Soukromé investice do programu monitorování úniků s cílem vyrovnat se s nedostatkem vody v portugalském Lisabonu

Lisabon bude pravděpodobně čelit poklesu ročních srážek a zvýšení četnosti a délky období sucha, přičemž prognózy minimálních a maximálních teplot ukazují na nárůst na konci století o přibližně 3 °C, jak předpokládají regionalizované klimatické scénáře vypracovanév rámci projektu ADAPTACLIMA-EPAL financovaného EPAL (Empresa Portuguesa das Águas Livres) a prováděného výzkumnou skupinou CCIAM (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) z Lisabonské univerzity. Vzhledem ke svému subtropicko-středomořskému podnebí, město obecně zažívá krátké, mírné zimy a horká léta. Portugalsko se v minulosti potýkalo s velkým suchem. Sucho představuje riziko pro lidské zdraví, protože v kombinaci s vysokými teplotami může vést k dehydrataci.  Je proto nezbytné, aby město věnovalo pozornost účinnosti svého systému zásobování vodou.

Snížení úniků z vodovodní sítě a množství „nepříjmové vody“ může významně přispět ke schopnosti Lisabonu vyrovnat se s budoucím suchem zvýšením účinnosti využívání vody ve městě. Nepříjmová voda představuje rozdíl mezi celkovým objemem vstupní vody a povolenou účtovanou spotřebou, tj. ztrátou/únikem vody v systému zásobování vodou. V průběhu 90. let se roční nevýnosová hladina vody v Lisabonu pohybovala v průměru mezi 25 % a 30 %, přibližně 40 000 000 metrů krychlových. Dalším stresovým faktorem pro rozvod vody je rostoucí poptávka po pitné vodě v důsledku růstu městské populace. Síť zásobuje vodou přibližně 350 000 domácností a komerčních zákazníků ve vnitřním městě a přibližně 2 500 000 lidí (údaje z roku 2016) v oblasti Velkého Lisabonu (regionobklopující Lisabon, který zahrnuje obce nacházející se na severním břehu širokého ústí řeky Tejo).

Jednou z hlavních výzev, jak reagovat na zvýšené riziko sucha, je proto udržet netržní podíl vody v městské vodovodní síti na co nejnižší úrovni. 

Město Lisabon se rozhodlo najít způsob, jak snížit objem vody ztracené v důsledku úniků, známé také jako netržní voda. Hlavním zdrojem tohoto problému jsou závady v potrubí způsobené stárnutím infrastruktury. EPAL má vlastní specializované techniky, kteří provádějí nezbytné opravy. Obtížnost však spočívá v identifikaci a lokalizaci závad, protože síť je rozšířená a většinou podzemní. Zda technik potřebuje hledat únik v oblasti 1 metrů čtverečních nebo 1.000 metrů čtverečních může mít obrovský rozdíl. EPAL se proto rozhodl vyvinout monitorovací program WONE, jehož prostřednictvím by bylo možné rychleji identifikovat úniky vody a přesněji je lokalizovat. Jejím původním cílem bylo dosáhnout snížení nevýnosové vody z 25 % na úroveň nižší než 15 %, zajistit dlouhodobě udržitelné zásobování vodou zlepšením každodenní účinnosti a účelnosti. Dosažené výsledky byly ještě lepší a v roce 2015 bylo dosaženo snížení nevýnosové vody na přibližně 8,5 %.

Cíle tohoto projektu jsou v souladu s Národním programem pro efektivní využívání vody (PNUEA) schváleným národním usnesením 113/2005, který koordinuje Národní laboratoř stavebního inženýrství. Cílem tohoto programu je přispět k novému přístupu k řešení problémů s vodou v Portugalsku v rámci udržitelného rozvoje.

Iniciativa posiluje dosažení dvou důležitých cílů udržitelného rozvoje: cíl udržitelného rozvoje č. 11 „Udržitelná města a obce“, který posiluje udržitelnost města a jeho obcí, a cíl udržitelného rozvoje č. 13 „Opatření v oblasti klimatu“ prostřednictvím snižování spotřeby energie (menší emise skleníkových plynů).

Pro řešení úniků vody se EPAL rozhodl vyvinout program detekce úniků vody WONE. Program je založen na monitorovacím systému, který je schopen identifikovat a lokalizovat veškeré úniky vody v distribuční síti. Monitorovací systém umožňuje porovnání očekávaných údajů o spotřebě vody s údaji o spotřebě vody v reálném čase. Toto srovnání provádí software, který byl speciálně vyvinut pro tento program. Pokud je zjištěn nesoulad mezi těmito dvěma soubory údajů, upozorní monitorovací tým, že v systému může dojít k úniku. Umístění úniku je identifikováno zpětným vysledováním vodoměru, který poskytl údaje, které ukázaly odchylku. Po zjištění místa úniku jsou vysláni specializovaní technici, známí jako mechaniky detekce úniku, aby provedli detekci úniku v terénu a problém opravili. Program vedl ke snížení nevýnosové vody z 23,5 % v roce 2005 na přibližně 8,5 % v roce 2015 (internetovéstránkyEPAL),přičemž od roku 2005 došlo ke kumulativním úsporám ve výši přibližně 135 milionů m3.

Monitorovací systémWONE je založen na rozdělení Lisabonu ve vodních zónách definovaných s ohledem na počet obyvatel, známých také jako okresní měřené oblasti (DMA). Každá zóna se skládá z 3 000 až 5 000 klientů a funguje jako strategická měřicí oblast. V každé zóně je nepřetržitě monitorován tlak vody prostřednictvím pasivního systému s aktivním alarmem. Software WONE provádí průběžné hodnocení výkonnosti DMA kombinací dat z několika databází a vypočítává ukazatele výkonnosti pro kontrolu nevýnosové vody.

Projekt byl vyvinut jako interní projekt R&D. Původně začínala jako pilotní projekt ve vybraném počtu „jednoduchých“ zón. Na základě výsledků tohoto pilotního projektu byl program dále zpřesněn a rozšířen na větší počet zón. V prvním roce rozvoje bylo do programu zařazeno 20 zón. V následujících letech byl program rozšířen o 30 až 40 zón ročně. Do roku 2016 bude systém fungovat ve všech 158 zónách. Vedle vodoměru v těchto zónách mohou být zákazníci na vyžádání vybaveni dalšími vodoměry prostřednictvím programu. Tyto „soukromé“ vodoměry umožnily společnosti EPAL získat další informace o využívání vody jejími zákazníky, na jejichž základě může společnost nyní poskytovat další poradenské služby. Tyto služby mohou zahrnovat detekci úniků na místě nebo poradenství pro klienty s cílem zlepšit účinnost dodávek vody.

Kromě monitorování programu WONE zavedl EPAL soubor opatřeník přípravě systému, aby se vyrovnal se snížením kvality vody v souvislosti s intenzivnějšími obdobími sucha a odtokem kontaminujících látek, vyššími teplotami a snížením průměrného ročního průtoku podle scénářů změny klimatu. Opatření zahrnovala například renovaci úpravny vody ve Vale da Pedra s cílem přizpůsobit procesy úpravy tak, aby reagovaly na širší škálu rozdílů v kvalitě vody.

Program WONE byl vyvinut a nadále je řízen společností Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), která je nejstarší vodohospodářskou společností v Portugalsku. EPAL je hlavním provozovatelem vodovodní sítě v zemi a je státní společností, která je od roku 1993 plně vlastněna národní veřejnou holdingovou společností Áquas de Portugal (AdP). EPAL odpovídá za řízení činností v oblasti distribuce vody a za údržbu distribučních sítí.

Tým monitorující software WONE hraje klíčovou roli v jeho úspěšné aplikaci. Tento tým byl vytvořen náborem 4 absolventů vysokých škol. Každý technik detekce úniků absolvoval specializovanou interní a terénní odbornou přípravu (která zahrnovala 2 týdny odborné přípravy na pracovišti u zahraničních společností). Všechny následné znalosti byly vyvinuty v práci. Konzistence týmu přispěla k úspěšnému vybudování rozsáhlé interní znalostní základny pro monitorování účinnosti vody v průběhu 10 let, kdy program běží. V tomto ohledu umožnily posílené interní procesy a kompetence EPAL společnosti stanovit soubor kritických ukazatelů změny klimatu a pravidelně je sledovat z hlediska zranitelnosti systému.

Vzhledem k tomu, že chování spotřebitelů je spolu se softwarem WONE hlavní hnací silou snižování spotřeby vody, poskytuje EPAL poradenské služby zákazníkům, kteří by chtěli zlepšit efektivitu své spotřeby vody. Vytvořila například aplikace a nástroje pro sebekontrolu spotřebitelů s cílem zvýšit účinnost hospodaření s vodou v domácnostech (např.aplikace Waterbeep).

K dalším poradenským službám patřilo zajištění monitorovacího systému, identifikace netěsností na místě nebo poradenství v oblasti účinného hospodaření s vodou. Lepší účinnost využívání vody díky změnám v chování spotřebitelů má omezený dopad na roční příjem EPAL, který závisí více na fixních nákladech na služby, které jsou zahrnuty v každém účtu za vodu. Každý prodaný metr krychlový vody musí pokrýt náklady na jeho přípravu a distribuci, což znamená, že jeho ziskovost je omezená. Snížení spotřeby vody zákazníky je proto zajímavé jak pro zákazníka, tak pro EPAL.

V neposlední řadě EPAL propagoval projekt ADAPTACLIMA-EPAL, který vědecky podpořila výzkumná skupina CCIAM (Výzkumná skupina pro dopady změny klimatu, přizpůsobení se této změně a její zmírňování) Lisabonské univerzity. Tato studie, financovaná výhradně EPAL, poskytla společnosti adaptační strategii ke snížení zranitelnosti jejích činností vůči změně klimatu. Projekt se zaměřil na možnosti přizpůsobení se změně klimatu s cílem zvýšit odolnost systémů EPAL vůči rizikům spojeným se změnou klimatu. Jednou z předložených možností byla podpora opatření pro účinné využívání vody, která podporuje cíle programu WONE. Vlastnictví dat a dokumentů z výzkumného projektu bylo na konci projektu převedeno na EPAL.

Úřad EPAL provedl příslušná opatření ke zvýšení informovanosti občanů o otázkách účinného hospodaření s vodou a řízení poptávky po ní. Zahájila například několik kampaní na podporu správného a odpovědného využívání vody.

Klíčovými zúčastněnými stranami programu WONE jsou občané a soukromé společnosti, které jsou zákazníky EPAL, a mají tak prospěch z možného snížení účtů za vodu. Chování spotřebitelů je totiž vedle údržby vodovodní sítě hlavní hnací silou snižování spotřeby vody. Proto EPAL poskytuje několik služeb zákazníkům, kteří chtějí zlepšit svou efektivitu hospodaření s vodou (viz Řešení).

Ačkoli město Lisabon nebylo přímo zapojeno do fungování programu WONE, obdrželo od EPAL rady, jak zlepšit účinnost využívání vody, a učinilo velké investice do realizace těchto zlepšení. Vzhledem k tomu, že se aktivity programu WONE odehrávají v oblasti města, působí město také jako zprostředkovatel stavebních prací, které je třeba provést na místě. Kromě toho město Lisabon usnadňuje veškerou nezbytnou komunikaci o programu WONE mezi EPAL, občany a lisabonskými společnostmi.

ProgramWONE se ukázal jako úspěšný při zlepšování odolnosti vodovodní sítě a zároveň při realizaci ziskového podnikání díky značným úsporám nákladů. Program WONE by proto neměl být považován pouze za investici do přizpůsobení se změně klimatu. Nabízí také velmi zajímavou příležitost jako obchodní investice (hospodářský vedlejší přínos), která poskytla EPAL silnou ekonomickou pobídku k zajištění dlouhodobé odolnosti jeho distribuční sítě.

Ukázalo se, že podpora představenstva společnosti je důležitým faktorem úspěchu, stejně jako zapojení dalších klíčových částí společnosti, a to provozu sítě, údržby a vztahů se zákazníky. Cílem těchto operací je podpořit změnu mentality v rámci společnosti. Vývoj programu WONE získal v rámci společnosti od samého počátku velkou podporu.

Během velkého sucha, k němuž došlo v roce 2005, spotřebitelé v Lisabonu nezaznamenali významné důsledky v důsledku odolnosti dostupnosti vodních zdrojů. Extrémní sucho v roce 2005 vedlo k vyššímu povědomí o rizicích spojených se suchem. To dokládá vytvoření komise pro sucho v rámci ministra životního prostředí a opatření v oblasti klimatu bezprostředně po akci v roce 2005, která zdůraznila význam spolupráce mezi vnitrostátními subjekty a mezi Portugalskem a Španělskem.

ProgramWONE se zaměřuje pouze na detekci úniků. Výsledky analýzy dat proto musí být dobře sladěny s postupy techniků, kteří potřebují najít řešení na míru pro opravu skutečného úniku. Tento přechod z dat do akce stále vyžaduje lidský akt, což znamená, že jeho úspěch je do značné míry závislý na znalostech týmu, který jej provozuje. V rámci programu WONE bylo vytvořeno příjemné pracovní prostředí, které doposud vyústilo v stabilní operační tým.

Vodovodní síť musí být neustále monitorována a zlepšována. Použití systému rozvodu vody znamená, že jeho potrubí se bude skladovat a nakonec musí být vyměněno. Průměrná životnost sítě je 50 až 60 let. Výhodou systému WONE je, že problémy mohou být identifikovány efektivněji, což znamená, že výměna sítě může skutečně probíhat ve fázích. Obnova a oprava vodovodního potrubí je proto nepřetržitým procesem. Program WONE umožňuje jeho správu tím, že se zaměřuje na neustálé upevnění menších částí sítě, spíše než na její nahrazení najednou.

První důkazy o úspěchu byly shromážděny v první pilotní oblasti, kde byl systém testován. Pozitivní výsledky umožnily rozšířit monitorovací program na celé město Lisabon.

Kromě systému WONE byly podobné výrobky prodávány jiným vodohospodářským subjektům v Portugalsku i v zahraničí, což ukazuje snadné použití tohoto výrobku v podobných případech. Příklady toho jsou: AQUAmatrix®, systém řízení zákazníků pro vodohospodářství a waterbeep®, služba pro kontrolu spotřeby vody pro domácí a firemní zákazníky, která jim pomáhá stát se efektivnějšími.

Pro města může být obtížné převzít iniciativu při realizaci programu účinného hospodaření s vodou, protože úloha měst je omezena na to, že jsou facilitátorem a zákazníkem vodohospodářské společnosti. Provedení programu efektivního hospodaření s vodou je v první řadě investičním rozhodnutím, které musí přijmout samotná vodohospodářská společnost. Další města by mohla tento typ rozvoje stimulovat prostřednictvím přístupu „jít příkladem“, a to zlepšením vlastní účinnosti využívání vody. Mohou také podpořit komunikaci mezi vodohospodářským podnikem a občany tím, že zvýší povědomí o projektu mezi občany a poskytnou praktické možnosti kontaktu.

Počáteční vývoj programu byl financován z interních finančních zdrojů EPAL. Návratnost investic do oprav úniků byla pro společnost vysoce zisková, a proto by mohla být považována za investici do výzkumu a vývoje. Celková investice do vývoje softwaru činila přibližně 1 000 000 EUR, stejně jako podobná částka, která byla investována do systémů monitorování sítě ve městě. Provozní náklady programu činí přibližně 500 000 EUR ročně.

Díky programu se množství nevýnosné vody snížilo z 23,5 % v roce 2005 na přibližně 8,5 % v roce 2015. To vedlo za posledních 10 let k akumulovaným úsporám ve výši přibližně 68 milionů EUR. Program účinného využívání vody je proto velmi přínosný, pokud jde o poměr nákladů a přínosů. EPAL se poté rozhodl reinvestovat dosažené úspory do dalšího snižování dopadu společnosti na životní prostředí.

Úniky mohou ovlivnit jak „veřejné“ plynovody, tak „soukromé“ plynovody ve vlastnictví zákazníků. V prvním případě to znamená, že ztráta vody je odpovědná EPAL. Společnost proto přímo šetří náklady stanovením úniku. V případě soukromých potrubí jsou náklady ušetřené opravou úniku pouze ve prospěch zákazníka, bez zvýšení zisku pro EPAL. Snížení účtů za vodu pro zákazníky v důsledku menší spotřeby je však omezené, protože pevný poplatek za službu zůstává nezměněn.

Náklady na program WONE nezahrnují náklady na obnovu vodovodní sítě, které se považují za náklady na „pravidelnou údržbu“. Na financování těchto nákladů obdržely AdP a EPAL od roku 1993 finanční podporu prostřednictvím zvýhodněných úrokových úvěrů od Evropské investiční banky (EIB). Jejich podpora byla použita k financování rozšíření a modernizace dodávek vody, opatření v oblasti nakládání s odpady, hygienických sítí a zlepšení účinnosti. EIB podpořila půjčky ve výši téměř 2 500 000 000 EUR v portugalských vodohospodářských sítích. EIB si s EPAL vybudovala dlouhodobý důvěryhodný vztah od doby, kdy začala financovat své projekty. Tento vztah je udržován poskytováním výročních zpráv o pokroku týkajících se nových koncepcí a metodik ze strany EPAL EIB, jakož i aktualizací souvisejících mezinárodních a vnitrostátních programů.

Vedlejších přínosů pro životní prostředí je dosaženo díky sníženým emisím spojeným s nižší spotřebou energie a zachováním vodních zdrojů. Projekt skutečně vykazuje významnou součinnost se zmírňováním změny klimatu. Jak provoz vodních čerpadel, tak čištění vody vyžadují elektřinu, a tudíž využívají zdroj, který ve svých výrobních fázích emituje skleníkové plyny. Vodní čerpadla zajišťují nepřetržitý průtok čisté vody systémem. Je-li v důsledku snížení úniků zapotřebí menšího objemu čisté vody, je třeba cirkulovat méně vody, a proto se snižuje celkové množství energie potřebné k udržení systému rozvodu vody v provozu.

Projekt WONE je v souladu sNárodnímprogramem pro efektivní využívání vody (PNUEA, 2012), který koordinuje Národní laboratoř stavebního inženýrství. Cílem tohoto programu je přispět k novému přístupu k řešení problémů s vodou v Portugalsku v rámci udržitelného rozvoje. V rámci tohoto programu bylo zjištěno, že vodní odpad spojený s vodovodními rozvody byl v roce 2009 stále velmi vysoký. V této době EPAL již získal značné zkušenosti se snižováním nevýnosné vody, a proto sloužil jako lídr v úsilí o úsporu vody prostřednictvím svého programu WONE. Ve své poslední verzi (2012) posílila agentura PNUEA cíl snížení nevýnosové vody do roku 2020 z 20 % na 25 %. Toto snížení již bylo realizováno v Lisabonu s nevýnosovými hladinami vody trvale nižšími než 10 %.

Sladění vnitrostátního zákona o vodě (vyhláškač.58/2005 aktualizovaná DL č. 130/2012) s rámcovou směrnicí o vodě poskytlo EPAL právo vybírat daň z vodních zdrojů. Tato daň je určena k pokrytí nákladů spojenýchs plánováním, ochranou a hospodařením s vodními zdroji.

Program WONE byl zahájen v roce 2005 a stále běží.

Potřeba detekovat úniky v rámci vodovodní sítě je nepřetržitá, dokud je síť používána. Program proto nemá konec, ale spíše cykly, které představují životnost potrubí a umožňují přizpůsobení se dynamice sítě.

Generic email: geral.epal@adp.pt

Nuno Medeiros

Director of Asset Management, EPAL

nuno.goulartt.medeiros@adp.pt

Maria João Capela 

Head of Planning and Investment Department, EPAL

maria.joao.capela@adp.pt

Rui Mira

Climate Change Specialist, EPAL

rui.mira@adp.pt

Network Sectorisation & Monitoring for Non-Revenue Water Control (Monitorování nepříjmové kontroly vody)