Approvvigionamento del gas Kreuzlingen
Le Technische Betriebe Kreuzlingen sono un comparto del servizio pubblico urbano. In qualità di azienda trasversale, provvedono a garantire l’approvvigionamento di elettricità, gas naturale, acqua potabile e teleriscaldamento all’insieme della popolazione nonché alle aziende commerciali e industriali. Le Technische Betriebe Kreuzlingen sono un importatore diretto di gas naturale e quindi occupano una posizione particolare. Su ogni bolletta di gas naturale è imputato il relativo sdoganamento e nella stazione di trasmissione i contatori e le saracinesche sono dotate di piombi doganali. A Kreuzlingen il gas naturale è sostanzialmente impiegato per il riscaldamento, il calore industriale e la mobilità.
Problematica
Da parecchio tempo a questa parte sussistono delle differenze del -2 / -5% tra il punto di erogazione del gas alla frontiera di Costanza e la vendita di gas ai clienti di Kreuzlingen e dintorni.
Questa differenza è troppo significativa per essere imputata a eventuali perdite di gas. Si presume che la differenza sia riconducibile a un’altitudine diversa tra il punto di erogazione e il contatore dei clienti.
Un limite del regolatore della pressione è stato fissato a 470 m di altitudine, cioè tra il punto più alto e quello più basso. Motivo per cui presso gli allacciamenti domestici ubicati al di sopra dei 470 metri sul livello del mare (m.s.l.m) davanti al contatore si è installato un piccolo regolatore della pressione. Questo consente di rispristinare la spinta della pressione formatasi nelle condotte del gas.
Per attuare un conteggio adattato alla pressione si è provveduto a suddividere Kreuzlingen in due zone altimetriche: una a un’altezza mediana di 435 metri e un’altra a 520 metri sul livello del mare.
Molti grossi clienti si trovano nella zona altimetrica inferiore e sono dotati di un dispositivo di conversione del volume che indica al contatore la temperatura e la pressione di entrata del gas. La lettura del contatore avviene ogni settimana in modo automatizzato sempre in un momento predefinito. Questo procedimento garantisce un conteggio del consumo vicino alla realtà. L’approccio non è tuttavia estensibile ai piccoli consumatori perché comporta grandi costi.
Di conseguenza, si è deciso di fornire l’indicazione del potere calorifico di conteggio con i succitati valori mediani di altitudine. Per fare questo è necessario disporre del valore calorifico di immissione che è comunicato mensilmente da Costanza. La media su due anni di questo valore confluisce nel conteggio. La lettura dei contatori dei clienti più piccoli avviene ogni sei mesi e in giorni diversi.
Nel calcolo del coefficiente di stato, che dipende dall’indicazione del quantitativo, si prende anche in considerazione la temperatura del gas. Questo valore è stato fissato costantemente a 288.15 Kelvin. Non si può tuttavia escludere completamente che intervenga un aumento della temperatura provocato, per es., da una percorrenza più lunga.
Acquisto
L’energia fornita è misurata in metri cubi di esercizio (Bm³) mediante contatori del gas collocati nei punti di erogazione. Attraverso il dispositivo di conversione del volume, la quantità di gas è convertita da Bm³ in metri cubi normati (Nm³), tenendo in debito conto la pressione e la temperatura del gas nonché la pressione ambientale. Grazie al gascromatografo a colonna impaccata (PGC), che fornisce il valore calorifico, si arriva alla quantità in kWh (energia termica), partendo dalla quantità di gas in Nm³. L’energia termica generata è calcolata moltiplicando i Nm³ per la media del valore calorifico di immissione mensile.
Limitazione del progetto
L’analisi si limita al quantitativo di gas consumato dai “piccoli clienti“. In caso di clienti contrattuali e grossi clienti, i parametri di calcolo sono forniti direttamente attraverso un dispositivo di conversione del volume(calibrato) e trasmessi senza adattamenti. La maggior parte dei piccoli clienti estraggono il gas da una condotta a bassa pressione e quindi ne consegue che anche la rete a 5bar è esclusa dall’analisi.
Il progetto non ha inoltre preso in considerazione il valore calorifico di immissione, il numero di comprimibilità, la pressione normata, la temperatura standard, la pressione d’esercizio, il dispositivo di conversione del volume, il PGC, il diametro, la lunghezza e il materiale della condotta. Questi valori sono in parte normati, ponderati e sono ulteriormente verificati e inseriti nel calcolo.
Fattori rilevanti
Tra i fattori verificabili per l’indicazione della pressione dell’ambiente è determinante l‘altezza. Dal coefficiente di stato si ottengono la temperatura del gas, la pressione dell’aria e la pressione di immissione. Inoltre, il valore calorifico di conteggio include il valore calorifico di immissione nonché i quattro valori citati in precedenza. Di conseguenza, questo valore va anch’esso esaminato attentamente.
I fattori rilevanti di calcolo sono pure consultabili sul “Foglio informativo conteggio gas naturale“, edizione 2018 V1, pagine 2 e 5.
Generazione di valore aggiunto
Aggregando informazioni finora indipendenti tra loro si genera valore aggiunto, anche a livello di analisi del potere calorifico di conteggio.
Al riguardo, la capoprogetto ha effettuato ricerche sulle pagine Internet seguenti:
- https://geoinformation.tg.ch/
- https://map.geo.admin.ch/
- https://www.geocat.ch/
- https://www.meteoschweiz.admin.ch/
Visto che la pressione dell’ambiente dipende dall’altitudine, si cerca di ottenere informazioni sull’altezza, contenuta nei dati reticolari del modello digitale del terreno (MDT).
In questo caso non è attuabile l’idea di includere anche una copertura cartografica per la pressione dell’aria perché non si dispongono di dati per il territorio di Kreuzlingen.
A una richiesta fatta per email Meteoswiss.ch ha risposto che: “In generale non esistono dati reticolari sulla pressione dell’aria.“
Analisi
Come già menzionato, la bolletta del gas è calcolata in kWh, mentre il consumo è letto in Bm³. Per arrivare al valore unitario in kWh si deve definire il potere calorifico per il conteggio che contiene i valori forfettari esaminati nell’analisi. Per questo motivo la capoprogetto ha deciso di analizzare il valore grezzo Bm³.
GIS e IS-E
Dopo lo screening dei dati si procede a unire, attraverso il parametro “Indirizzo” in Excel 2016, i dati di consumo IS-E e i dati GIS. Per una chiara classificazione degli edifici sarebbe più indicato l’inequivocabile identificatore federale dell’edificio EGID. Ma quest’ultimo non è gestito nell’IS-E delle Technische Betriebe Kreuzlingen.
Come contenitore di dati si è preso un filegeodatabase (FGDB) allestito con il programma ArcCatalog dell’ESRI.
Il FGDB viene letto con ArcGIS Pro, si aggiunge il MDT e le relative informazioni sull’altitudine rilevate sono passate all’allacciamento domestico al gas con lo strumento “Traferire valori sul punto” preso dalla SpatialAnalystToolbox. A questo punto vengono aggiunte le quantità di consumo indicate sul contatore del gas ed eventualmente le si sommano all’allacciamento domestico al gas.
Calcoli del baricentro: dall’ottica dei quantitativi
In ArcGIS Pro si effettua una ripartizione della direzione, attraverso lo SpatialanalystTool, dei quantitativi dell’allacciamento domestico al gas. L’altitudine del baricentro è di 416.61 m.s.l.m.
Per controllare il procedimento si è indicato un ulteriore baricentro, tramite una superficie tamponata, passando dal numero degli allacciamenti domestici al gas. Questo valore altimetrico è di 416.33 m.s.l.m.
Calcolo del baricentro: dall’ottica del consumo
Il consumo è visualizzato attraverso un’analisi di prossimità reticolata, passando dal parametro “Consumo”. Al riguardo non si riesce a indicare nessun baricentro.
Successivamente l’informazione sul consumo è trasferita sulle singole parcelle. Sembra un risultato impressionante, ma in realtà non lo è perché la dimensione della superficie degli edifici arrischia di falsare il risultato. In seguito si sceglie una selezione dei 500 allacciamenti domestici al gas con il consumo più alto e si costituisce un buffer. Questa misura consente di coprire il 75% del consumo di gas. Da questa superficie si arriva a un valore del baricentro con un’altezza di 420.07 m.s.l.m.
Per la zona di Bätershausen, Lengwil, Neuwilen e Siegershausen (HZ 2) si provvede a realizzare unicamente un’analisi del baricentro. Poiché l’altezza di quest’indicazione del baricentro con i suoi 520.43 m.s.l.m. combacia completamente con il valore medio della zona altimetrica 2 si tralascia di inserire nell’analisi un ulteriore valore.
Per le varianti di calcolo future si decide quindi di prendere i valori altimetrici di 415 m, 420 m und 520 m.s.l.m.
Potere calorifico di immissione
Per l’elaborazione delle bollette delle Technische Betriebe Kreuzlingen si riprende quindi un valore calorifico di immissione di 11.268. Questo valore è verificato mediante una ponderazione dei quantitativi medi per arrivare a ritenere aggiuntivamente nell’analisi il valore risultante di 11.270.
Spinta ascensionale della pressione
Visto che 15 anni fa il limite del regolatore di pressione è stato aumentato da 450 m a 470 m.s.l.m, adesso si fornisce il consumo relazionato alla spinta ascensionale della pressione in questo ambito. In merito si presuppone una spinta ascensionale della pressione da 0,48 mbar a 10 Hm a partire da 400 m.s.l.m.
La spinta ascensionale della pressione ha un effetto molto limitato del +0.01/ +0.02% sul calcolo.
Excel
Per agevolare il confronto si fissa al 100% il valore della quantità di gas acquistato nel 2018.
I valori del consumo effettivo, il potere calorifico di conteggio del 2017 (il potere calorifico di conteggio del 2018 è stato aumentato circa dell’1%), la spinta ascensionale della rete di approvvigionamento, le nuove altitudini medie indicate di 415 m e 420 m nonché l’altezza effettiva del livello del mare degli gli allacciamenti domestici al gas sono analizzati in base al valore calorifico di immissione di 11.270.
La conclusione principale a cui si arriva è che se il valore calorifico di conteggio nel 2018 non fosse stato aumentato, le quantità di gas vendute in kWh sarebbero dello 0.62% al di sotto della quantità di gas acquistata. Inoltre, appare che i risultati dei quantitativi nel calcolo delle altitudini medie di 415 m, 420 m o con l’altitudine reale sul mare subiscono solo una variazione minima – nell’ambito dello 0.2% – rispetto alla quantità acquistata. Questo dimostra che le altitudini medie recentemente indicate corrispondono alle condizioni locali.
In presenza di varianti, alla cui base sta il potere calorifico di 11.268, tutti i valori si contraggono dello 0.02% e questo è controproducente. Il valore viene comunque mantenuto per ulteriori interpretazioni.
Si tiene anche conto di altre considerazioni come: la riduzione di 1 m dell’altitudine sul livello del mare perché le condotte del gas stanno solitamente a 1 m al di sotto della superficie. Oppure il fatto di adottare un aumento della temperatura che sia proporzionato alla propulsione della pressione.
La temperatura di immissione dal momento dall’acquisto è perciò fornita approssimativamente basandosi sulla ponderazione delle quantità. Da questo esercizio risulta una temperatura di 11°C circa che viene ripresa in quanto tale poiché che aumenta in relazione all’altitudine del mare e la pressione del gas.
Adesso l’analisi dimostra che vale la pena osservare più da vicino il valore della temperatura del gas. Infatti, la quantità di gas indicata è per la prima volta superiore dell‘1% rispetto alla quantità acquistata.
Analisi
L’analisi è effettuata ricorrendo a due varianti. Nella prima si tiene in considerazione il periodo di conteggio per l’acquisto dal 1.1 al 31.12.2018 come valore al 100%.
Nella seconda variante si valuta il periodo di conteggio per l’acquito dal 15.12.2017 al 14.12.2018 come valore al 100%.
Questo differimento temporale ha avuto come effetto che all’acquisto vanno aggiunte 770.250 kWh di quantitativo di gas. Questo porta a dedurre che il dicembre 2018 sia stato più mite rispetto al dicembre 2017. Ne consegue che tutte le quantità di vendita fornite – eccezion fatta per quelle legate alla temperatura – cadono al di sotto della del valore d’acquisto del 100%.
Conclusioni
Il fatto di confrontare periodi diversi genera una distorsione perché la meteo non è prevedibile. Questo tramuta il parametro ”Intervallo di tempo“ in un fattore imprevedibile. Per ovviare a questo problema bisogna effettuare allo stesso momento la lettura dei valori dei contatori. Questo sarà possibile tra sette anni, grazie al progetto Smart Meter.
Il limite del regolatore di pressione svolge solo un ruolo molto marginale nella differenza di conteggio. Lo stesso dicasi per l’impatto dell’ambito di altitudine 450 m – 460 m.s.l.m. con un +0,01% sul consumo in kWh.
Le analisi GIS dimostrano che la maggior parte dei consumatori e anche la maggior parte delle quantità di gas consumate a Kreuzlingen si trovano della zona a bassa quota, cioè approssimativamente tra i 397 m e i 435 m. L’altitudine media della zona altimetrica 1 dovrebbe essere definita nell’ambito dei 415 – 420 m.s.l.m., invece dei 435 m finora presi in considerazione.
Il sistema di calcolo delle zone altimetriche funziona solo se la zona di approvvigionamento del gas si trova a una certa altitudine e questo non è il caso per Kreuzlingen che presenta una differenza di dislivello di circa 90 metri di altitudine.
Per riuscire ad avere un’indicazione equivalente delle quantità per tutte le economie domestiche nel calcolo dell’energia termica (kWh) deve essere inserito anche il parametro “Altezza sopra il livello del mare” e “Temperatura del gas” per ogni allacciamento.
Dalla prospettiva dell’analisi delle superfici, il sistema di informazione geografica rappresenta uno strumento molto interessante. È anche straordinario vedere quali conoscenze possono essere estrapolate unendo delle informazioni apparentemente indipendenti tra loro.
I tempi sono maturi per la terza, quarta e quinta dimensione …
Tanja Blum
Capoprogetto GIS / NIS / Progettazione
Tecnica in geomatica con attestato federale di capacità
Technische Betriebe Kreuzlingen
