Всяка капка има значение по пътя към Вода 4.0

Дигиталните решения позволяват на операторите от сектора на водоснабдяването и пречистване на отпадъчни води да се адаптират към климатичните, демографските и структурните промени.

Животът е невъзможен без вода – тaзи фраза, която звучи като клише, може в действителност скоро да се превърне в ужасна прогноза, ако настоящите статистически тенденции се запазят. Понастоящем 3,6 млрд. души са изправени пред недостатъчен достъп до вода поне един месец в годината.

Недостигът на вода не е проблем само в засушените, селски или слабо развити региони, но все повече засяга и богатите нации и градските райони. Според UN-Water броят на градските жители, които нямат безопасна питейна вода, се е увеличил с повече от 50% от 2000 г. насам.

Изменението на климата, урбанизацията и замърсяването в резултат от селското стопанство и индустриалното производство застрашават качеството на водата в езерата, реките и водоносните басейни в много райони по света, превръщайки чистата вода във все по-оскъден и ценен ресурс.

Дигитализацията като инструмент за устойчива водна икономика

Според Бялата книга на Global Water Intelligence водните мрежи са отговорни за 135 млн. тона емисии на CO₂. Намаляването на тази цифра с 30% чрез избягване на течове би довело до значително ограничаване на въглеродния отпечатък на водната инфраструктура. Инвестирането в технологии за откриване на течове често се изплаща чрез намаляване на загубите на вода и спестяване на свързаните с това енергийни разходи.

За щастие имаме начини за справяне с този проблем. Новите технологии могат да помогнат за откриване и локализиране на течове от всякакъв вид и размер.

Дигиталните решения осигуряват подобрено наблюдение на инфраструктурните системи за вода и отпадъчни води и оптимизирана работа на системите и инсталациите. Те могат да помогнат за гарантиране на съответствие с все по-строгите регулаторни изисквания за качеството на водата и отпадъчните води, както и за сигурността и качество на доставките и преработката.

Чрез свързване в мрежа и интегриране на процесни, инженерни и оперативни данни, целият технически и организационен процес и веригата на стойността на водната индустрия могат да бъдат представени под формата на цифров модел. Това е т.нар. нареченият дигитален близнак – модел, базиран на данни, който включва всички проектни и оперативни данни за целия жизнен цикъл на инсталацията. Този цифров двойник подпомага текущата оптимизация на процедурите за проектиране, експлоатация и поддръжка.

Интелигентното свързване на данни от работата на инсталацията с глобални данни като метеорологични доклади, съчетано с усъвършенствани методи за анализ като машинно самообучение, позволява на операторите както да оптимизират ежедневната работа на инсталациите, така и да реагират по-добре на необичайни събития (напр. обилни валежи, течове по мрежата и други). Такива решения са налични още днес.

Намаляване на консумацията на енергия чрез оптимизирана работа на помпите

Едно от приложенията на цифровите решения е оптимизирането на потреблението на електрическа енергия от помпите. Изпомпването на вода по време на транспортиране, задържане или обработка изисква множество и често големи помпи, които са отговорни за основен дял от енергията, консумирана във водния сектор. Следователно оптимизирането на потреблението на енергия от помпите може да помогне за значително намаляване на енергийните разходи и въглеродния отпечатък на инсталациите за вода и отпадъчни води. Освен това оптимизираната работа на инсталацията намалява натоварването на оборудването и увеличава наличността и експлоатационния живот на помпите и другите компоненти.

Енергийно рентабилната работа обаче не трябва да бъде за сметка на сигурността. Ето защо операторите на инсталации трябва да могат да събират и анализират текущи данни в реално време както от своите инсталации, така и от други източници.

Интелигентни приложения като SIWA Optim събират данни от системата за контрол на процесите и ги свързват с данни от комунални услуги, прогнози за потреблението и други източници. Приложението интегрира всички параметри за анализ, използвайки усъвършенствани алгоритми, което води до намаляване на оперативните разходи, като същевременно защитава сигурността на доставките и ресурсите.

По-бързо откриване на течове

Друга област на приложение е намаляването на загубите на вода. В световен мащаб водата, която се изпомпва и след това се губи поради изтичане или кражба, е основен проблем за водната индустрия. Това влияе не само върху икономическите резултати на водоснабдителните компании, но увеличава натиска върху природните водни ресурси. Наред с това неотчетените течове от отпадъчни води често са основен източник на замърсяване и могат да повлияят на качеството на водата и състоянието на околната среда.

По тази причина операторите на инсталации и мрежи трябва да могат да засичат и локализират течове бързо и с висока точност. С помощта на технология, подобна на тази, използвана за откриване на вода на други планети, сателитите могат да осигурят изображения, които помагат да се идентифицират течовете във водопроводните системи тук, на Земята.

Но не е необходимо да търсите решения чак в Космоса, след като те вече са налични. Усъвършенствани инструменти като приложението SIWA Leak използват данните от съществуващите системи за измерване и автоматизация и съчетават различни методи за измерване (дебит, масов баланс, анализ на налягането, спадове на налягането), за да открият течове с минимално забавяне и висока точност. В допълнение, облачни приложения като SIWA LeakPlus комбинират данни от водоразпределителната мрежа с облачни изчисления, изкуствен интелект и хидравлични симулации за откриване на скрити аномалии, които индикират течове. Използвайки тези цифрови инструменти, операторите на инсталациите могат да засичат течове по-бързо и по-прецизно от преди, намалявайки времето и нивата на течове с до 50%.

Оптимизирано управление на канализацията

Цифровизацията също така предлага предимства по отношение на управлението на капацитета, например за канализационните системи. Тези системи вече са засегнати от ефектите на изменението на климата. Когато повърхностният отток и канализацията се събират в смесена канализационна система, обилни валежи (които се предвиждат да се случват все по-често поради климатичните промени, особено в Европа) могат да доведат до неконтролирано изпускане на замърсена вода в естествените водни басейни. Сушата пък води до "сухи" тръби, които са склонни към образуване на отлагания и могат да отделят миризми от канализационната система.

За справяне както с обилните валежи, така и с недостатъчното прочистване на канализационните системи, операторите се нуждаят от оптимизирано управление на помпите и подходящ буферен капацитет. Едно интелигентно централизирано решение за управление и контрол на канализацията може да позволи буферният капацитет в канализационната мрежа да се използва за облекчаване на работата на тръбопроводите и изравняване на притока към пречиствателните станции за отпадъчни води. Приложения като SIWA Sewer позволяват динамична онлайн оптимизация на работата на канализацията въз основа на текущите нива в тръбите, резервоарите за събиране и резервоарите за преливане. Вентилите, шлюзовете и помпите могат да се управляват въз основа на текущите прогнози за валежи, за да се оптимизира управлението на канализацията, както и ефективността на пречистване на отпадъчните води, като по този начин се предотвратява неконтролирано изпускане на канални води в околната среда. Ефективността е значително подобрена, така че често не са необходими допълнителни инвестиции в буферни резервоари и конструкции.

По пътя към Вода 4.0

Както показват тези примери, цифровизацията вече може да допринесе за по-добра сигурност на доставките на питейна и отвеждане на отпадъчна вода, намалено потребление на енергия и по-ниски оперативни разходи. Чрез интегриране на усъвършенствани решения и услуги като цифрови близнаци и машинно самообучение, индустрията може да се възползва от приложения и дигитални услуги, които позволяват по-голяма прозрачност в целия жизнен цикъл на инсталациите и веригата на стойността. Това позволява на операторите да увеличат ефективността и потенциала за спестявания в много области, като същевременно защитават сигурността на доставките.

За да подкрепи тези усилия, Siemens разработи Siemens Industry Suite за водната индустрия и преработката на отпадъчни води. Чрез пълното взаимодействие на приложенията и цялостния и гъвкав анализ на данните за съоръженията във виртуалната среда на MindSphere, това предложение увеличава наличността на информация през целия жизнен цикъл. Пакетът също така включва приложенията на Siemens Water (SIWA), които са разработени специално за индустрията за водоснабдяване и преработка на отпадъчни води, съчетавайки дигитализация с инженерен опит от бранша.

Повече за продуктовата гама вижте тук.

инж. Иван Рашков

Моб.: +359 88 559 0066

ivan.rashkov@siemens.com

www.siemens.com