Súkromné investície do programu monitorovania únikov s cieľom vyrovnať sa s nedostatkom vody v Lisabone v Portugalsku

Lisabon bude pravdepodobne čeliť poklesu ročných zrážok a zvýšeniu frekvencie a trvania období sucha, pričom prognózy minimálnych a maximálnych teplôt poukazujú na zvýšenie na konci storočia o približne 3 °C, ako sa predpokladá v regionalizovaných klimatických scenároch vypracovanýchv rámci projektu ADAPTACLIMA-EPAL financovaného z EPAL (Empresa Portuguesa das Águas Livres) a realizovaného výskumnou skupinou CCIAM (Výskumná skupina pre vplyvy zmeny klímy, adaptáciu a zmiernenie zmeny klímy) Lisabonskej univerzity. Vďaka subtropicko-stredomorskému podnebiu mesto vo všeobecnosti zažíva krátke, mierne zimy a horúce letá. Portugalsko zažilo v minulosti veľké suchá. Sucho predstavuje riziko pre ľudské zdravie, pretože v kombinácii s vysokými teplotami môže viesť k dehydratácii.  Je preto nevyhnutné, aby mesto venovalo pozornosť efektívnosti svojho systému zásobovania vodou.

Zníženie únikov z vodovodnej siete a množstva „nepríjmovej vody“ môže významne prispieť k schopnosti Lisabonu vyrovnať sa s budúcimi suchami zvýšením efektívnosti využívania vody v meste. Nepríjmová voda predstavuje rozdiel medzi celkovým objemom vstupnej vody a povolenou fakturovanou spotrebou, t. j. vodou stratenou/odstránenou v systéme zásobovania vodou. V priebehu 90. rokov 20. storočia bola ročná hladina vody v Lisabone bez výnosov v priemere medzi 25 % a 30 %, približne 40 000 000 kubických metrov. Ďalším stresovým faktorom vo vodovodnom systéme bol rastúci dopyt po pitnej vode v dôsledku rastu mestského obyvateľstva. Sieť dodáva vodu približne 350 000 domácim a komerčným zákazníkom v centre mesta a približne 2 500 000 ľuďom (údaje z roku 2016) v oblasti Veľkého Lisabonu (regiónobklopujúci Lisabon, ktorý zahŕňa obce nachádzajúce sa na severnom brehu širokého ústia rieky Tajo).

Jednou z hlavných výziev pri reakcii na zvýšené riziko sucha je preto udržať čo najnižší podiel nepríjmovej vody v mestskej vodovodnej sieti. 

Mesto Lisabon sa rozhodlo nájsť spôsob, ako znížiť objem vody stratenej v dôsledku únikov, známej aj ako nepríjmová voda. Hlavný zdroj tohto problému súvisí s poruchami v potrubiach v dôsledku starnutia infraštruktúry. EPAL má vlastných špecializovaných technikov, ktorí vykonávajú všetky potrebné opravy. Ťažkosti však spočívajú v identifikácii a lokalizácii porúch, pretože sieť je rozšírená a väčšinou podzemná. To, či technik potrebuje hľadať únik v oblasti s rozlohou 1 m2 alebo 1 000 m2, môže znamenať obrovský rozdiel. EPAL sa preto rozhodol vyvinúť monitorovací program WONE, prostredníctvom ktorého by bolo možné rýchlejšie identifikovať úniky vody a presnejšie ich lokalizovať. Jeho pôvodným cieľom bolo znížiť množstvo nepríjmovej vody z 25 % na úroveň pod 15 %, zabezpečiť dlhodobo udržateľné zásobovanie vodou zlepšením každodennej efektívnosti a účinnosti. Dosiahnuté výsledky boli ešte lepšie a v roku 2015 sa dosiahlo zníženie nepríjmovej vody na približne 8,5 %.

Ciele tohto projektu sú v súlade s Národným programom efektívneho využívania vody (PNUEA) schváleným národnou rezolúciou 113/2005, ktorý koordinuje Národné laboratórne inžinierstvo. Cieľom tohto programu je prispieť k novému prístupu k riešeniu problémov s vodou v Portugalsku v rámci trvalo udržateľného rozvoja.

Iniciatíva posilňuje dosiahnutie dvoch dôležitých cieľov udržateľného rozvoja: cieľ udržateľného rozvoja č. 11 „Udržateľné mestá a komunity“, ktorým sa posilňuje udržateľnosť mesta a jeho komunít, a cieľ udržateľného rozvoja č. 13 „Opatrenia v oblasti klímy“ prostredníctvom zníženia využívania energie (menšie emisie skleníkových plynov).

Na riešenie únikov vody sa EPAL rozhodol vyvinúť program detekcie úniku vody WONE. Program je založený na monitorovacom systéme, ktorý je schopný identifikovať a lokalizovať akékoľvek úniky vody v distribučnej sieti. Monitorovací systém umožňuje porovnať údaje o predpokladanej spotrebe vody s údajmi o spotrebe vody v reálnom čase. Toto porovnanie sa vykonáva pomocou softvéru, ktorý bol špeciálne vyvinutý pre program. Keď sa zistí nezrovnalosť medzi týmito dvoma súbormi údajov, upozorní monitorovací tím, že v systéme môže dôjsť k úniku. Miesto úniku sa určí vysledovaním vodomeru, ktorý poskytol údaje preukazujúce odchýlku. Po identifikácii miesta úniku sa vyšlú špecializovaní technici, známi ako mechanici detekcie únikov, aby vykonali detekciu únikov v teréne a opravili problém. Program viedol k zníženiu nepríjmovej vody z 23,5 % v roku 2005 na približne 8,5 % v roku 2015 (webovástránkaEPAL)s kumulatívnymi úsporami približne 135 miliónov m3 od roku 2005.

Systém monitorovaniaWONE je založený na rozdelení Lisabonu na vodné zóny vymedzené vzhľadom na počet obyvateľov, známe aj ako okresné merané oblasti (DMA). Každá zóna pozostáva z 3 000 až 5 000 klientov a funguje ako strategická meracia oblasť. V každej zóne je tlak vody priebežne monitorovaný pasívnym systémom s aktívnym alarmom. Softvér WONE vykonáva priebežné hodnotenie výkonnosti aktu o digitálnych trhoch kombináciou údajov z viacerých databáz a vypočítava ukazovatele výkonnosti na kontrolu nepríjmovej vody.

Projekt bol vyvinutý ako interný projekt R&D. Spočiatku začal ako pilot vo vybranom počte „jednoduchých“ zón. Na základe výsledkov tohto pilotného projektu bol program ďalej zdokonalený a rozšírený na väčší počet zón. V prvom roku vývoja bolo do programu zahrnutých 20 zón. V nasledujúcich rokoch sa program rozšíril o 30 až 40 zón ročne. Do roku 2016 bude systém fungovať vo všetkých 158 zónach. Vedľa vodomeru v týchto zónach môžu byť zákazníkom na požiadanie poskytnuté ďalšie vodomery prostredníctvom programu. Tieto „súkromné“ vodomery umožnili spoločnosti EPAL získať lepší prehľad o využívaní vody jej zákazníkmi, na základe čoho môže spoločnosť teraz poskytovať ďalšie poradenské služby. Tieto služby môžu zahŕňať zisťovanie únikov na mieste alebo poradenstvo pre klientov s cieľom zlepšiť efektívnosť dodávok vody.

Okrem monitorovania programu WONE EPAL zaviedol súbor opatrenína prípravu systému na zvládnutie zníženia kvality vody spojeného s intenzívnejšími obdobiami sucha a odtokom kontaminantov, vyššími teplotami a znížením priemerného ročného toku, ako sa predpokladá v scenároch zmeny klímy. Opatrenia zahŕňali napríklad renováciu čistiarne vody Vale da Pedra s cieľom prispôsobiť procesy úpravy tak, aby reagovali na širšiu škálu rozdielov v kvalite vody.

Program WONE bol vyvinutý a naďalej je riadený spoločnosťou Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), ktorá je najstaršou vodohospodárskou spoločnosťou v Portugalsku. EPAL je hlavným prevádzkovateľom vodovodnej siete v krajine a je štátnou spoločnosťou, ktorá je od roku 1993 v úplnom vlastníctve národnej verejnej holdingovej spoločnosti Áquas de Portugal (AdP). EPAL je zodpovedný za riadenie činností distribúcie vody, ako aj údržbu distribučných sietí.

Tím monitorujúci softvér WONE hrá kľúčovú úlohu v jeho úspešnej aplikácii. Tento tím bol vytvorený náborom 4 absolventov vysokých škôl. Každý technik na detekciu únikov absolvoval špecializované interné a terénne školenie (ktoré zahŕňalo 2 týždne odbornej prípravy na pracovisku so zahraničnými spoločnosťami). Všetky ďalšie znalosti boli vyvinuté na prácu. Konzistencia tímu prispela k úspešnému vybudovaniu veľkej internej vedomostnej základne monitorovania efektívnosti využívania vody počas 10 rokov, ktoré program prebieha. V tejto súvislosti posilnené interné procesy a kompetencie EPAL umožnili spoločnosti stanoviť súbor kritických ukazovateľov zmeny klímy a pravidelne ich monitorovať z hľadiska zraniteľnosti systému.

Keďže správanie spotrebiteľov je spolu so softvérom WONE hlavnou hnacou silou znižovania spotreby vody, EPAL poskytuje poradenské služby zákazníkom, ktorí by chceli zlepšiť svoju efektívnosť využívania vody. Vytvoril napríklad aplikácie a nástroje na sebaovládanie spotrebiteľov s cieľom zvýšiť efektívnosť využívania vody v domácnostiach (napr.aplikácia Waterbeep).

Medzi ďalšie poradenské služby patrilo zabezpečenie monitorovacieho systému, identifikácia únikov na mieste alebo poradenstvo v oblasti efektívneho využívania vody. Zlepšenie efektívnosti využívania vody prostredníctvom zmien správania spotrebiteľov má obmedzený vplyv na ročný príjem EPAL, ktorý viac závisí od fixných nákladov na služby, ktoré sú zahrnuté v každom účte za vodu. Každý predaný kubický meter vody musí pokryť náklady na jeho prípravu a distribúciu, čo znamená, že jeho ziskovosť je obmedzená. Zníženie spotreby vody zákazníkmi je preto zaujímavé tak pre zákazníka, ako aj pre EPAL.

EPAL napokon podporil projekt ADAPTACLIMA-EPAL, ktorý vedecky podporila výskumná skupina CCIAM (Výskumná skupina pre vplyvy zmeny klímy, adaptáciu a zmiernenie zmeny klímy) Lisabonskej univerzity. Táto štúdia, plne financovaná združením EPAL, poskytla spoločnosti stratégiu adaptácie na zníženie zraniteľnosti jej činností voči zmene klímy. Projekt sa zameral na možnosti adaptácie s cieľom zvýšiť odolnosť systémov EPAL voči rizikám spojeným so zmenou klímy. Jednou z prezentovaných možností bola podpora akcií na efektívne využívanie vody, ktorá podporuje ciele programu WONE. Vlastníctvo údajov a dokumentov z výskumného projektu bolo na konci projektu prevedené na EPAL.

EPAL vykonal príslušné opatrenia na zvyšovanie informovanosti občanov o otázkach efektívneho využívania vody a riadenia dopytu. Napríklad spustila niekoľko kampaní na podporu správneho a zodpovedného využívania vody.

Kľúčovými zainteresovanými stranami programu WONE sú občania a súkromné spoločnosti, ktoré sú zákazníkmi EPAL, a preto majú prospech z možného zníženia účtov za vodu. Okrem údržby vodovodnej siete je správanie spotrebiteľov hlavnou hnacou silou znižovania spotreby vody. Preto EPAL poskytuje niekoľko služieb zákazníkom, ktorí by chceli zlepšiť svoju efektívnosť využívania vody (pozri Riešenia).

Hoci mesto Lisabon nebolo priamo zapojené do fungovania programu WONE, od združenia EPAL dostalo rady o tom, ako zlepšiť efektívnosť využívania vody, a vynaložilo veľké investície na realizáciu týchto zlepšení. Keďže aktivity programu WONE prebiehajú v rámci mesta, mesto pôsobí aj ako sprostredkovateľ stavebných prác, ktoré je potrebné vykonať na mieste. Okrem toho mesto Lisabon uľahčuje akúkoľvek potrebnú komunikáciu o programe WONE medzi EPAL, občanmi a spoločnosťami v Lisabone.

Program WONE sa ukázal ako úspešný pri zlepšovaní odolnosti vodovodnej siete a zároveň pri realizácii ziskového podnikania vďaka značným úsporám nákladov. Program WONE by sa preto nemal považovať len za investíciu do adaptácie na zmenu klímy. Ponúka tiež veľmi zaujímavú príležitosť ako podnikateľskú investíciu (hospodársky spoločný prínos), ktorá poskytla EPAL silný hospodársky stimul na zabezpečenie dlhodobej odolnosti jeho distribučnej siete.

Ukázalo sa, že podpora správnej rady spoločnosti je dôležitým faktorom úspechu, ako aj zapojenie ďalších kľúčových častí spoločnosti, konkrétne sieťovej prevádzky, údržby a vzťahov so zákazníkmi. Cieľom týchto operácií je podporiť zmenu mentality v rámci spoločnosti. Vývoj programu WONE získal od začiatku veľkú podporu v rámci spoločnosti.

Počas veľkého sucha, ku ktorému došlo v roku 2005, spotrebitelia v Lisabone nezaznamenali veľké dôsledky v dôsledku odolnosti dostupnosti vodných zdrojov. Extrémne sucho v roku 2005 viedlo k vyššej informovanosti o rizikách spojených so suchom. Dokazuje to vytvorenie Komisie pre suchá v rámci ministra životného prostredia a ochrany klímy bezprostredne po podujatí v roku 2005, ktoré zdôraznilo význam spolupráce medzi vnútroštátnymi subjektmi a medzi Portugalskom a Španielskom.

Program WONE sa zameriava len na detekciu únikov. Výsledky analýzy údajov preto musia byť dobre zosúladené s postupmi technikov, ktorí musia nájsť prispôsobené riešenia na nápravu skutočného úniku. Tento prenos údajov do činnosti si stále vyžaduje ľudský čin, čo znamená, že jeho úspech vo veľkej miere závisí od znalostí tímu, ktorý ho prevádzkuje. V rámci programu WONE sa zrealizovalo príjemné pracovné prostredie, ktoré doteraz viedlo k stabilnému operačnému tímu.

Je potrebné sústavne monitorovať a zlepšovať vodovodnú sieť. Použitie vodovodného systému znamená, že jeho potrubia sa budú spotrebúvať a nakoniec sa budú musieť vymeniť. Priemerná životnosť siete je 50 až 60 rokov. Výhodou systému WONE je, že problémy je možné identifikovať efektívnejšie, čo znamená, že výmena siete môže skutočne prebiehať vo fázach. Obnova a oprava vodovodných potrubí je preto pokračujúcim procesom. Program WONE je zvládnuteľný tým, že sa zameriava na neustále upevňovanie menších častí siete namiesto toho, aby ju nahradil naraz.

Prvé dôkazy o úspechu boli zhromaždené v prvej pilotnej oblasti, kde bol systém testovaný. Pozitívne výsledky umožnili rozšíriť program monitorovania na celé mesto Lisabon.

Okrem systému WONE sa podobné výrobky predávali aj iným vodohospodárskym orgánom v Portugalsku a v zahraničí, čo svedčí o jednoduchej aplikácii tohto výrobku v podobných prípadoch. Príkladmi sú: AQUAmatrix®, systém riadenia zákazníkov pre vodohospodársky sektor a waterbeep®, služba na kontrolu spotreby vody pre domácich a firemných zákazníkov, ktorá im pomáha stať sa efektívnejšími.

Pre mestá môže byť ťažké prevziať iniciatívu pri realizácii programu efektívneho využívania vody, pretože úloha miest je obmedzená na to, aby boli sprostredkovateľom a zákazníkom vodárenskej spoločnosti. Realizácia programu efektívneho využívania vody je v prvom rade investičným rozhodnutím, ktoré musí prijať samotná vodárenská spoločnosť. Iné mestá by mohli stimulovať tento druh rozvoja prostredníctvom prístupu „vedenia príkladom“ tým, že zlepšia svoju vlastnú efektívnosť využívania vody. Môžu tiež podporiť komunikáciu medzi vodárenskou spoločnosťou a občanmi podporou informovanosti občanov o projekte a poskytnutím praktických možností kontaktu.

Počiatočný vývoj programu bol financovaný z interných finančných zdrojov EPAL. Návratnosť investícií do opráv únikov bola pre spoločnosť vysoko zisková, a preto by sa mohla považovať za investíciu do výskumu a vývoja. Celková investícia do vývoja softvéru bola približne 1 000 000 EUR, ako aj podobná suma, ktorá sa investovala do systémov monitorovania sietí v meste. Prevádzkové náklady programu predstavujú približne 500 000 EUR ročne.

Prostredníctvom programu sa množstvo nepríjmovej vody znížilo z 23,5 % v roku 2005 na približne 8,5 % v roku 2015. To viedlo za posledných 10 rokov k akumulovaným úsporám vo výške približne 68 miliónov EUR. Program efektívneho využívania vody je preto veľmi prospešný z hľadiska pomeru nákladov a prínosov. Združenie EPAL sa potom rozhodlo opätovne investovať dosiahnuté úspory do ďalšieho znižovania vplyvu spoločnosti na životné prostredie.

Úniky môžu ovplyvniť „verejné“ plynovody, ako aj „súkromné“ plynovody vo vlastníctve zákazníkov. V prvom prípade to znamená, že strata vody sa zodpovedá EPAL. Spoločnosť preto priamo šetrí náklady tým, že opravuje únik. V prípade súkromných potrubí sú náklady ušetrené odstránením úniku len v prospech zákazníka bez zvýšenia zisku pre EPAL. Zníženie účtov za vodu pre zákazníkov z dôvodu menšej spotreby je však obmedzené, pretože fixný poplatok za službu zostáva nezmenený.

Náklady na program WONE nezahŕňajú náklady na obnovu vodovodnej siete, ktoré sa považujú za náklady na „pravidelnú údržbu“. Na financovanie týchto nákladov dostávajú AdP a EPAL finančnú podporu prostredníctvom výhodných úrokových pôžičiek od Európskej investičnej banky (EIB) od roku 1993. Ich podpora sa použila na financovanie rozšírenia a modernizácie dodávok vody, opatrení v oblasti nakladania s odpadom, sanitačných sietí a zlepšenia efektívnosti. EIB podporila úvery vo výške takmer 2 500 000 000 EUR v portugalských vodovodných sieťach. EIB si od začiatku financovania svojich projektov vybudovala s EPAL dlhodobý vzťah založený na dôvere. Tento vzťah sa udržiava prostredníctvom poskytovania výročných správ o pokroku o nových koncepciách a metodikách zo strany EPAL EIB, ako aj prostredníctvom aktualizácie súvisiacich medzinárodných a národných programov.

Vedľajšie environmentálne prínosy sa dosahujú vďaka zníženým emisiám spojeným s nižšou spotrebou energie a zachovaním vodných zdrojov. Projekt skutočne poukazuje na významné synergie so zmierňovaním zmeny klímy. Prevádzka vodných čerpadiel aj čistenie vody si vyžadujú elektrickú energiu, čím sa využíva zdroj, ktorý vo svojich výrobných fázach vypúšťa skleníkové plyny. Vodné čerpadlá zabezpečujú nepretržitý tok čistej vody cez systém. Ak je potrebný menší objem čistej vody v dôsledku zníženia únikov, musí sa cirkulovať menej vody, a preto sa zníži celkové množstvo energie potrebnej na udržanie systému distribúcie vody v prevádzke.

Projekt WONE je v súlade sNárodnýmprogramom pre efektívne využívanie vody (PNUEA, 2012), ktorý koordinuje Národné laboratórne inžinierstvo. Cieľom tohto programu je prispieť k novému prístupu k riešeniu problémov s vodou v Portugalsku v rámci trvalo udržateľného rozvoja. V rámci tohto programu sa zistilo, že odpad z vody spojený so systémami distribúcie vody bol v roku 2009 stále veľmi vysoký. V tomto čase EPAL už získal značné skúsenosti s redukciou nepríjmovej vody, a preto slúžil ako líder v úsilí o efektívne využívanie vody prostredníctvom svojho programu WONE. Vo svojej poslednej verzii (2012) agentúra PNUEA posilnila cieľ zníženia emisií nepríjmovej vody do roku 2020 z 20 % na 25 %. Toto zníženie sa už uskutočnilo v Lisabone, kde je úroveň vody bez výnosov trvalo nižšia ako 10 %.

Zosúladenie vnútroštátneho zákona o vode (vyhláškač. 58/2005 aktualizovaná legislatívnym rozhodnutím č. 130/2012) s rámcovou smernicou o vode poskytlo EPAL právo vyberať daň z vodných zdrojov. Táto daň je určená na pokrytie nákladov súvisiacichs plánovaním, ochranou a riadením vodných zdrojov.

Program WONE sa začal v roku 2005 a stále prebieha.

Potreba detekcie únikov vo vodovodnej sieti je nepretržitá, pokiaľ sa sieť používa. Program preto nemá koniec, ale skôr cykly, ktoré predstavujú životnosť potrubí a umožňujú prispôsobenie sa dynamike siete.

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 pre non-Revenue Water Control