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Ricerca e Sviluppo

Nel primo semestre del 2013 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 la realizzazione di HEnergia, il centro Hera per lo sviluppo delle energie rinnovabili.

I principali progetti di ricerca in corso sono:

 
  • HEnergia

    Si tratta di un centro sperimentale per la ricerca applicata su tecnologie di produzione ed utilizzazione di energia da fonti rinnovabili e alternative, la cui realizzazione è stata avviata nel 2011 a Forlì. In questo primo semestre è stata completata l'opera che sarà collaudata e messa in funzione entro la fine dell'anno.
    HEnergia 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, in modo da valutare meglio e in maniera comparata soluzioni di mercato e soluzioni state of the art. 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 ed una "filiera" dedicata alla produzione, stoccaggio ed utilizzo dell'idrogeno. L'avvio è previsto entro l'autunno. La gestione delle attività sperimentali sarà svolta in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna.

     
  • Progetto Contaminanti Emergenti

    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. Nell'ambito di tale collaborazione, nel 2012 sono state avviate le analisi delle tecnologie di trattamento e delle filiere di potabilizzazione attualmente in uso per verificare la loro efficacia nella rimozione di alcuni microinquinanti e la necessità di eventuali upgrade. I risultati di tale studio sono attesi per fine 2013.

     
  • 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. I primi risultati sperimentali sono stati estremamente interessanti. 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. Il dispositivo è stato realizzato nel 2009 e installato presso utenze reali insieme alla strumentazione di acquisizione realizzata l'anno precedente. La notevole mole di dati ha permesso una migliore caratterizzazione del fenomeno fisico rispetto al passato. Nel 2010 è stato progettato e realizzato un dispositivo che permette di effettuare agevolmente l'acquisizione 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 è proseguita nei primi mesi del 2012 con la realizzazione di un dispositivo dotato di sensore ad idrofono le cui prestazioni saranno confrontate con quelle del sensore già testato (accelerometro) nel corso del 2013, con la collaborazione della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna.
    Parallelamente è stata avviata un'attività sperimentale con la realizzazione di un'infrastruttura permanente di rilevazione perdite su una rete cittadina che si basa su idrofoni applicati agli idranti. L'impianto pilota è stato realizzato a Riolo Terme (RA) ed è stato messo in esercizio a dicembre 2012. Nel 2013 sono iniziati i primi monitoraggi.

     
  • 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 produzione d'idrogeno e metano per via biologica.
    Nel 2012, sono state svolte le valutazioni dell'utilizzabilità 1) dell'idrogeno prodotto in celle combustibili PEM tradizionali e 2) dei residui solidi della bio-produzione combinata di idrogeno e metano, quali compost/fertilizzanti per l'agricoltura, e gli eventuali pre-trattamenti necessari. Le attività sono terminate durante il primo semestre del 2013. I risultati saranno disponibili entro la fine dell'anno.

     
  • Gestione Automatica Impianti

    Il progetto, sviluppato in collaborazione con l'Unità Tecnica Modelli, Metodi e Tecnologie per le Valutazioni Ambientali - Protezione e Gestione della Risorsa Idrica di ENEA, il Politecnico di Milano e l'Università di Bologna, 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 nella condizione di massima efficienza, in funzione della composizione del refluo (depuratori) o dell'acqua grezza (potabilizzatori) in ingresso. Nel 2008 sono stati avviati i lavori presso il depuratore di Calderara di Reno (BO) scelto come sito di prova. Nel 2009 è stata installata la strumentazione di analisi e controllo presso il sito 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 le seconda fase del progetto, il cui obiettivo, in un triennio, è lo sviluppo di un sistema prototipale. Nel 2012 è stato installato un prototipo di impianto in scala presso il depuratore di Trebbo di Reno (BO) e sono state individuate le logiche e le politiche di controllo da implementare nel sistema. Nella prima metà del 2013 è iniziato l'allestimento delle sonde e del sistema remoto di rilevamento dati presso l'impianto di Calderara di Reno (BO).

     
  • Modellazione degli impianti del Ciclo Idrico

    Il progetto 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.
    Nell'ambito di tale attività, il Gruppo nel 2012 si è dotato di strumenti sofisticati in grado di eseguire in laboratorio analisi specifiche per il calcolo di grandezze e parametri utili per la modellazione, utilizzati nel primo semestre del 2013 per la caratterizzazione dei reflui e ed il calcolo di alcune costanti cinetiche. Sempre nel 2013 sono state installate presso un impianto campione delle sonde multiparametriche in ingresso ed in uscita per avere una quantità di dati sufficiente alla calibrazione e alla verifica del modello.

     
  • 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 è relativo al recupero di energia termica da reti acquedottistiche mediante sistemi con pompa di calore a bassa entalpia. Sulla scia di questi studi, a seguito di ulteriori analisi dati e verifiche in campo eseguite nel 2012, si è deciso di proseguire con lo studio di prefattibilità di un'applicazione presso una cabina di riduzione della pressione d'acquedotto nel Comune di Bologna, per ottimizzare il possibile recupero energetico. Lo studio è tuttora in corso presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna.

     
  • 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 sulle quali si sono manifestate 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 sono state effettuate analisi di laboratorio per la caratterizzazione puntuale delle fratture i cui risultati saranno la base per la definizione di Piani ed Azioni di Miglioramento che costituisce l'attività 2012.
    I risultati della ricerca effettuata sono stati presentati al WaterLossEurope 2012, il maggiore evento internazionale organizzato dall'IWA sul tema delle perdite idriche. Nel primo semestre del 2013 sono stati affidati dei campioni all'Advanced Polymer Materials, spin-off dell'Università di Ferrara, per analisi chimico-fisiche, reologiche e termo-meccaniche
    Le attività proseguiranno con la redazione e l'aggiornamento della specifica documentazione tecnica (quale campo di impiego, specifiche fornitura, analisi di laboratorio, ecc.).