Privat investering i ett läckageövervakningsprogram för att hantera vattenbrist i Lissabon, Portugal

Lissabon kommer sannolikt att möta en minskning av den årliga nederbörden och en ökning av frekvensen och varaktigheten av torkaperioder, med prognoser för lägsta och högsta temperaturer som pekar mot en ökning i slutet av århundradet på cirka 3 ° C, vilket förutses av regionaliserade klimatscenarier som utvecklats av ADAPTACLIMA-EPAL-projektetsom finansieras av EPAL (Empresa Portuguesa das Águas Livres) och genomförs av CCIAM Research Group (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) vid Lissabons universitet. På grund av sitt subtropiska medelhavsklimat upplever staden i allmänhet korta, milda vintrar och varma somrar. Portugal har tidigare drabbats av svår torka. Torka utgör en risk för människors hälsa eftersom den i kombination med höga temperaturer kan leda till uttorkning.  Det är därför viktigt för staden att uppmärksamma effektiviteten i sitt vattenförsörjningssystem.

Att minska läckaget från vattendistributionsnätet och mängden vatten som inte genereras kan avsevärt bidra till Lissabons förmåga att hantera framtida torka genom att öka stadens vattenanvändningseffektivitet. Det vatten som inte genereras utgör skillnaden mellan den totala inkommande vattenvolymen och den tillåtna fakturerade förbrukningen, dvs. det vatten som går förlorat/läcker ut i vattenförsörjningssystemet. Under 1990-talet låg den årliga vattennivån i Lissabon på i genomsnitt mellan 25 % och 30 %, omkring 40 000 000 kubikmeter. En ytterligare stressfaktor för vattendistributionssystemet har varit den ökande efterfrågan på dricksvatten på grund av befolkningstillväxten i städerna. Nätet levererar vatten till omkring 350 000 hushåll och kommersiella kunder i innerstaden och omkring 2 500 000 personer (uppgifter från 2016) i Lissabonområdet (regionenkring Lissabon som omfattar kommuner på den norra stranden av floden Tejos breda mynning).

En av de största utmaningarna när det gäller att hantera den ökade risken för torka är därför att hålla den vattenandel som inte genereras i stadens vattenförsörjningsnät så låg som möjligt. 

Staden Lissabon bestämde sig för att hitta ett sätt att minska den volym vatten som går förlorad på grund av läckage, även känt som icke-inkomstvatten. Den främsta orsaken till detta problem är fel i rörledningarna på grund av infrastrukturens åldrande. EPAL har specialiserade tekniker internt för att utföra nödvändiga reparationer. Svårigheten ligger dock i att identifiera och lokalisera felen eftersom nätverket är utbrett och mestadels under jord. Huruvida en tekniker behöver söka efter läckaget inom ett område på 1 kvadratmeter eller 1.000 kvadratmeter kan göra en enorm skillnad. EPAL beslutade därför att utveckla övervakningsprogrammet WONE genom vilket vattenläckage kunde identifieras snabbare och lokaliseras mer exakt. Dess ursprungliga mål var att uppnå en minskning av oavlönat vatten från 25 % till en nivå under 15 %, för att tillhandahålla en långsiktigt hållbar vattenförsörjning genom att förbättra den dagliga effektiviteten och ändamålsenligheten. De uppnådda resultaten har varit ännu bättre och har lett till en minskning av vattenförlusterna till omkring 8,5 % under 2015.

Målen för detta projekt överensstämmer med det nationella programmet för effektiv användning av vatten (PNUEA) som godkänts med nationell resolution 113/2005, som samordnas av National Laboratory Civil Engineering. Detta program syftar till att bidra till en ny strategi för att ta itu med vattenfrågor i Portugal inom ramen för hållbar utveckling.

Initiativet stärker uppnåendet av två viktiga mål för hållbar utveckling: hållbarhetsmål 11 ”Hållbara städer och samhällen” som ökar hållbarheten i staden och dess samhällen och hållbarhetsmål 13 ”Klimatåtgärder” genom minskad energianvändning (mindre utsläpp av växthusgaser).

För att ta itu med vattenläckaget bestämde sig EPAL för att utveckla vattenläckagedetekteringsprogrammet WONE. Programmet bygger på ett övervakningssystem som kan identifiera och lokalisera eventuella vattenläckage i distributionsnätet. Övervakningssystemet gör det möjligt att jämföra förväntade vattenanvändningsdata med vattenanvändning i realtid. Denna jämförelse utförs av en programvara som är speciellt utvecklad för programmet. När en diskrepans upptäcks mellan de två dataseten varnar den övervakningsgruppen för att det finns en potentiell läcka i systemet. Placeringen av läckaget identifieras genom att spåra tillbaka vattenmätaren som gav de data som visade en avvikelse. När platsen för läckan har identifierats skickas specialiserade tekniker, så kallade läckagedetekteringsmekaniker, ut för att utföra en fältbaserad läckagedetektering och reparera problemet. Programmet har resulterat i en minskning av icke-avkastningsvatten från 23,5 % 2005 till cirka 8,5 % 2015 (EPAL:swebbplats), med en sammanlagd besparing på cirka 135 miljoner m3 sedan 2005.

WONE-övervakningssystemetbygger på en uppdelning av Lissabon i vattenområden som definieras med hänsyn till antalet invånare, även kallade DMA-områden (District Metered Areas). Varje zon består av 3 000 till 5 000 kunder och fungerar som ett strategiskt mätområde. I varje zon övervakas vattentrycket kontinuerligt genom ett passivt system med aktiva larm. WONE-programvaran genomför en kontinuerlig prestationsutvärdering av DMA:erna genom att kombinera data från flera databaser och beräknar prestationsindikatorer för att kontrollera vatten som inte genereras.

Projektet utvecklades som ett internt FoU-projekt. Det började ursprungligen som ett pilotprojekt i ett utvalt antal ”enkla” zoner. Baserat på resultaten av detta pilotprojekt förfinades programmet ytterligare och utvidgades till ett större antal zoner. Under det första året av utveckling 20 zoner ingick i programmet. Under de följande åren utökades programmet med 30 till 40 zoner årligen. År 2016 är systemet i drift i alla 158 zoner. Bredvid vattenmätaren i dessa zoner kan kunderna få ytterligare vattenmätare genom programmet på begäran. Dessa ”privata” vattenmätare har gjort det möjligt för EPAL att få ytterligare inblick i sina kunders vattenanvändning, på grundval av vilken företaget nu kan tillhandahålla ytterligare konsulttjänster. Dessa tjänster kan omfatta detektering av läckor på plats eller rådgivning till kunder för att förbättra vattenförsörjningens effektivitet.

Utöver övervakningen av WONE-programmet harEPAL genomfört en rad åtgärder för att förbereda systemet för att hantera minskningar av vattenkvaliteten i samband med intensivare perioder av torka och förorenande ämnens avrinning, högre temperaturer och minskning av det genomsnittliga årliga flödet, enligt prognoser i klimatförändringsscenarier. Åtgärderna omfattade till exempel renovering av vattenreningsverket i Vale da Pedra för att anpassa reningsprocesserna till ett bredare spektrum av vattenkvalitetsvariationer.

WONE-programmet har utvecklats och fortsätter att förvaltas av Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), som är det äldsta vattenbolaget i Portugal. EPAL är den största operatören av vattendistributionsnätet i landet och är ett statligt företag som är helägt av det nationella offentliga holdingbolaget Áquas de Portugal (AdP) sedan 1993. EPAL ansvarar för förvaltningen av vattendistributionsverksamheten och underhållet av distributionsnäten.

Teamet som övervakar WONE-programvaran spelar en nyckelroll i dess framgångsrika applikation. Detta team skapades genom att rekrytera 4 universitetsexamen. Varje läckagedetekteringstekniker fick specialiserad utbildning internt och på fältet (som inkluderade 2 veckors utbildning på jobbet med utländska företag). All efterföljande kunskap utvecklades på jobbet. Samstämmigheten i teamet har bidragit till en framgångsrik uppbyggnad av en stor intern kunskapsbas för övervakning av vatteneffektivitet under de 10 år som programmet har pågått. I detta avseende har EPAL:s stärkta interna processer och kompetens gjort det möjligt för företaget att fastställa en uppsättning kritiska klimatförändringsindikatorer och regelbundet övervaka dem utifrån ett perspektiv på systemets sårbarheter.

Eftersom konsumentbeteende är en viktig drivkraft för att minska vattenanvändningen, tillsammans med WONE-programvaran, tillhandahåller EPAL konsulttjänster till kunder som vill förbättra sin vatteneffektivitet. Till exempel skapades appar och verktyg för konsumenternas självkontroll för att öka hushållens vatteneffektivitet (t.ex. Waterbeep-appen).

Ytterligare konsulttjänster omfattade tillhandahållande av ett övervakningssystem, identifiering av läckor på plats eller rådgivning om vatteneffektivitet. Förbättrad vatteneffektivitet genom ändrade konsumentbeteenden har en begränsad inverkan på EPAL:s årsinkomst, som i högre grad beror på den fasta servicekostnad som ingår i varje vattenräkning. Varje såld kubikmeter vatten måste täcka kostnaderna för att förbereda och distribuera det, vilket innebär att dess lönsamhet är begränsad. En minskning av kundernas vattenförbrukning är därför av intresse för både kunden och EPAL.

Slutligen främjade EPAL projektet ADAPTACLIMA-EPAL, som har fått vetenskapligt stöd av CCIAM Research Group (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) vid Lissabons universitet. Denna studie, som helt finansierades av EPAL, gav företaget en anpassningsstrategi för att minska sårbarheten i sin verksamhet för klimatförändringar. Projektet var inriktat på anpassningsalternativ för att öka motståndskraften hos EPAL:s system mot risker i samband med klimatförändringar. Ett av de alternativ som presenterades var främjandet av åtgärder för effektiv vattenanvändning, vilket stöder målen för WONE-programmet. Ägandet av data och dokument från forskningsprojektet överfördes till EPAL i slutet av projektet.

EPAL genomförde relevanta åtgärder för att öka medborgarnas medvetenhet om frågor som rör vatteneffektivitet och efterfrågestyrning. Till exempel lanserades flera kampanjer för att främja en korrekt och ansvarsfull användning av vatten.

Viktiga intressenter för WONE-programmet är medborgare och privata företag som är EPAL:s kunder och därmed kan dra nytta av eventuella sänkningar av vattenräkningarna. Vid sidan av underhållet av vattendistributionsnätet är konsumenternas beteende en viktig drivkraft för att minska vattenanvändningen. Därför tillhandahåller EPAL flera tjänster till kunder som vill förbättra sin vatteneffektivitet (se Lösningar).

Även om Lissabons kommun inte var direkt involverad i driften av WONE-programmet har staden fått råd från EPAL om hur man kan förbättra vatteneffektiviteten och har gjort stora investeringar för att förverkliga dessa förbättringar. Eftersom verksamheten i WONE-programmet äger rum inom stadsområdet, fungerar staden också som en facilitator för de byggarbeten som måste utföras på plats. Dessutom underlättar kommunen Lissabon all nödvändig kommunikation om WONE-programmet mellan EPAL, medborgarna och företagen i Lissabon.

WONE-programmet har visat sig vara framgångsrikt för att förbättra vattendistributionsnätets elasticitet, samtidigt som man realiserar en lönsam verksamhet på grund av betydande kostnadsbesparingar. WONE-programmet bör därför inte bara ses som en investering i klimatanpassning. Det erbjuder också en mycket intressant möjlighet som en företagsinvestering (ekonomisk sidovinst) som har gett EPAL ett starkt ekonomiskt incitament för att säkerställa distributionsnätets långsiktiga motståndskraft.

Stödet från företagets styrelse har visat sig vara en viktig framgångsfaktor, liksom engagemanget från andra viktiga delar av företaget, nämligen nätverksdrift, underhåll och kundrelationer. Verksamheten syftar till att främja en mentalitetsförändring inom företaget. Utvecklingen av WONE-programmet fick mycket stöd inom företaget från början.

Under den stora torkan 2005 drabbades konsumenterna i Lissabon inte av några större konsekvenser på grund av vattentillgångens motståndskraft. Den extrema torkan 2005 ledde till en ökad medvetenhet om riskerna med torka. Detta illustreras av inrättandet av en kommission för torka inom ministern för miljö och klimatåtgärder direkt efter 2005 års evenemang, som betonade vikten av samarbete mellan nationella enheter och mellan Portugal och Spanien.

WONE-programmet fokuserar endast på detektering av läckage. Därför måste resultaten av dataanalysen vara väl anpassade till teknikernas praxis, som behöver hitta skräddarsydda lösningar för att reparera den faktiska läckan. Denna översättning från data till handling kräver fortfarande en mänsklig handling, vilket innebär att dess framgång är mycket beroende av kunskapen hos det team som driver det. Inom WONE-programmet har en trevlig arbetsmiljö realiserats och det har hittills resulterat i ett stabilt operativt team.

Vattendistributionsnätet måste kontinuerligt övervakas och förbättras. Användning av vattendistributionssystemet innebär att dess rör kommer att vara och så småningom behöver bytas ut. Den genomsnittliga livslängden för nätverket uppgår till 50 till 60 år. Fördelen med WONE-systemet är att problem kan identifieras mer effektivt, vilket innebär att utbytet av nätverket faktiskt kan ske i faser. Förnyelse och reparation av vattenledningar är därför en fortlöpande process. WONE-programmet gör det hanterbart genom att fokusera på att kontinuerligt fixa mindre delar av nätverket, snarare än att ersätta allt på en gång.

De första bevisen på framgång samlades in i det första pilotområdet där systemet testades. Positiva resultat gjorde det möjligt att utvidga övervakningsprogrammet till hela staden Lissabon.

Förutom WONE-systemet såldes liknande produkter till andra vattenförvaltningsorgan i Portugal och utomlands, vilket visar att denna produkt enkelt kan användas i liknande fall. Exempel på detta är: AQUAmatrix®, kundhanteringssystemet för vattensektorn och waterbeep®, en tjänst för att kontrollera vattenförbrukningen för hushålls- och företagskunder och hjälpa dem att bli effektivare.

Det kan vara svårt för städer att ta initiativ till att förverkliga ett vatteneffektiviseringsprogram eftersom städernas roll är begränsad till att vara en facilitator och kund hos vattenbolaget. Att genomföra ett vatteneffektiviseringsprogram är i första hand ett investeringsbeslut som måste fattas av vattenbolaget självt. Andra städer skulle kunna stimulera denna typ av utveckling genom att föregå med gott exempel genom att förbättra sin egen vatteneffektivitet. De kan också stödja kommunikationen mellan ett vattenföretag och medborgarna genom att främja medvetenheten om projektet bland medborgarna och tillhandahålla praktiska kontaktalternativ.

Den inledande utvecklingen av programmet finansierades genom EPAL:s egna finansiella resurser. Räntabiliteten för läckagereparationer har varit mycket lönsam för företaget och kan därför betraktas som en FoU-investering. Den totala investeringen för mjukvaruutvecklingen var cirka 1 000 000 euro, liksom ett liknande belopp som investerades i nätverksövervakningssystem inom staden. Programmets driftskostnader uppgår till cirka 500 000 euro per år.

Genom programmet har mängden oavlönat vatten minskat från 23,5 % 2005 till cirka 8,5 % 2015. Detta har resulterat i cirka 68 miljoner euro i ackumulerade besparingar under de senaste tio åren. Vatteneffektivitetsprogrammet är därför mycket fördelaktigt när det gäller kostnads-nyttoförhållandet. EPAL beslutade att sedan återinvestera de uppnådda besparingarna i att ytterligare minska företagets miljöpåverkan.

Läckaget kan påverka både de ”offentliga” rörledningarna och de ”privata” rörledningar som ägs av kunderna. I det första fallet innebär det att vattenförlusten är ansvarig för EPAL. Företaget sparar därför direkt kostnader genom att åtgärda läckaget. När det gäller privata rörledningar är de kostnader som sparas in genom att läckan åtgärdas endast till fördel för kunden, utan någon vinstökning för EPAL. Minskningen av vattenräkningen för kunder på grund av mindre förbrukning är dock begränsad, eftersom den fasta serviceavgiften förblir oförändrad.

Kostnaderna för WONE-programmet omfattar inte kostnaderna för förnyelse av vattendistributionsnätet, som betraktas som ”regelbundet underhåll”. För att finansiera dessa kostnader har AdP och EPAL sedan 1993 fått finansiellt stöd genom lån till förmånlig ränta från Europeiska investeringsbanken (EIB). Deras stöd användes för att finansiera utbyggnader och uppgraderingar av vattenförsörjningen, avfallshanteringsåtgärder, sanitetsnät och effektivitetsförbättringar. EIB har gett lån på nästan 2 500 000 000 euro till portugisiska vattennät. EIB har byggt upp en lång förtroendefull relation med EPAL sedan banken började finansiera sina projekt. Detta förhållande upprätthålls genom att EPAL tillhandahåller EIB årliga lägesrapporter om nya koncept och metoder samt uppdateringar om relaterade internationella och nationella program.

Miljömässiga sidovinster uppnås genom minskade utsläpp i samband med lägre energiförbrukning och bevarande av vattenresurser. Projektet visar i själva verket på viktiga synergier med begränsningen av klimatförändringarna. Både driften av vattenpumparna och reningen av vatten kräver el, vilket innebär att man använder en resurs som i sina produktionsfaser släpper ut växthusgaser. Vattenpumparna säkerställer ett kontinuerligt flöde av rent vatten genom systemet. När en mindre volym rent vatten behövs på grund av minskningen av läckage, behöver mindre vatten cirkuleras och därför minskas den totala mängd energi som behövs för att hålla vattendistributionssystemet i drift.

WONE-projektet är förenligt med det nationella programmet för effektiv användning av vatten (PNUEA, 2012),som samordnas av National Laboratory Civil Engineering. Detta program syftar till att bidra till en ny strategi för att ta itu med vattenfrågor i Portugal inom ramen för hållbar utveckling. Inom ramen för detta program konstaterades att vattenavfallet i samband med vattendistributionssystem fortfarande var mycket högt 2009. Vid den här tiden hade EPAL redan stor erfarenhet av att minska mängden vatten som inte genereras och fungerade därför som en ledare inom vatteneffektivisering genom sitt WONE-program. I sin senaste version (2012) har PNUEA skärpt minskningsmålet för vatten som inte genereras till 2020 från 20 % till 25 %. Denna minskning har redan genomförts i Lissabon med vattennivåer som inte genererar intäkter som konsekvent ligger under 10 %.

Anpassningen av den nationella vattenlagen (dekretnr58/2005, uppdaterat genom lagdekret nr 130/2012) till ramdirektivet för vatten gav EPAL rätt att ta ut en vattenresursskatt. Denna skatt är avsedd att täcka kostnaderna isamband med planering, skydd och förvaltning av vattenresurser.

WONE-programmet startade 2005 och pågår fortfarande.

Behovet av att upptäcka läckor inom vattennätet är kontinuerligt så länge nätet är i bruk. Programmet har därför inget slut, utan snarare cykler som representerar rörens livslängd och möjliggör anpassning till nätets dynamik.

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

Nätverkssektorisering & Övervakning för vattenreglering utan intäkter