Устойчивые решения для водоснабжения генерируют энергию с помощью новой технологии для регулирующих клапанов

Dec 11, 2023

Для 2,2 миллиона человек в Хьюстоне последствия потери электроэнергии в конце 2022 года все еще свежи в памяти. Внезапно столкнувшись с нехваткой чистой воды, люди повсюду затопили печи, чтобы вскипятить воду. Сбои в электроснабжении больше не удивляют. Аналогичный сбой в электросети произошел в Хьюстоне в 2021 году, когда 4,5 миллиона человек пострадали от нехватки воды, электроэнергии, тепла и продовольствия и более 240 человек погибли. Сбои в электроснабжении являются обычным явлением. Это не только проблема техасцев: энергосистемы по всему миру перегружены и ненадежны.

Для многих мысли о чистой воде и надежном энергоснабжении приводят к другим проблемам. Неудачное сочетание ненадежных источников энергии и непредсказуемой погоды, в том числе штормов, засух, наводнений, лесных пожаров и других климатических нарушений, не позволяет менеджерам коммунальных предприятий, инженерам и службам экстренного реагирования спать по ночам. Все они приводят к нехватке воды, загрязнению воды и колоссальным сбоям в работе водной инфраструктуры.

Можно добиться больших успехов в создании программ, решающих все эти проблемы одновременно. Вот одно решение, которое выполняет несколько функций.

Решение находится на стыке воды и энергии в системе, которая обеспечивает надежную поставку безопасной, чистой питьевой воды, будучи при этом более эффективной, продуктивной и устойчивой. Экономия воды, декарбонизация, минимизация сбоев и получение денег для реинвестирования и модернизации инфраструктуры теперь могут быть достигнуты с помощью простой установки, которая в значительной степени может финансироваться правительством.

Вода – это сила, потребляющая энергию и одновременно создающая ее. Процесс перекачки, очистки и распределения воды и сточных вод в Америке составляет 6% потребления энергии в стране, обеспечивая 5% выбросов углекислого газа и 40% бюджета коммунальных предприятий. Вся эта энергия расходуется на питание насосов, очистку воды и ее распределение среди пользователей. Поскольку стоимость электроэнергии растет, стоимость этих процессов ложится тяжелым бременем на отрасль и ее пользователей.

Даже когда поставщики воды инициируют усилия по сохранению водных ресурсов, неэффективная инфраструктура ограничивает их эффективность. Соединенные Штаты теряют 17% очищенной воды, называемой недоходной водой (NRW), из-за раздробленных систем распределения. По оценкам Всемирного банка, из-за поломок распределительных линий ежегодно выбрасывается 8,6 триллионов галлонов NRW.

Глобальные системы распределения воды подчеркивают взаимосвязанный характер энергетических и водных ресурсов. Отраслевой термин, используемый для описания этой взаимосвязи, — это связь воды и энергии.

Сети водоснабжения для работы полагаются на сетевую энергию, богатую ископаемым топливом, и они напрямую способствуют нехватке воды из-за ненужного углерода, который они добавляют в атмосферу в процессе очистки, перекачки и доставки воды своим потребителям.

В секторах водоснабжения и водоотведения происходят инновации. В последние годы ученые, предприниматели и новаторы в области водных ресурсов работали вместе над решением некоторых из наиболее насущных проблем отрасли.

По мере роста затрат на энергию изменение климата и потери воды все больше влияют на системы водоснабжения и водоотведения.

Рекуперация энергии, которая объединяет регулирующие клапаны с микрогидротехнологией, позволяет самому водоснабжению стать решением каждой из этих огромных проблем. Недавние достижения в технологии микрогидротурбин позволяют новаторам в области водоснабжения использовать ненужное давление, создаваемое регулирующими клапанами. Используя существующие перепады расхода и давления, это решение возвращает потраченную впустую энергию из трубопроводов под давлением и возвращает значительные объемы электроэнергии в местную сеть. Эту произведенную электроэнергию можно использовать для экономии денег, которые можно реинвестировать в операционную деятельность, экономить воду и сокращать выбросы углекислого газа. Он также предоставляет то, что больше всего нужно отрасли в процессе модернизации: данные в реальном времени о расходе и давлении, которые необходимы для контроля потерь воды. Теперь поставщики воды могут анализировать данные о давлении, чтобы выявлять проблемы в конкретных распределительных зонах (зонах районного учета) до того, как возникнут утечки и основные разрывы.