Systemy zdalnego odczytu w gospodarowaniu wodą

Obecnie nie traktuje się już każdego ubytku wody w sieci czy instalacji wodociągowej jako straty. Są sieci i instalacje, w których z ekonomicznego punktu widzenia nie opłaca się ciągła pogoń za obniżaniem wskaźnika strat wody i wyszukiwanie za wszelką cenę każdego wycieku. Działania podejmuje się w nich w razie potrzeby – awarii lub powstania wycieków ekonomicznie nieuzasadnionych.

Przeczytaj także: Inteligentne liczniki. Ciepłomierze >>

Ważna jest jednak szybka informacja o takich zdarzeniach. O ile duża awaria bywa szybko lokalizowana, to nawet spore wycieki mogą trwać tygodniami i miesiącami, zanim się uwidocznią – np. gdy podmyją grunt, który się zapadnie, lub gdy wody wybiją na powierzchnię. Także w instalacjach wycieki mogą zostać zauważone dopiero po paru miesiącach – np. gdy raz na kwartał trzeba zapłacić za wodę. Ale żeby mieć tę wiedzę i móc zapobiegać stratom oraz panować nad nimi, konieczna jest bieżąca informacja o pracy systemu – czy to w skali wodociągu dla gminy i miasta, czy budynku wspólnoty.

Bilansowanie wody w instalacjach

Straty w instalacjach przekładają się na większe wydatki konsumentów, a ci chcą przestrzegać zasady, że każdy płaci za siebie, za to, co zużyje. Zarządca budynku miewa wiele kłopotów przy tłumaczeniu rozbieżności wskazań wodomierzy mieszkaniowych i wodomierza głównego. Nie wystarczy samo opomiarowanie wszystkich mieszkań.

Wodomierze muszą zostać poprawnie zamontowane i powinny być tej samej klasy metrologicznej, a ta z kolei powinna być optymalnie dobrana do warunków danego budynku. Jednak jednym z najważniejszych aspektów mających wpływ na bilansowanie zużycia wody jest sposób zbierania danych o jej zużyciu. Ważna jest m.in. jednoczesność odczytu, a tę gwarantują tylko systemy odczytu zdalnego. Mogą one także informować o zdarzeniach nietypowych – drobnych wyciekach czy awariach instalacji.

Przeczytaj także: Problemy z bilansem wody w budynkach wielorodzinnych >>

Wielu lekceważy koszty stałych, małych przecieków, ale to w nich może tkwić potencjał sfinansowania dobrego systemu opomiarowania lokali. Tylko 5% przecieków w skali jednego mieszkania z czteroosobową rodziną daje kwotę 400 zł na jeden okres legalizacyjny wodomierzy (wg GUS przeciętne zużycie to 37 m³ wody rocznie na 1 mieszkańca, rodzina 4-osobowa zużyje 148 m³, a 5-proc. strata wyniesie 7,4 m³; przy średniej cenie 11 zł za 1 m³ wody daje to 80 zł rocznie, a w okresie legalizacji wodomierza – właśnie 400 zł).

Do szacunków tych przyjęto tylko 5% strat rzeczywistych, ale różnice w bilansie pomiędzy sumą wskazań wodomierzy mieszkaniowych a wodomierzem głównym mogą wynieść nawet 15–30%. Tych różnic nie można jednak traktować wyłącznie jako przecieków i ewidentnych strat, gdyż wodomierze mieszkaniowe mają ok. 5% błędów przy minimalnych poborach i ok. 2% przy poborach normalnych. Ponadto pewien procent wody pobierany jest poniżej progu rozruchu wodomierza, a zjawisko to można zminimalizować poprzez optymalny dobór liczników wody oraz zastosowanie przed nimi specjalnych zaworów.

Należy zatem przyjąć, że pewien błąd w bilansie jest nie do uniknięcia bez drogich metod i narzędzi, których stosowanie może być wątpliwe ekonomicznie. Duże rozbieżności są jednak przesłanką do analizy sytuacji i podjęcia próby wskazania źródeł rozbieżności.

Na te różnice mogą wpływać m.in.: przecieki w nieszczelnych urządzeniach spłukujących toalety, przecieki w uszkodzonych zaworach czerpalnych, brak rejestracji małych poborów wody przez wodomierze źle dobrane (klasa i przepływy), niewłaściwy montaż wodomierzy nieuwzględniający ich klasy metrologicznej, różnice czasowe przy odczycie wodomierza głównego i lokalowych, kradzieże wody (np. by-passy, blokowanie licznika), a także jakość instalacji i wody (korozja, osady).

Najwięcej informacji może przynieść zestawienie danych z wodomierza głównego i lokalowych z godzin nocnych, kiedy praktycznie nie występuje żaden celowy pobór. Ale tego nie można się dowiedzieć, odczytując wodomierze raz w miesiącu czy raz na kwartał. Niekiedy pozyskanie informacji o wskazaniach wodomierzy głównych wymaga uzyskania danych od zakładu wodociągowego. A te coraz częściej mogą je przekazywać poprzez biura obsługi klienta (np. e-BOK) za pomocą poczty elektronicznej lub SMS-ów.

Bilansowanie wody w sieciach

Straty w sieci mogą być bardzo kosztowne dla zakładów wodociągowych – ujęcie i uzdatnienie wody oraz jej transport wymagają bowiem dużych nakładów energii. W sieciach instaluje się zatem wodomierze wpięte do systemów zdalnego odczytu, umożliwiające zakładom wodociągowym stały monitoring dystrybucji.

Wprowadzanie systemu zdalnego odczytu powinno zostać poprzedzone analizą wyboru. Ważne są nie tylko zagadnienia dotyczące dostępnych na rynku rozwiązań technicznych, ale przede wszystkim logistyczne i ekonomiczne. Powstają pierwsze opracowania na temat metodyki doboru systemów zdalnego odczytu [1] – ich autorzy wskazują na zasadnicze znaczenie kwestii modyfikacji systemów finansowo-księgowych stosowanych w zakładach wod-kan oraz przygotowania zaplecza technicznego i wyszkolenia obsługi systemu. Na decyzje o wyborze i wdrożeniu systemu zdalnego odczytu wpływ mają także koszty.

Praktyka wskazuje jednak, że koszty te zwracają się po ok. 2–3 latach dzięki możliwości fakturowania wody zaliczanej wcześniej do strat, których powodem były błędy w tradycyjnym odczycie lub nadużycia odbiorców oraz awarie wykrywane po zbyt długim czasie.

Przykładowo Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Warszawie uruchomiło w 2005 r. system zdalnego odczytu wodomierzy, który wykorzystuje transmisję danych w technologii GSM/GPRS. Dane przesyłane za pośrednictwem operatora telefonii komórkowej trafiają do stanowisk dyspozytorskich, gdzie są gromadzone i poddawane analizie.

Urządzenia pomiarowe wyposażone są w rejestrator danych, modem transmisyjny i autonomiczne źródło zasilania na przynajmniej jeden okres legalizacji wodomierza. System umożliwia odczyt wodomierzy głównych, stały monitoring ilości wody dostarczanej odbiorcom. Pozwala to poprawić jakość usług m.in. poprzez zwiększenie częstotliwości odczytów oraz rozliczeń w oparciu o faktyczne wskazania urządzeń pomiarowych w dowolnym dniu roku. Spółka ceni sobie także możliwość dokonywania odczytów bez udziału odbiorcy i konieczności dostępu do pomieszczenia, w którym zamontowany został wodomierz.

Nie chodzi tu tylko o typowe przyłącza, ale także o miejsca trudnodostępne i stanowiące zagrożenie dla zdrowia pracowników czy zakłady z wewnętrzną procedurą wejścia na ich teren. Ponadto MPWiK ma możliwość monitorowania sprawności wodomierzy głównych i powiadamiane jest w przypadku unieruchomienia wodomierza lub znacznego wzrostu czy spadku zużycia wody (np. w razie awarii).

Dzięki systemowi zdalnego odczytu skrócono do minimum czas rozliczeń według średniodobowego zużycia w przypadku unieruchomienia wodomierza i wyeliminowano rozliczenia zaliczkowe spowodowane brakiem odczytu. System daje też możliwość analizy przepływów chwilowych i wspomaga dobór wodomierzy o odpowiedniej wydajności.

Jak pokazuje praktyka, monitorowanie sieci i optymalizacja ciśnień pozwalają istotnie obniżyć awaryjność i straty wody [4]. Technologie te są stale rozwijane i obecnie coraz więcej zakładów wodociągowych prowadzi lub planuje inwentaryzację sieci, jej podział na sektory, ich opomiarowanie i zdalny odczyt, tak by móc bilansować dane sektory w czasie rzeczywistym i reagować na bieżąco na wszelkie niepokojące symptomy. 

Przykładem może być Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Gliwicach, gdzie prace nad systemem kontroli wycieków prowadzone są od 2005 r. [2]. Wykorzystywane są m.in. loggery szumów i prowadzona jest systematycznie obserwacja i analiza minimalnych nocnych przepływów. Pozwoliło to na identyfikację i wymianę najbardziej awaryjnych odcinków sieci i zmniejszyło liczbę awarii. 

Kolejnym krokiem była sektoryzacja całej sieci i taka budowa punktów pomiarowych, żeby można było śledzić rozbiory i identyfikować ewentualne awarie na mniejszych odcinkach sieci. Ma to szczególne znaczenie w wypadku sieci składających się z przewodów z różnych okresów – począwszy od żeliwa z końca XIX wieku, po materiały współczesne. W takich wypadkach zaleca się inwentaryzowanie nie tylko na podstawie dokumentacji oraz informacji czerpanych w ramach bieżącej eksploatacji, ale też nawet w ramach wywiadu z najstarszymi pracownikami. 

Informacje te są konfrontowane i wprowadzane do dokumentacji, map oraz zasobów GIS. W Gliwicach po kilku latach analiz systemu wodociągowego zdecydowano o wdrożeniu zdalnego odczytu wodomierzy w kolejnych sektorach. Wnioski z wcześniejszych działań wskazywały, że tylko dzięki wyposażaniu wodomierzy w technologie zdalnego odczytu możliwe będzie zbilansowanie sektorów w czasie rzeczywistym. Na najbliższe lata w PWiK Gliwice planowane są kolejne działania zmierzające do dalszej sektoryzacji sieci i wymiana wszystkich wodomierzy na urządzenia ze zdalnym odczytem. 

Z kolei doświadczenia Katowickich Wodociągów S.A. [3] wskazują, że wprowadzenie systemu monitoringu i zarządzania ciśnieniem daje wymierne efekty ekonomiczne. Największą wiedzę o stanie sieci dają informacje o przepływach nocnych i ich zmienności, a następnie rozbiory w czasie całej doby dla poszczególnych odcinków sieci. 

Suma elementów, jakie daje system zdalnego odczytu i monitoring sieci oraz regulacja ciśnień, przekłada się na wymierne korzyści dla zakładu wodociągowego. Dysponując charakterystyką przepływów w ciągu całej doby, a zwłaszcza przepływów nocnych i rozkładami ciśnień, można określić optymalne poziomy minimalnych przepływów nocnych dla każdego monitorowanego sektora sieci. Z kolei porównanie danych z dłuższego okresu pozwala z dużym prawdopodobieństwem identyfikować i lokalizować awarie. 

Potencjał dalszych oszczędności 

Doświadczenia krajów Unii Europejskiej, które przez dekady prowadziły opomiarowanie, a następnie zdalny odczyt, wskazują, że wraz z postępem technologii pojawiają się coraz nowe obszary, na których można podnosić efektywność pracy systemów wodociągowych, zmniejszać starty i utrzymywać rentowność zakładów wodociągowych bez nadmiernego zwiększania cen wody i ścieków. 

Przykładowo w Danii w latach 70. ubiegłego wieku podejmowano kompleksowe działania w celu ochrony środowiska, w tym m.in. ograniczano straty wody w sieciach wodociągowych. W tym kraju poziom strat w sieciach zredukowano do ok. 7%. Pewien poziom strat jest naturalny i całkowite ich wyeliminowanie jest nieopłacalne ekonomicznie. 

Ważne, żeby wyznaczyć ten poziom w danym zakładzie. Zaczęto też szukać kolejnych obszarów oszczędności – było to możliwe dzięki systemom monitoringu i sektoryzacji sieci, tworzeniu modeli hydraulicznych itd. – a także stosować analizę LCA. Okazało się, że warto uwzględniać nie tylko względy techniczne, ale również ekonomiczne, i nie kierować się tym, że dana armatura czy pompy są jeszcze dobre, lecz tym, jakie koszty generują i ile można zaoszczędzić, montując urządzenia nowszej generacji, bardziej energooszczędne.

Największy potencjał oszczędności energii tkwi w ujmowaniu i dystrybucji, a mały w uzdatnianiu wody [5]. Praktyka wskazuje, że oszczędności energii elektrycznej zużywanej przez pompy można ograniczyć o ponad 30% i inwestycje zwracają się już po 5–6 latach, co jest dobrym wynikiem przy żywotności tych urządzeń wynoszącej powyżej 20 lat. 

Doświadczenia duńskie wskazują też, że dla zachowania dobrego stanu sieci konieczne jest stałe wymienianie starych odcinków na nowe, ok. 3–4% rocznie niezależnie od awarii. 

Reasumując, w zakładach, w których wprowadzono monitoring sieci, poprawia się bilans ekonomiczny sprzedawanej wody i redukowana jest liczba awarii oraz czas ich trwania. Efektem jest poprawa rentowności firm [3]. Doświadczenia i efekty ekonomiczne skłaniają zakłady wodociągowe do kolejnych inwestycji w opomiarowanie i zdalny odczyt oraz monitoring pracy sieci i kontrolę ciśnień. 

Literatura

1. Chudzicki J., Kwietniewski M., Kowalska B., Kowalski D., Metodyka doboru systemu zdalnego odczytu wodomierzy dla potrzeb przedsiębiorstw wodociągowych, materiały konferencyjne „Nowe technologie w sieciach i instalacjach wodociągowych i kanalizacyjnych − 2014”, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Gliwicka.
2. Pietek S., Jasiński K., Koral W., Inwentaryzacja, sektoryzacja, monitoring sieci i zdalny odczyt wodomierzy jako narzędzia ograniczania strat wody w przedsiębiorstwie wodociągowym na przykładzie PWiK Gliwice, materiały konferencyjne „Nowe technologie w sieciach i instalacjach wodociągowych i kanalizacyjnych − 2014”, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Gliwicka.
3. Pluta M., Doświadczenia Katowickich Wodociągów S.A. związane z wdrażaniem i eksploatacją monitoringu oraz regulacją ciśnienia w sieci wodociągowej, materiały konferencyjne „Nowe technologie w sieciach i instalacjach wodociągowych i kanalizacyjnych − 2014”, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Gliwicka.
4. Piechurski F., Przykłady efektów wdrożenia systemu monitoringu i sterowania ciśnieniem w systemach dystrybucji wody, materiały konferencyjne „Nowe technologie w sieciach i instalacjach wodociągowych i kanalizacyjnych − 2014”, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Gliwicka.
5. Knudsen M.B., Efektywność i usprawnienia w duńskim przedsiębiorstwie wodno-kanalizacyjnym Energi Viborg Vand A/S, seminarium „Woda i ścieki – nowoczesne technologie i rozwiązania w Danii”, MPWiK Warszawa 2014.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!