Affrontare la crisi idrica e la transizione energetica con un approccio integrato, capace di considerare le strette interconnessioni tra disponibilità d’acqua, produzione di energia e cambiamenti climatici. È l’obiettivo del progetto di Ricerca di Sistema Elettrico “Risorsa idrica e sistema energetico”, coordinato da ENEA con la partecipazione di sette università italiane. La ricerca punta a sviluppare strumenti e strategie per migliorare la gestione delle risorse, ridurre gli sprechi e valutare gli effetti che le scelte energetiche possono avere sui sistemi idrici. Una sfida destinata a diventare sempre più rilevante alla luce degli scenari climatici, che prospettano un aggravamento delle condizioni di siccità negli scenari caratterizzati da emissioni più elevate.
“Le proiezioni climatiche ad alta risoluzione indicano, negli scenari a più elevate emissioni, un aggravamento delle condizioni di siccità, con conseguenze potenziali sia sulla disponibilità idrica che sull’agricoltura e sulla produzione energetica”, spiega Girolamo di Francia, responsabile del laboratorio Energia e Data Science dell’ENEA e referente del progetto.
Satelliti e modelli digitali per valorizzare l’acqua
Uno dei filoni di ricerca riguarda l’impiego dei dati satellitari per sviluppare strumenti aggiornabili in grado di descrivere le caratteristiche e la disponibilità dei corpi idrici. Le informazioni raccolte consentono di valutare anche il loro potenziale energetico, compatibilmente con gli altri utilizzi della risorsa. Un altro ambito di intervento riguarda la riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione, attraverso modelli digitali che permettono di analizzare gli sprechi d’acqua insieme all’energia necessaria per renderla disponibile.
“Risparmiare acqua significa spesso risparmiare energia come abbiamo potuto verificare con il modello digitale sperimentato sulla rete idrica di Marigliano, in provincia di Napoli, che ha permesso di associare alle perdite d’acqua non soltanto il volume della risorsa dispersa, ma anche l’energia utilizzata per renderla disponibile: circa 20 mila metri cubi d’acqua persi in un anno corrispondono a circa 6,77 MWh di energia non valorizzata”, prosegue Di Francia.
Il caso di Marigliano mostra come la gestione delle reti idriche possa beneficiare di strumenti capaci di quantificare non soltanto i volumi dispersi, ma anche il costo energetico associato alla captazione, al trattamento e alla distribuzione dell’acqua. Un approccio che consente di individuare con maggiore precisione le inefficienze e di valutare i benefici di eventuali interventi di risanamento.
Fotovoltaico galleggiante, produzione elettrica e tutela dei bacini
Tra le tecnologie esaminate figura anche il fotovoltaico galleggiante, analizzato non soltanto come soluzione per produrre elettricità sui bacini idrici, ma come sistema complesso nel quale produzione energetica, evaporazione, temperatura e qualità dell’acqua sono strettamente interconnesse. Per studiare queste dinamiche, ENEA ha definito sistemi di monitoraggio basati su sensori in grado di rilevare diversi parametri e su piattaforme robotiche. Su queste basi è stato avviato il percorso per sviluppare un Digital Twin, o gemello digitale, dell’ecosistema integrato costituito dall’impianto fotovoltaico e dal corpo idrico. L’obiettivo è disporre di una rappresentazione digitale del sistema che consenta di analizzare le interazioni tra le diverse componenti e supportare una gestione più efficiente, considerando congiuntamente i risultati energetici e gli effetti sulla risorsa idrica.
Acque reflue e risorse alternative contro la scarsità idrica
La stessa impostazione guida gli studi sul riutilizzo delle acque reflue e delle risorse idriche non convenzionali. La finalità è duplice: alleggerire la pressione sulle fonti tradizionali e contenere, allo stesso tempo, i consumi energetici legati all’approvvigionamento. In questo ambito, il progetto ha preso in esame il caso di Ventotene, territorio caratterizzato da una forte dipendenza dalla dissalazione. L’analisi evidenzia la necessità di considerare in modo coordinato il recupero delle acque meteoriche, il riutilizzo delle acque depurate e la riduzione delle perdite nelle reti, senza trascurare l’energia necessaria a garantire la disponibilità idrica. Un approccio integrato può contribuire a individuare soluzioni più efficienti per i territori maggiormente esposti alla scarsità d’acqua, dove la dipendenza da tecnologie energivore rende particolarmente importante il coordinamento tra pianificazione idrica ed energetica.
Acqua ed energia, una questione anche geopolitica
La relazione tra acqua ed energia non riguarda soltanto l’efficienza tecnologica e la sostenibilità ambientale, ma coinvolge anche la sicurezza degli approvvigionamenti e gli equilibri economici e internazionali. La disponibilità di risorse idriche, infatti, influenza numerose attività produttive, mentre la produzione e la distribuzione dell’acqua richiedono energia. “Il nesso tra acqua ed energia ha una dimensione geopolitica che deve essere sempre tenuta in conto. Governare acqua ed energia significa intervenire non soltanto sulla sostenibilità ambientale, ma anche su sicurezza e stabilità dei sistemi economici e delle relazioni tra Paesi. La transizione energetica impone di superare una visione per compartimenti separati. Non è più possibile valutare una tecnologia energetica senza chiedersi quanta acqua richieda e quale impatto possa avere sulla risorsa e allo stesso modo, non si può programmare la gestione dell’acqua senza considerarne il costo energetico”, conclude Di Francia.