Futuro in Circolo
Modulo #3
Dall’oro blu alle reti smart
Focus: acqua, riscaldamento globale e infrastrutture intelligenti
L’acqua è la base della civiltà e del progresso ed è il fondamento della storia umana: passata, presente e futura
Ogni goccia d’acqua conta: è essenziale per la salute degli ecosistemi, per la nostra vita quotidiana, per l’agricoltura, l’industria, il turismo e, ovviamente, per la produzione di energia elettrica.
Eppure, questa risorsa così preziosa oggi è a rischio: il cambiamento climatico è in drammatica e continua accelerazione con periodi di siccità strutturale seguiti da eventi climatici estremi, dalle conseguenze disastrose per persone e territori.
Anche per l’acqua un approccio circolare è la risposta. Riuso, riduzione e recupero sono le parole chiave che, nel settore idrico, diventano:
- riuso delle acque depurate,
- riduzione delle perdite di rete e dei consumi civili,
- raccolta delle acque meteoriche: oggi solo l’11% dell’acqua piovana viene recuperata.
Queste tre azioni, da sole, potrebbero consentire all’Italia di avere a disposizione altri 9,5 miliardi di metri cubi d’acqua, cioè il 37% di quella consumata in un anno nel nostro Paese, secondo i dati ISPRA.
Nell’ottica del consumo circolare, il riutilizzo di acque depurate a fini industriali e irrigui rappresenta una delle leve di valorizzazione più importanti. Oggi l’acqua, a seguito del trattamento, viene reimmessa in canali e fiumi: non essendo immediatamente riutilizzata, viene in gran parte dispersa. Realizzare accumuli idrici a valle dei depuratori, a servizio di imprese agricole o industrie, aiuterebbe a far fronte ai consumi soprattutto nei periodi di siccità.
Secondo la FAO, l’Italia, negli ultimi 30 anni, ha perso il 30% delle proprie risorse idriche
A proposito, se potesse parlare, cosa ci racconterebbe l’acqua? Scopriamolo nel podcast ➡️ Non c’è vita senza acqua condotto da Serena Giacomin, fisica dell’atmosfera e climatologa.
Con oltre 400 litri di acqua al giorno pro capite, siamo il 2° Paese più idrovoro d’Europa
Siamo abituati a considerare l’acqua un bene inesauribile. Questo ci ha portato a darla per scontata e a non prendercene abbastanza cura. Invece, serve un cambio di rotta e il primo passo per agire è la consapevolezza. Cominciamo subito: quanta acqua consumiamo? Scopriamolo con il test ➡️ Conta la Goccia. Rispondiamo individualmente e condividiamo i risultati ottenuti.
Arricchiamo il tema del risparmio idrico con un aspetto poco conosciuto: l’acqua virtuale.
L’acqua dolce che usiamo per bere, cucinare, lavare è solo una piccola parte di quella che consumiamo ogni giorno: è l’acqua reale, quella che vediamo, sentiamo, tocchiamo, ma ne esiste anche un’altra! È la cosiddetta acqua virtuale, cioè quella “invisibile” che viene consumata e inquinata per produrre beni e servizi lungo l’intera filiera produttiva: dalla coltivazione delle materie prime, alla produzione, al trasporto, fino allo smaltimento.
Tutto ciò che usiamo ogni giorno è fatto, anche, di acqua virtuale: dal cibo che mangiamo (e troppo spesso sprechiamo!) ai vestiti che indossiamo.
Quanta acqua beviamo al giorno? 2 litri per stare bene. E… quanta acqua mangiamo al giorno? 3.496 litri!
Guardiamo l’infografica interattiva ➡️ The water we eat: è disponibile anche in italiano.
Dalla rete idrica alla smart grid: spazio alla città intelligente
Abbiamo seguito l’acqua, ma la rete idrica e quella fognaria non sono le uniche reti al servizio della comunità! Nelle città esiste una fitta rete che corre nel sottosuolo e in superficie: dalla rete elettrica e del gas, senza tralasciare, dove presente, la rete del teleriscaldamento.
E non finisce qui: pensiamo alla rete telefonica e Internet e alla rete viaria che comprende strade, parcheggi, linee del trasporto pubblico e abilita forme di mobilità sempre più sostenibili.
In molte realtà le reti elettriche stanno diventando sempre più intelligenti ed efficienti: per questo si parla di smart grid, una rete di distribuzione dell’energia elettrica che utilizza la tecnologia digitale per:
- monitorare in tempo reale i consumi,
- ottimizzare la distribuzione dell’energia,
- integrare fonti rinnovabili non programmabili come il solare e l’eolico,
- prevenire blackout,
- ridurre sprechi ed emissioni.
Come funziona? La smart grid si basa su:
- sensori IoT (Internet of Things) che raccolgono dati,
- contatori intelligenti o smart meter che comunicano con la rete,
- piattaforme di gestione dati che analizzano le informazioni,
- sistemi automatizzati che prendono decisioni in tempo reale.
La smart grid è alla base della smart city, un nuovo modello di città intelligente in cui persone, istituzioni, aziende, enti usano le tecnologie più innovative per rendere la città più:
- sostenibile con meno sprechi e meno emissioni,
- efficiente con servizi migliori a parità di risorse impiegate,
- vivibile con più verde e aria più pulita e meno traffico,
- resiliente, cioè capace di affrontare le emergenze, a cominciare da quelle climatiche.
La smart grid raccoglie e analizza dati in tempo reale per ottimizzare la gestione dell’energia, migliorare la qualità della vita delle persone e ridurre l’impatto sul nostro Pianeta
In una smart city, la rete idrica intelligente minimizza gli sprechi attraverso sensori IoT attivi h24.
La smart grid ottimizza i consumi e integra l’energia elettrica prodotta dalle fonti rinnovabili.
I veicoli elettrici, il trasporto pubblico, i servizi di sharing e le piste ciclabili riducono inquinamento ed emissioni climalteranti.
L’illuminazione pubblica si basa su lampioni LED connessi che si regolano automaticamente in base alla presenza di persone o veicoli, alle condizioni meteo, agli orari, riducendo l’inquinamento luminoso e garantendo più sicurezza.
L’economia circolare trasforma rifiuti e scarti in risorse.
Il monitoraggio continuo della qualità dell’aria e del verde migliorano la qualità della vita e la salute delle persone e contribuiscono a proteggere il Pianeta.
I data center sono i pilastri della nostra società iperconnessa: indispensabili per la competitività e la sicurezza di ogni Paese, consumano il 2% della domanda globale di elettricità
L’adozione su larga scala di tecnologie digitali come il cloud, l’IoT e l’IA stanno generando una crescita senza precedenti nella domanda di dati da gestire ed elaborare e stanno rendendo sempre più strategici i data center.
I data center rappresentano circa il 2% della domanda globale di elettricità e, per l’IEA, entro il 2030, supereranno i 945 TWh, più dell’intero consumo odierno del Giappone.
La sfida è riuscire a trasformare queste infrastrutture in alleati della sostenibilità. Si tratta di impianti altamente energivori con consumi destinati a salire soprattutto per sostenere lo sviluppo dell’IA.
L’energia è indispensabile per il loro funzionamento, ma anche per alimentare i processi di raffreddamento delle loro componenti: server e apparecchiature generano, infatti, una significativa quantità di calore durante il funzionamento. Il liquido utilizzato per il raffreddamento raggiunge temperature di 20-30 °C e viene poi generalmente raffreddato usando la temperatura dell’aria esterna o sistemi di chiller.
È proprio su questo calore rilasciato dai data center che si concentrano le ricerche più innovative: l’obiettivo è rendere efficiente il processo evitando di disperdere una risorsa preziosa.
Spazio alla biodiversità
Tutelare la biodiversità significa anche monitorare e migliorare le infrastrutture che ci permettono di usare risorse preziose come l’acqua e l’energia. Ed è proprio quello che sta facendo A2A con il progetto di ricerca ornitologica nel parco dell’Alto Garda Bresciano per individuare potenziali interferenze delle linee elettriche aeree sull’avifauna.
È sempre una questione di fisica!
Quando apriamo il rubinetto, l’acqua arriva fino a casa grazie alla fisica. L’acqua può “spingere” dentro i tubi con una forza chiamata pressione. Più in alto è l’acqua in un serbatoio, più forte spinge verso il basso nei tubi.
Cosa fa la pressione dell’acqua
- Immaginiamo una colonna d’acqua alta. Più è alta, più schiaccia la base. Questa “spinta” sulla base è la pressione che vogliamo capire.
- La legge che ci parla di questa pressione: P = d × g × h
- Cosa significano i simboli:
- P (la pressione): quanto l’acqua spinge.
- d (la densità): quanto è “densa” l’acqua.
- g (l’accelerazione di gravità): il valore che dice quanto la gravità ci spinge verso il basso.
- h (l’altezza): quanto è alta l’acqua nel serbatoio.
La formula è fatta da moltiplicazioni: tutti i fattori contribuiscono, ma l’altezza h ci interessa particolarmente.
Un esempio
- Torri dell’acqua: in città può capitare di vedere delle “torri” che tengono l’acqua in alto. Così l’acqua, tirata giù dalla gravità, scende e arriva nei tubi con abbastanza forza.
- Cosa c’entra l’altezza della torre: più alta è la torre, più la pressione alla base è alta, e quasi aiuta l’acqua a salire nei palazzi. Se non basta, si usano delle pompe per dare una spinta in più.
Come arriva l’acqua al rubinetto
- Dal sottosuolo alla città:
- Prelievo: delle pompe prendono l’acqua dalle falde (grandi “serbatoi” naturali sotto terra).
- Raccolta: le pompe portano l’acqua nelle torri dell’acqua.
- Distribuzione: tubi e valvole guidano e regolano la pressione, così l’acqua arriva ai rubinetti di casa.
- Se la pressione è poca: si accendono delle pompe nei palazzi per aiutare l’acqua a salire ai piani più alti.
Due sfide importanti
- L’acqua è preziosa: in alcune zone le falde si stanno svuotando perché piove meno e fa più caldo. Dobbiamo non sprecare l’acqua.
- Perdite delle tubature: a volte i tubi hanno buchi e l’acqua si perde. Questo è uno spreco che dobbiamo ridurre.
Città intelligenti che “ascoltano” i tubi
- Sensori nei tubi: nelle città più tecnologiche ci sono piccoli strumenti (i sensori) che controllano la pressione, la qualità dell’acqua e trovano perdite molto piccole.
- Come aiutano: se i sensori sentono un problema, mandano un messaggio a un computer che indica dove il tubo è rotto. Così i tecnici riparano in fretta e si risparmia acqua.
Piccolo esperimento in classe
- Materiali: una bottiglia trasparente, acqua e uno stuzzicadenti per fare un piccolo foro (con un adulto).
- Procedura:
- Facciamo un foro vicino al fondo della bottiglia e tappiamo con un dito.
- Mentre tappiamo con il dito, riempiamo d’acqua la bottiglia.
- Togliamo il dito. Osserviamo: l’acqua esce con forza.
- Confronto: rifacciamo il foro più in alto e riempiamo di nuovo la bottiglia. L’acqua esce meno forte dal foro più in alto.
- Cosa impariamo: più è “alta” l’acqua sopra il foro, più grande è la pressione e più forte esce.
Come dobbiamo agire
- Rispettiamo l’acqua: è una risorsa preziosa, non va inquinata e non va sprecata, usiamola con cura.
- Fisica e tecnologia insieme: capendo come funziona la pressione e la distribuzione dell’acqua, usando dei sensori intelligenti, possiamo ridurre gli sprechi e avere acqua pulita per tutte e tutti.
Flipped classroom
Rendere più intelligenti le città significa migliorare la vita di chi ci vive, studia, lavora... e contribuire a salvaguardare il Pianeta.
Dividiamoci in 4 gruppi e immaginiamo di trasformare la nostra città o il nostro quartiere.
Ogni gruppo si concentra su un ambito specifico.
- Acqua: come ridurre gli sprechi d’acqua?
- Mobilità: come migliorare i trasporti?
- Rifiuti: come gestire meglio i rifiuti?
- Spazi verdi: come far crescere il verde urbano?
Per concludere, mettiamo a sistema i lavori di ogni gruppo in una presentazione condivisa.
