia (Hlab) del Gruppo Hera. A fine 2011 risultano detenuti 11 brevetti per invenzioni e modelli di utilità, 7 in attesa di convalida di cui 4 depositati nel corso dell'anno. I principali progetti di ricerca sono stati:

  • Laboratorio per l'Energia "Hlab". Si tratta di un centro sperimentale per la ricerca applicata su tecnologie di produzione e utilizzo di energia da fonti rinnovabili e alternative, la cui realizzazione è stata avviata nel novembre 2011 nella sede Hera di Forlì. La conclusione dei lavori è prevista per fine 2012. Il Laboratorio consentirà di valutare diverse tecnologie, a partire da quelle disponibili sul mercato a quelle ancora a livello di prototipo, grazie a una rete avanzata di misura e acquisizione di dati. Il focus sarà la misura dei rendimenti effettivi e la loro evoluzione nel tempo. L'altro aspetto rilevante riguarderà l'individuazione e la prevenzione dei problemi di esercizio e la valutazione dei reali costi di gestione. Inizialmente il Laboratorio avrà una sezione fotovoltaica e una "filiera" dedicata alla produzione, stoccaggio e utilizzo dell'idrogeno. La gestione delle attività sperimentali sarà svolta in collaborazione con l'Università degli Studi di Bologna.
  • Contaminanti Emergenti. Con il termine "Contaminanti Emergenti" si indicano diverse sostanze biologicamente attive di origine antropica presenti in prodotti per la cura della persona e in farmaci, sostanze psicoattive associate alle tossicodipendenze, e i relativi metaboliti. Una categoria particolare e trasversale rispetto alle precedenti è quella degli interferenti endocrini. La presenza di queste sostanze nelle acque è considerata uno dei problemi ambientali più rilevanti dell'ultimo decennio. Hera ha avviato nel 2007 un progetto di ricerca finalizzato a identificare i principali contaminanti emergenti nei sistemi idrici (con particolare riferimento alle acque naturali destinate alla potabilizzazione), a mettere a punto metodiche analitiche per la loro determinazione quantitativa, a effettuare indagini sulla presenza di tali sostanze nei sistemi idrici di interesse, a valutare l'efficacia di rimozione degli attuali sistemi di trattamento (potabilizzazione e depurazione). Sono state strutturate collaborazioni con l'Istituto Superiore di Sanità, l'Istituto Mario Negri e il gruppo di studio "Interferenti endocrini e acque destinate al consumo umano" (EDinwater) promosso dalla Fondazione Amga di Genova. Nel 2010 si è definito il set di parametri da monitorare e si è messo a regime un piano di controllo. Nel 2011 è stata avviata una collaborazione con il Politecnico di Milano finalizzata a valutare le migliori tecnologie di trattamento nei processi di potabilizzazione.
  • Localizzazione Automatica delle Perdite. Il progetto consiste nello studio di sistemi innovativi per la localizzazione automatica delle perdite idriche da utilizzare con un sistema di telelettura. Nel 2007 è stato allestito un sito di prova e sono stati effettuati test in diverse condizioni ambientali. Nel 2008 sono state affinate le tecniche di indagine mediante la realizzazione di un dispositivo per le acquisizioni automatiche in campo, lo sviluppo di uno strumento di analisi statistica e la progettazione di un dispositivo per la simulazione di perdite idriche, realizzato nel 2009 e installato presso utenze reali. Nel 2010 è stato progettato e realizzato un dispositivo che permette di effettuare agevolmente l'acquisizioni dei dati in diversi allacci e in diverse condizioni di esercizio. Nel 2011 sono state effettuate acquisizioni su diversi territori che hanno permesso di affinare ulteriormente l'algoritmo di analisi dei segnali. La sperimentazione proseguirà nel 2012 con il confronto fra il sensore attuale (accelerometro) e uno innovativo per questo tipo di applicazione (idrofono).
  • Bio-Hydro. Il progetto si propone di sviluppare un ciclo di smaltimento di scarti organici del settore agro-zootecnico consistente nella fermentazione a idrogeno di almeno una tipologia di scarto agro-zootecnico, e nella co-digestione a metano del residuo di tale processo con altri scarti agro-zootecnici o con la frazione organica dei rifiuti solidi urbani. Il progetto è svolto in collaborazione con Herambiente e la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna e cofinanziato dal Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali. Nel 2010 sono state avviate le prime attività relative alla caratterizzazione degli scarti agro-zootecnici e acquisite diverse matrici di scarto, idonee al processo di bio-conversione a idrogeno e alla co-digestione anaerobica dell'effluente della fermentazione a idrogeno. Nel 2011 sono state avviate le attività relative alla valutazione dell'utilizzabilità dell'idrogeno prodotto per via biologica per l'alimentazione di celle a combustibile e alla valutazione dell'utilizzabilità quale compost dei residui solidi della bio-produzione combinata di idrogeno e metano.
  • Gestione Automatica Impianti. Il progetto, in collaborazione con ENEA, prevede lo sviluppo di un sistema per la gestione automatica dei principali parametri di funzionamento degli impianti del servizio idrico. Il sistema dovrà mantenere le condizioni di processo di un dato impianto nello stato di massima efficienza, in funzione della composizione del refluo (depuratori) o dell'acqua grezza (potabilizzatori) in ingresso. Nel 2009 è stata installata la strumentazione di analisi e controllo presso il sito prova di Calderara di Reno (BO) e sono state avviate le acquisizioni dei dati in campo. I dati acquisiti nel corso del 2010 convalidano la conoscenza nota sui sistemi di trattamento fanghi a flusso continuo, e individuano l'esistenza di nuovi punti caratteristici nei segnali relativi alle grandezze monitorate con la possibilità di individuare funzionamenti caratteristici o anomali dell'impianto. In generale si è dimostrata l'applicabilità del controllo automatico a impianti in scala reale. Nel 2011 è stata avviata la seconda fase del progetto, il cui obiettivo, in un triennio, è lo sviluppo di un sistema prototipale.
  • Modellazione degli impianti del ciclo idrico. Il progetto, svolto in collaborazione con ENEA, prevede lo sviluppo di modelli matematici finalizzati alla simulazione idraulica e di processo degli impianti di depurazione. L'obiettivo è acquisire gli strumenti e il know-how necessari per avviare il coordinamento della modellazione matematica degli impianti del servizio idrico per il Gruppo. Nel 2009 sono state effettuate le attività preliminari per lo sviluppo del modello del sito campione e la selezione del software di calcolo fra quelli disponibili sul mercato. Nel corso del 2010, al termine delle attività di valutazione, sono state acquisite le licenze software. Il 2011 ha visto l'avvio delle attività di modellazione all'interno del Gruppo, tuttora in fase sperimentale.
  • Recupero energetico in impianti del servizio idrico. Nel 2010 sono state avviate alcune valutazioni sulla possibilità e sulle tecnologie per effettuare recupero energetico negli impianti del servizio idrico. È stato sviluppato un primo studio di fattibilità per effettuare un recupero energetico all'interno dell'impianto di depurazione di Bologna per mezzo di coclee idrauliche ad alto rendimento. Nel corso del 2011 sono stati avviati altri due studi: il primo riguarda il recupero energetico su reti acquedottistiche mediante sistemi "In Pipe Turbine" (IPT) o "Pump As Turbine" (PAT); mentre il secondo progetto è relativo al recupero di energia termica da reti acquedottistiche mediante sistemi con pompa di calore a bassa entalpia.
  • Caratterizzazione e analisi delle condotte in polietilene in esercizio. Le condotte della rete acquedottistica in polietilene sono caratterizzate da un indice di rottura superiore a quello delle condotte in altri materiali. Per poter approfondire le cause di tale situazione, è stato avviato un progetto per un'analisi critica delle rotture con l'obiettivo di incrementare il know-how su tali condotte, fornire criteri semplici per classificare le diverse tipologie di rotture, identificarne le cause principali e definire piani di miglioramento. Il progetto è sviluppato in collaborazione con LyondellBasell, uno dei principali produttori mondiali di poliolefine, e con la Fondazione Laboratorio Prove Materie Plastiche del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica del Politecnico di Milano. Nel 2010 è stata effettuata la raccolta dei campioni di tratti di condotte con rotture e l'analisi visiva dei provini campionati e sono state avviate l'analisi statistica delle rotture e le analisi di laboratorio. Nel corso del 2011 si sono avviate le analisi di laboratorio per la caratterizzazione puntuale delle fratture i cui risultati saranno la base per la definizione di Piani e Azioni di Miglioramento. È prevista una presentazione dei risultati di tale studio in occasione del WaterLossEurope 2012, il maggiore evento internazionale organizzato dall'IWA sul tema delle perdite idriche.
  • Contatori acqua antighiaccio. Nel 2011 sono stati progettati ed eseguiti dall'unità Ricerca e Sviluppo di Hera una serie di test per verificare la possibilità di individuare contatori e dispositivi che possano ridurre le casistiche di rotture dei contatori d'acqua in condizioni climatiche sfavorevoli. Lo studio, che si concluderà nel 2012, ha già consentito di individuare una tipologia di contatori normalmente disponibile sul mercato che risulta meno vulnerabile al ghiaccio rispetto a quella usualmente utilizzata.
 

Hera investe su innovazione e ricerca

Nel corso del 2011 sono continuati gli studi previsti relativi alla convenzione siglata a settembre 2009 tra Hera, l'Ateneo di Modena e Reggio Emilia e la Fondazione Alma Mater di Bologna, che prevede un finanziamento di 248 mila euro in 4 anni da parte del Gruppo. Attraverso premi, un assegno di dottorato e finanziamenti per nuove ricerche si promuovono la formazione di alte competenze tecnico-scientifiche e lo sviluppo della ricerca applicata nell'ambito della Facoltà di Ingegneria di Modena. Nel 2011 si è proceduto all'implementazione degli studi per il miglioramento della qualità e sicurezza delle reti di distribuzione di energia elettrica, effettuati nel corso degli anni precedenti, per il miglioramento del funzionamento di centrali di produzione di energia elettrica e termica e dei sistemi di depurazione dei fumi dei termovalorizzatori. Nel 2012 saranno effettuate tutte le simulazioni termodinamiche per la finalizzazione dello schema del ciclo termico combinato tra termovalorizzatore e centrale termoelettrica.
Per il miglioramento dei sistemi di depurazione dei fumi dei termovalorizzatori si è proceduto a integrare gli studi precedenti sul mercurio e sui gas acidi, analizzando i dati sia di processo sia di impianto relativi agli inquinanti presi in esame. Sono state effettuate stime sulla quantità di mercurio presente nei rifiuti inceneriti ed è stato effettuato uno studio dell'impatto sulle emissioni dell'incenerimento di oggetti che sono tipicamente fonte di mercurio nei rifiuti urbani. Nel 2012 saranno approfonditi, in alternativa al sistema di depurazione a secco, altri sistemi di depurazione fumi.
Questa convenzione si aggiunge a quelle già attive con il DIEM (Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche Nucleari Aeronautiche e di Metallurgia) dell'Università di Bologna, con l'Enea e con il Politecnico di Milano. Nel 2010 e 2011 il DIEM ha collaborato alla progettazione esecutiva del Laboratorio per l'Energia la cui realizzazione è stata avviata a fine 2011 a Forlì. Con il Politecnico di Milano è stato siglato un contratto, con un impegno di Hera di 45.000 euro, per lo svolgimento di un programma di ricerca nell'ambito delle tecnologie e dei processi per la rimozione di contaminanti emergenti in acque destinate al consumo umano.
Infine, sono state effettuate delle collaborazioni con il CIRI (Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Edilizia e Costruzioni) e il DICAM (Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali), entrambi dell'Università di Bologna. Queste convenzioni, per un totale di 14.000 euro, sono relative allo studio di metodologie avanzate per la valutazione e il controllo delle perdite idriche e al recupero e produzione di energia nei sistemi acquedottistici.