Particuliere investering in een lekkagemonitoringprogramma om het hoofd te bieden aan waterschaarste in Lissabon, Portugal

Lissabon zal waarschijnlijk te maken krijgen met een afname van de jaarlijkse neerslag en een toename van de frequentie en duur van droogteperioden, waarbij prognoses voor minimum-en maximumtemperaturen wijzen op een toename voor het einde van de eeuw van ongeveer 3 ° C, zoals verwacht door geregionaliseerde klimaatscenario's die zijn ontwikkeld door hetADAPTACLIMA-EPAL-project gefinancierd door EPAL (Empresa Portuguesa das Águas Livres) en uitgevoerd door de CCIAM Research Group (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) van de Universiteit van Lissabon. Vanwege het subtropisch-mediterrane klimaat ervaart de stad over het algemeen korte, milde winters en hete zomers. Portugal heeft in het verleden te kampen gehad met ernstige droogte. Droogte vormt een risico voor de menselijke gezondheid, omdat het in combinatie met hoge temperaturen kan leiden tot uitdroging.  Het is daarom van vitaal belang dat de stad aandacht besteedt aan de efficiëntie van haar watervoorzieningssysteem.

Het verminderen van de lekkages uit het waterdistributienet en de hoeveelheid “niet-betaald water” kan aanzienlijk bijdragen tot het vermogen van Lissabon om toekomstige droogten het hoofd te bieden door de efficiëntie van het watergebruik van de stad te vergroten. Het non-revenue water vertegenwoordigt het verschil tussen het totale inputwatervolume en het toegestane gefactureerde verbruik, d.w.z. het water dat verloren gaat/lekt in het watervoorzieningssysteem. In de jaren negentig lag het jaarlijkse waterpeil zonder inkomsten in Lissabon gemiddeld tussen 25% en 30%, ongeveer 40.000 000 kubieke meter. Een extra stressfactor voor het waterdistributiesysteem is de groeiende vraag naar drinkwater als gevolg van de groei van de stedelijke bevolking. Het netwerk levert water aan ongeveer 350.000 huishoudelijke en commerciële klanten in de binnenstad en ongeveer 2.500.000 mensen (gegevens van 2016) in de regio Groot-Lissabon (deregio rond Lissabon met gemeenten aan de noordelijke oever van de brede monding van de rivier de Taag (Tejo)).

Een van de belangrijkste uitdagingen om het toegenomen droogterisico aan te pakken, is dan ook om het aandeel niet-betaald water in het watervoorzieningsnetwerk van de stad zo laag mogelijk te houden. 

De stad Lissabon ging op zoek naar een manier om het volume water dat verloren ging als gevolg van lekkages, ook wel bekend als non-revenue water, te verminderen. De belangrijkste oorzaak van dit probleem houdt verband met storingen in de pijpleidingen als gevolg van de veroudering van de infrastructuur. EPAL heeft gespecialiseerde technici in huis om de nodige reparaties uit te voeren. De moeilijkheid ligt echter in het identificeren en lokaliseren van de fouten, aangezien het netwerk wijdverspreid en meestal ondergronds is. Of een technicus moet zoeken naar de lekkage binnen een gebied van 1 vierkante meter of 1.000 vierkante meter kan een enorm verschil maken. EPAL heeft daarom besloten om het monitoringprogramma WONE te ontwikkelen waarmee waterlekken sneller kunnen worden geïdentificeerd en nauwkeuriger kunnen worden gelokaliseerd. Het oorspronkelijke doel was het realiseren van een reductie van niet-betaald water van 25% naar een niveau onder 15%, om een duurzame watervoorziening op lange termijn te bieden door de dagelijkse efficiëntie en effectiviteit te verbeteren. De behaalde resultaten zijn nog beter en hebben geleid tot een vermindering van het non-revenue water tot ongeveer 8,5% in 2015.

De doelstellingen van dit project zijn in overeenstemming met het Nationaal Programma voor het Efficiënt Gebruik van Water (PNUEA) goedgekeurd met de nationale resolutie 113/2005, die wordt gecoördineerd door het Nationaal Laboratorium Civiele Techniek. Dit programma is bedoeld om bij te dragen aan een nieuwe aanpak voor het aanpakken van waterproblemen in Portugal in het kader van duurzame ontwikkeling.

Het initiatief versterkt de verwezenlijking van twee belangrijke doelstellingen inzake duurzame ontwikkeling: SDG 11 “Duurzame steden en gemeenschappen” ter bevordering van de duurzaamheid van de stad en haar gemeenschappen en SDG 13 “Klimaatactie” door vermindering van het energieverbruik (kleine broeikasgasemissies).

Om de waterlekkage aan te pakken, heeft EPAL het waterlekkagedetectieprogramma WONE ontwikkeld. Het programma is gebaseerd op een monitoringsysteem dat in staat is om eventuele waterlekken in het distributienet te identificeren en te lokaliseren. Het monitoringsysteem maakt het mogelijk om de verwachte waterverbruiksgegevens te vergelijken met real-time waterverbruik. Deze vergelijking wordt uitgevoerd door een software die speciaal voor het programma is ontwikkeld. Wanneer een discrepantie wordt gevonden tussen de twee datasets, waarschuwt het monitoringteam dat er een potentieel lek in het systeem is. De locatie van de lekkage wordt geïdentificeerd door de watermeter te traceren die de gegevens heeft verstrekt waaruit een afwijking bleek. Nadat de locatie van het lek is geïdentificeerd, worden gespecialiseerde technici, bekend als lekdetectiemonteurs, uitgezonden om een veldgebaseerde lekdetectie uit te voeren en het probleem te repareren. Het programma heeft geresulteerd in een vermindering van niet-inkomenswater van 23,5% in 2005 tot ongeveer 8,5% in 2015 (EPAL-website),met een cumulatieve besparing van ongeveer 135 miljoen m3 sinds 2005.

Het WONE-monitoringsysteem is gebaseerd op een verdeling van Lissabon in waterzones die zijn gedefinieerd op basis van het aantal inwoners, ook bekend als districtmetergebieden (DMA’s). Elke zone bestaat uit 3.000 tot 5.000 klanten en fungeert als strategisch meetgebied. In elke zone wordt de waterdruk continu bewaakt via een passief systeem met actieve alarmen. WONE-software voert een continue prestatie-evaluatie van de DMA's uit door gegevens van verschillende databases te combineren en berekent prestatie-indicatoren om niet-inkomstenwater te beheersen.

Het project is ontwikkeld als een in-house R&D project. Het begon aanvankelijk als een proefproject in een geselecteerd aantal “eenvoudige” zones. Op basis van de resultaten van deze pilot is het programma verder verfijnd en uitgebreid naar een groter aantal zones. In het eerste jaar van ontwikkeling werden 20 zones opgenomen in het programma. In de daaropvolgende jaren werd het programma uitgebreid met 30 tot 40 zones per jaar. In 2016 is het systeem actief in alle 158 zones. Naast de watermeter in deze zones kunnen klanten op aanvraag extra watermeters krijgen via het programma. Dankzij deze ‘particuliere’ watermeters heeft EPAL meer inzicht gekregen in het watergebruik van haar klanten, op basis waarvan het bedrijf nu aanvullende adviesdiensten kan verlenen. Deze diensten kunnen bestaan uit on-site detectie van lekken of advies aan klanten om de efficiëntie van de watervoorziening te verbeteren.

Naast de monitoring van het WONE-programma heeftEPAL een reeks maatregelen uitgevoerd om het systeem voor te bereiden op de vermindering van de waterkwaliteit als gevolg van intensere droogteperioden en de afvloeiing van verontreinigende stoffen, hogere temperaturen en een vermindering van de gemiddelde jaarlijkse stroom, geprojecteerd door klimaatveranderingsscenario’s. De maatregelen omvatten bijvoorbeeld de renovatie van de waterzuiveringsinstallatie van Vale da Pedra om de behandelingsprocessen aan te passen aan een breder scala aan waterkwaliteitsvariaties.

Het WONE-programma is ontwikkeld en wordt nog steeds beheerd door Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), het oudste waterbedrijf in Portugal. EPAL is de belangrijkste exploitant van het waterdistributienet in het land en is een staatsbedrijf dat sinds 1993 volledig in handen is van de nationale openbare holding Áquas de Portugal (AdP). EPAL is verantwoordelijk voor het beheer van de waterdistributieactiviteiten en het onderhoud van de distributienetwerken.

Het team dat toezicht houdt op de WONE-software speelt een sleutelrol in de succesvolle toepassing ervan. Dit team is opgericht door het werven van 4 universitair afgestudeerden. Elke lekdetectietechnicus kreeg gespecialiseerde interne en on the field training (waaronder 2 weken on-job training bij buitenlandse bedrijven). Alle verdere kennis werd ontwikkeld op het werk. De consistentie van het team heeft bijgedragen aan de succesvolle opbouw van een grote interne kennisbasis voor waterefficiëntiemonitoring gedurende de 10 jaar dat het programma loopt. In dit verband hebben de versterkte interne processen en competenties van EPAL het bedrijf in staat gesteld een reeks kritieke indicatoren voor klimaatverandering vast te stellen en deze periodiek te monitoren vanuit het oogpunt van de kwetsbaarheden van het systeem.

Omdat consumentengedrag een belangrijke drijfveer is voor vermindering van het waterverbruik, biedt EPAL naast de WONE-software adviesdiensten aan klanten die hun waterefficiëntie willen verbeteren. Zo werden er apps en instrumenten voor zelfbeheersing van consumenten ontwikkeld om de waterefficiëntie van huishoudens te verhogen (bv. de Waterbeep-app).

Aanvullende adviesdiensten omvatten het aanbieden van een monitoringsysteem, het opsporen van lekken ter plaatse of advies over waterefficiëntie. Verbeterde waterefficiëntie door veranderingen in het gedrag van de consument heeft een beperkte impact op het jaarinkomen van EPAL, dat meer afhankelijk is van de vaste servicekosten die in elke waterrekening zijn opgenomen. Elke verkochte kubieke meter water moet de kosten dekken om het voor te bereiden en te verdelen, wat betekent dat de winstgevendheid ervan beperkt is. Een vermindering van het waterverbruik door klanten is daarom van belang voor zowel de klant als EPAL.

Tot slot heeft EPAL het project ADAPTACLIMA-EPAL gepromoot, dat wetenschappelijk is ondersteund door de CCIAM Research Group (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) van de Universiteit van Lissabon. Deze studie, volledig gefinancierd door EPAL, voorzag het bedrijf van een aanpassingsstrategie om de kwetsbaarheden van zijn activiteiten voor klimaatverandering te verminderen. Het project was gericht op aanpassingsopties om de systemen van EPAL beter bestand te maken tegen de risico’s van klimaatverandering. Een van de gepresenteerde opties was de bevordering van acties voor een efficiënt gebruik van water, wat de doelstellingen van het WONE-programma ondersteunt. De eigendom van de gegevens en documenten van het onderzoeksproject werd aan het einde van het project overgedragen aan EPAL.

EPAL heeft relevante acties uitgevoerd om de burgers bewust te maken van waterefficiëntie en vraagbeheer. Zo heeft zij verschillende campagnes gelanceerd om het correcte en verantwoorde gebruik van water te bevorderen.

De belangrijkste belanghebbenden voor het WONE-programma zijn burgers en particuliere bedrijven die de klanten van EPAL zijn en dus profiteren van mogelijke verlagingen van de waterrekeningen. Naast het onderhoud van het waterdistributienet is het gedrag van de consument immers een belangrijke drijvende kracht achter de vermindering van het waterverbruik. Daarom levert EPAL verschillende diensten aan klanten die hun waterefficiëntie willen verbeteren (zie Oplossingen).

Hoewel de gemeente Lissabon niet rechtstreeks betrokken was bij de uitvoering van het WONE-programma, heeft de stad advies gekregen van EPAL over hoe de waterefficiëntie kan worden verbeterd en heeft zij grote investeringen gedaan om deze verbeteringen te realiseren. Aangezien de activiteiten van het WONE-programma plaatsvinden binnen het stadsgebied, fungeert de stad ook als facilitator voor de bouwwerkzaamheden die ter plaatse moeten worden uitgevoerd. Daarnaast faciliteert de gemeente Lissabon alle noodzakelijke communicatie over het WONE-programma tussen EPAL, de burgers en de bedrijven van Lissabon.

Het WONE-programma heeft bewezen succesvol te zijn in het verbeteren van de veerkracht van het waterdistributienetwerk, terwijl het ook een winstgevend bedrijf realiseert dankzij aanzienlijke kostenbesparingen. Het WONE-programma moet daarom niet worden beschouwd als slechts een investering in klimaatadaptatie. Het biedt ook een zeer interessante kans als bedrijfsinvestering (economisch nevenvoordeel) die EPAL een sterke economische stimulans heeft gegeven om de veerkracht van zijn distributienetwerk op lange termijn te waarborgen.

De steun van de raad van bestuur van het bedrijf is een belangrijke succesfactor gebleken, evenals de betrokkenheid van andere belangrijke onderdelen van het bedrijf, namelijk netwerkactiviteiten, onderhoud en klantenrelaties. Deze activiteiten zijn gericht op het bevorderen van een mentaliteitsverandering binnen het bedrijf. De ontwikkeling van het WONE-programma kreeg vanaf het begin veel steun binnen het bedrijf.

Tijdens de grote droogte, die in 2005 plaatsvond, ondervonden de consumenten in Lissabon geen grote gevolgen vanwege de veerkracht van de beschikbaarheid van waterbronnen. De extreme droogte in 2005 heeft geleid tot een groter bewustzijn van de risico's van droogte. Dit wordt geïllustreerd door de oprichting van een droogtecommissie binnen de minister van Milieu en Klimaatactie direct na het evenement van 2005, waarin het belang van samenwerking tussen nationale entiteiten en tussen Portugal en Spanje werd benadrukt.

Het WONE-programma richt zich alleen op het opsporen van lekkages. Daarom moeten de resultaten van de data-analyse goed worden afgestemd op de praktijken van de technici, die op maat gemaakte oplossingen moeten vinden om het daadwerkelijke lek te repareren. Deze vertaling van data naar actie vereist nog steeds een menselijke handeling, wat betekent dat het succes ervan sterk afhankelijk is van de kennis van het team dat het beheert. Binnen het WONE programma is een prettige werkomgeving gerealiseerd en dat heeft tot nu toe geresulteerd in een stabiel operationeel team.

Het waterdistributienet moet voortdurend worden gemonitord en verbeterd. Het gebruik van het waterdistributiesysteem betekent dat de leidingen worden afgedekt en uiteindelijk moeten worden vervangen. De gemiddelde levensduur van het netwerk bedraagt 50 tot 60 jaar. Het voordeel van het WONE-systeem is dat problemen efficiënter kunnen worden geïdentificeerd, wat betekent dat de vervanging van het netwerk daadwerkelijk in fasen kan plaatsvinden. Het vernieuwen en repareren van waterleidingen is dan ook een continu proces. Het WONE-programma maakt het beheersbaar door zich te concentreren op het continu repareren van kleinere delen van het netwerk, in plaats van het allemaal in één keer te vervangen.

De eerste bewijzen van succes werden verzameld in het eerste proefgebied waar het systeem werd getest. Dankzij de positieve resultaten kon het monitoringprogramma worden uitgebreid tot de hele stad Lissabon.

Naast het WONE-systeem werden soortgelijke producten verkocht aan andere waterbeheersorganen in Portugal en in het buitenland, wat de eenvoudige toepassing van dit product in vergelijkbare gevallen laat zien. Voorbeelden hiervan zijn: AQUAmatrix®, het klantenbeheersysteem voor de watersector en waterbeep®, een service om het waterverbruik voor huishoudelijke en zakelijke klanten te beheersen en hen te helpen efficiënter te worden.

Het kan moeilijk zijn voor steden om het initiatief te nemen bij het realiseren van een waterefficiëntieprogramma, omdat de rol van steden beperkt is tot het faciliteren en klant zijn van het waterbedrijf. Het uitvoeren van een waterefficiëntieprogramma is in de eerste plaats een investeringsbeslissing die door het waterbedrijf zelf moet worden genomen. Andere steden zouden dit soort ontwikkeling kunnen stimuleren door het goede voorbeeld te geven door hun eigen waterefficiëntie te verbeteren. Zij kunnen ook de communicatie tussen een waterbedrijf en burgers ondersteunen door burgers bewust te maken van het project en praktische contactmogelijkheden te bieden.

De initiële ontwikkeling van het programma werd gefinancierd met interne financiële middelen van EPAL. Het rendement van investeringen voor lekkagereparaties was zeer winstgevend voor de onderneming en kon daarom worden beschouwd als een O&O-investering. De totale investering voor de softwareontwikkeling bedroeg ongeveer 1.000.000 euro, evenals een vergelijkbaar bedrag dat werd geïnvesteerd in netwerkmonitoringsystemen binnen de stad. De operationele kosten van het programma bedragen ongeveer € 500.000 per jaar.

Door het programma is de hoeveelheid non-revenue water afgenomen van 23,5% in 2005 tot ongeveer 8,5% in 2015. Dit heeft geresulteerd in ongeveer 68 miljoen euro aan geaccumuleerde besparingen in de afgelopen 10 jaar. Het waterefficiëntieprogramma is dus zeer gunstig in termen van kosten-batenverhouding. EPAL besloot de gerealiseerde besparingen vervolgens te herinvesteren in een verdere vermindering van de milieu-impact van de onderneming.

De lekkages kunnen gevolgen hebben voor zowel de “openbare” pijpleidingen als de “particuliere” pijpleidingen die eigendom zijn van de afnemers. In het eerste geval betekent dit dat het waterverlies aan EPAL is toe te rekenen. Het bedrijf bespaart dus direct kosten door de lekkage op te lossen. In het geval van particuliere pijpleidingen zijn de kosten die worden bespaard door het repareren van het lek alleen in het voordeel van de klant, zonder winstverhoging voor EPAL. De verlaging van de waterrekening voor klanten vanwege klein verbruik is echter beperkt, omdat de vaste servicekosten ongewijzigd blijven.

De kosten van het WONE-programma omvatten niet de kosten voor de vernieuwing van het waterdistributienet, dat wordt beschouwd als kosten voor “gewoon onderhoud”. Om deze kosten te financieren, ontvangen de AdP en EPAL sinds 1993 financiële steun via gunstige renteleningen van de Europese Investeringsbank (EIB). Hun steun werd gebruikt voor de financiering van uitbreidingen en upgrades van de watervoorziening, maatregelen voor afvalbeheer, sanitaire netwerken en efficiëntieverbeteringen. De EIB heeft leningen van bijna € 2.500.000,000 in Portugese waternetwerken gesteund. De EIB heeft sinds de start van de financiering van haar projecten een lange vertrouwensrelatie met EPAL opgebouwd. Deze relatie wordt gehandhaafd door de verstrekking van jaarlijkse voortgangsverslagen over nieuwe concepten en methodologieën door EPAL aan de EIB, alsmede updates over de daarmee verband houdende internationale en nationale programma's.

Milieuvoordelen zijn te danken aan lagere emissies als gevolg van een lager energieverbruik en het behoud van watervoorraden. Het project vertoont inderdaad belangrijke synergieën met de mitigatie van klimaatverandering. Zowel de werking van de waterpompen als de zuivering van water vereisen elektriciteit, waardoor een hulpbron wordt gebruikt die in de productiefasen broeikasgassen uitstoot. De waterpompen zorgen voor een continue doorstroming van schoon water door het systeem. Wanneer een kleiner volume schoon water nodig is vanwege de vermindering van lekkages, hoeft er minder water te worden gecirculeerd en daarom wordt de totale hoeveelheid energie die nodig is om het waterdistributiesysteem in bedrijf te houden, verminderd.

Het WONE-project voldoet aan het National Program for the Efficient Use of Water (PNUEA, 2012),dat wordt gecoördineerd door het National Laboratory Civil Engineering. Dit programma is bedoeld om bij te dragen aan een nieuwe aanpak voor het aanpakken van waterproblemen in Portugal in het kader van duurzame ontwikkeling. In het kader van dit programma werd vastgesteld dat het waterafval in verband met waterdistributiesystemen in 2009 nog steeds zeer hoog was. Op dit moment had EPAL al veel ervaring opgedaan met de vermindering van niet-betaald water en diende daarom als leider in waterefficiëntie-inspanningen via zijn WONE-programma. In de laatste versie (2012) heeft PNUEA de reductiedoelstelling voor niet-betaald water voor 2020 verhoogd van 20% naar 25%. Deze vermindering is al gerealiseerd in Lissabon, waar de niet-inkomensgerelateerde waterstanden constant onder de 10% liggen.

De aanpassing van de nationale waterwet (decreetnr. 58/2005, bijgewerkt met DL nr. 130/2012) aan de kaderrichtlijn water gaf EPAL het recht om een waterbelasting te innen. Deze belasting dient ter dekking van de kosten inverband met de planning, de bescherming en het beheer van de watervoorraden.

Het WONE-programma is in 2005 gestart en loopt nog steeds.

De noodzaak om lekken in het waternetwerk op te sporen is continu zolang het netwerk in gebruik is. Het programma heeft dus geen einde, maar cycli die de levensduur van de leidingen vertegenwoordigen en aanpassing aan de dynamiek van het netwerk mogelijk maken.

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

Netwerksectorisering & Monitoring voor Non-Revenue Water Control