Zapotrzebowanie na wodę w Unii Europejskiej nieustannie rośnie, głównie wskutek polityki imigracyjnej oraz ciągłego rozwoju gospodarczego. W rezultacie zasoby wodne w przeliczeniu na jednego mieszkańca zmalały w ciągu ostatnich 50 lat o 24 proc, a prawie jedna trzecia populacji doświadczyła już ograniczeń w podaży wody. Wyjściem z tej patowej sytuacji mogą być technologie cyfrowe, które zrewolucjonizują sektor wodny w Europie. Wiążą się z nimi jednak nie tylko ogromne szanse, ale i zagrożenia.
Cyfryzacja gospodarki wodnej
Sektor wodny już od kilku dobrych lat korzysta z nowych technologii cyfrowych – według szacunków Global Water Intelligence potencjalne oszczędności z tego tytułu w latach 2016-2020 wyniosły 176 mld dol. w sferze uzdatniania i dystrybucji oraz 146 mld dol. w sferze kanalizacji sanitarnej. Nowoczesne rozwiązania cyfrowe wdrażane są przy tym w całym łańcuchu gospodarki wodnej – od pozyskiwania zasobów po obsługę klientów indywidualnych i sektora przemysłowego.
Rewolucja cyfrowa swoim zasięgiem objęła sterowanie pompami, zaporami wodnymi, turbinami, sensorami, bojami oraz rurociągami. Stworzyła tym samym możliwości zdalnego monitoringu takich parametrów, jak temperatura, pH czy zawartość związków azotowych w miejscach poboru wody. W przedsiębiorstwach wodnych pozwala zarządzać systemami napowietrzania,, mieszania czy regulowania cieku wody. W końcowym etapie łańcucha ułatwia zaś komunikację z odbiorcami i rozrachunki na bazie odczytów z wodomierzy.
Sektor wodny korzysta dziś z internetu, dronów, satelitów i inteligentnych wskaźników, które pozwalają zmniejszyć koszty operacyjne oraz szybciej i efektywniej reagować na zmiany, zwłaszcza te kryzysowe. To jednak nie koniec cyfrowego potencjału…
Jak sektor wodny może wykorzystać sztuczną inteligencję?
Uczenie maszynowe oraz sztuczna inteligencja wykorzystywane są dziś do przetwarzania ogromnych ilości danych, pozyskanych zarówno z punktów poboru wody, jak i od odbiorców końcowych. Zaawansowana technologia jest w stanie identyfikować wzorce i elastycznie modyfikować algorytmy stosowane do zarządzania zasobami wodnymi. W połączeniu z odpowiednim oprogramowaniem pozwala na lepsze planowanie strategii i optymalizację kosztów operacyjnych, a także minimalizację strat w systemie.
Przy okazji warto wspomnieć również o czatbotach obsługujących klientów sieci wodno-kanalizacyjnych, wirtualnej rzeczywistości ułatwiającej podejmowanie decyzji inwestycyjnych oraz tzw. cyfrowych bliźniakach, które pozwalają już replikować fizyczne obiekty (np. oczyszczalnie) lub procesy celem lepszego zrozumienia zagrożeń związanych z rozwojem czarnego scenariusza, np. awarii.
Ekonomiczne korzyści z wdrażania technologii cyfrowych w sektorze wodnym
Korzyści z wykorzystania technologii cyfrowych w sektorze wodnym są wielorakie i obejmują m.in.:
- redukcję kosztów i ryzyka operacyjnego w przedsiębiorstwach wodno-kanalizacyjnych;
- poprawę rentowności zainwestowanego kapitału dzięki szybszej i skuteczniejszej renowacji uszkodzonej infrastruktury;
- wzrost zysków dzięki bardziej precyzyjnemu monitoringowi zużycia wody i wartości dodanej oferowanej klientom sieci;
- udoskonalenie przebiegu procesów i predykcyjne utrzymanie ruchu;
- poprawę warunków pracy i efektywności personelu;
- poprawę zdolności adaptacyjnych i potencjału do wdrażania innowacji w zakresie już istniejących technologii.
Opublikowane w 2023 r. badanie międzynarodowego zespołu naukowców postawiło sobie za cel kwantyfikację korzyści ekonomicznych związanych z digitalizacją sektora wodnego w jego trzech kluczowych komponentach: wodociągów z pitną wodą, systemów ścieków mieszanych oraz elektrowni wodnych, które produkują już 12 proc. całkowitej energii w Europie.
W sektorze sieci wodociągowej problemem są przede wszystkim straty wynikające z nieszczelności, awarii rur oraz urządzeń hydrologicznych. Obliczenia wskazały, że wdrożenie cyfrowych technologii mogłoby je zredukować nawet o 30 proc. W kontekście kanalizacji naukowcy skupili się natomiast na ryzyku związanym z przelewami i przedostawaniem się zanieczyszczeń do środowiska naturalnego. W tym przypadku korzyści z digitalizacji wiązałyby się przede wszystkim z poprawą sytuacji ekologicznej. Z kolei elektrownie wodne mogłyby zyskać dzięki poprawie efektywności energetycznej, lepszemu zarządzaniu zbiornikami retencyjnymi oraz zapobieganiu awariom.
Łączne zyski ekonomiczne z zastosowania cyfrowych technologii w sektorze wodnym oszacowane dla poszczególnych krajów europejskich wyniosły od 0,4 do 1,7 mld euro rocznie. W przeliczeniu na jednego obywatela wynosiłyby one od 1,1 euro na rok w Belgii do 59,1 euro w Szwecji. Korzyści społeczne i ekologiczne pominięto w tej analizie z racji na ich trudną kwantyfikację – są one jednak niebagatelne.
Wyzwania związane z digitalizacją sektora wodnego w Europie
Niestety samo istnienie technologii cyfrowych nie oznacza, że da się je łatwo wykorzystać w sektorze wodnym. Jedną z przeszkód w ich wdrażaniu jest na przykład brak doradztwa technologicznego oraz spójnych standardów monitoringu. Sytuację komplikuje również fragmentaryzacja sektora wodnego, która utrudnia kompleksowe zastosowanie rozwiązań digitalnych. Umowy o wyłączności często nie pozwalają korzystać z aplikacji open-source, a wiele współczesnych systemów wodno-kanalizacyjnych wciąż nie jest w pełni kompatybilnych z internetem. Sama produkcja sensorów na skalę europejską jest sporym wyzwaniem.
Sceptycy wskazują również na olbrzymią lukę informacyjną dotyczącą digitalizacji sektora wodnego oraz bezpieczeństwa cybernetycznego. Ani zarządzający infrastrukturą wodno-kanalizacyjną, ani dostawcy nowych technologii nie rozumieją jeszcze w pełni potencjału związanego z cyfryzacją tej kluczowej branży. Rozwiązania cyfrowe nie są też uwzględnione w szerszej polityce wodnej UE – brakuje spójnej terminologii, jasnych definicji oraz kompatybilności celów na różnych szczeblach zarządzania. Należy mieć nadzieję, że poprawę w tym zakresie przyniesie program unijny Droga ku cyfrowej dekadzie, który zakłada cyfryzację usług publicznych do 2030 r.
W jaki sposób technologie cyfrowe zwiększają zużycie wody?
Globalna digitalizacja ma również negatywny wpływ na sektor wodny. Jak to możliwe? Z badania opublikowanego w 2023 r. w dzienniku naukowym Energy Conversion and Management wynika, że usługi związane z danymi cyfrowymi w Europie nie tylko wiążą się z wyższym zużyciem energii, ale również generują istotny ślad wodny. Transakcje zagraniczne, magazyny danych, hosting usług cyfrowych czy kalkulacje dla skomplikowanych modeli wymagają coraz większej podaży danych cyfrowych. Dziś w Europie wykorzystujemy 86 EB – do 2030 r. zapotrzebowanie ma sięgnąć 225 EB. Tym samym zużycie wody na jednego obywatela związane z wykorzystywaniem danych cyfrowych może wzrosnąć z 0,3 do 1,1 m3, a więc niemal czterokrotnie.
Zużycie wody w centrach danych związane jest przede wszystkim z systemami chłodzenia i jest zaskakująco wysokie. Jedno nowoczesne centrum zużywa tyle wody co miasto liczące 30 tys. obywateli. Wtórnym problemem jest zużycie wody związane z produkcją energii elektrycznej – w tym przypadku wszystko zależy oczywiście od struktury źródeł energii w danym kraju. Różnice są przy tym dość znaczące. W Danii wyprodukowanie 1 MWh wiąże się z wykorzystaniem 0,55 m3 wody, w Norwegii zaś potrzeba aż 15,47 m3. Cyfryzacja strefy usług publicznych, w tym sektora wodnego, wymaga więc szerszego podejścia, które uwzględni również dość wysokie koszty związane z rozwojem nowych technologii. I w tym zakresie potrzebne są innowacje, które sprawią, że oszczędności uzyskane w unowocześnionej gospodarce wodnej nie przełożą się na straty związane z utrzymaniem zaplecza technicznego centrów cyfrowych.
Źródło: Agata Pavlinec, wodnesprawy.pl – Biznes i ekonomia
