Cyfrowe bliźniaki znajdują zastosowanie w wielu branżach. Jako wirtualne odwzorowanie fizycznego obiektu lub systemu, wykorzystujące dane w czasie rzeczywistym, modele matematyczne i zaawansowaną analizę, cyfrowe bliźniaki kopiują zachowanie rzeczywistego obiektu, aby zapewnić operatorom kompleksowy wgląd w pracę ich obiektu. Cyfrowe bliźniaki stały się powszechne w sektorach takich jak zarządzanie obiektami, a zarządcy budynków wykorzystują cyfrowe bliźniaki do podejmowania świadomych kluczowych decyzji operacyjnych.
W obecnym czasie wiele oczyszczalni ścieków znajduje się pod presją poprawy wydajności procesów, zgodności z nadchodzącymi nowymi przepisami, a także dążenia do braku wpływu na środowisko przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów operacyjnych oraz zachowaniu niskich taryf.
Czy cyfrowe bliźniaki mogą stanowić rozwiązanie tych problemów w oczyszczalniach ścieków?
Louis Larsen, nasz European Digital Business Manager, przedstawia poniżej niektóre korzyści i zalety zastosowania cyfrowego bliźniaka w oczyszczalniach ścieków, które można podzielić na trzy obszerne kategorie.
#1 – Wydajność i optymalizacja
Liczne badania wskazują na wzrost wydajności pracy osiągnięty dzięki wdrożeniu technologii cyfrowego bliźniaka w wielu sektorach. Może to stanowić ogromną różnicę w sektorze oczyszczania ścieków, który odpowiada za 36%1 całkowitej energii zużywanej przez całą branżę wodną.
Pozyskując dane w czasie rzeczywistym ze wszystkich dostępnych urządzeń w oczyszczalni, a następnie łącząc je z modelami matematycznymi, operatorzy mogą uzyskać kompleksowy wgląd w zachowanie ich oczyszczalni ścieków. Można zidentyfikować nieefektywność, wąskie gardła i nieprawidłowości procesowe, zoptymalizować parametry technologiczne i dostroić operacje w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności.
Cyfrowe bliźniaki mogą być również ważnym narzędziem do kontroli procesów. Przekazywane na żywo dane zapewniają stałą ocenę urządzeń i instalacji, co oznacza, że potencjalne awarie mogą być identyfikowane w czasie rzeczywistym. Pozwala to ograniczać przestoje, koszty związane z naprawami oraz wydłużyć okres użytkowania aktywów.
Co najważniejsze, gdy oczyszczalnie ścieków dążą do rozbudowy lub modyfikacji, podstawowe technologie, na których polegają, powinny zostać odpowiednio dostosowane. Cyfrowe bliźniaki są z natury elastyczne, umożliwiając płynną integrację nowych zasobów i dostosowywanie nowych parametrów i celów.
#2 – Zrównoważony rozwój i zgodność z przepisami
Bardziej wydajna oczyszczalnia ścieków w naturalny sposób przyniesie również korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju. W tym przypadku model cyfrowego bliźniaka może zapewnić szczegółowy wgląd we wzorce zużycia wody i energii, umożliwiając operatorom analizę możliwości wprowadzenia ulepszeń. Będą mogli sprawdzić, które procesy i systemy zużywają najwięcej zasobów i czy zmiana niektórych elementów operacyjnych może doprowadzić do zmniejszenia zużycia.
Oprócz ograniczania zużycia wody i energii, oczyszczalnie ścieków mogą również analizować dane cyfrowych bliźniaków, aby zoptymalizować dozowanie chemikaliów i zminimalizować wytwarzanie odpadów.
Organizacje działające w różnych branżach już czynią takie postępy. Według badania Capgemini, przedsiębiorstwa, które już rozpoczęły wdrażanie technologii cyfrowego bliźniaka, osiągają średnio 16% poprawę wskaźników zrównoważonego rozwoju.
Rzeczywiście, ponad połowa (57%) ankietowanych firm zgodziła się, że cyfrowe bliźniaki są kluczowymi narzędziami do usprawnienia działań na rzecz zrównoważonego rozwoju, odzwierciedlając rosnący trend wśród firm, które chcą wywiązywać się ze swoich zobowiązań ESG (Environmental, Social, and Governance). Kluczem do tego jest uzyskanie szczegółowego obrazu - więcej niż jedna na trzy ankietowane organizacje stwierdziła, że wdrożyła cyfrowe bliźniaki na dużą skalę, aby zrozumieć i przewidzieć swoje zużycie energii i emisje.
Ponieważ cyfrowy bliźniak rejestruje dane w czasie rzeczywistym i monitoruje kluczowe wskaźniki wydajności, operatorzy mogą potwierdzić ciągłą zgodność ze wszystkimi normami prawnymi. Raporty wykazujące taką zgodność mogą być generowane, podczas gdy zmiany w przepisach i / lub parametrach technologicznych mogą być symulowane przez cyfrowe bliźniaki w celu oceny potencjalnego wpływu i proaktywnego działania.
#3 – Oszczędności CAPEX i OPEX
Ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wdrażaniu technologii cyfrowego bliźniaka w oczyszczalni ścieków, są koszty.
Koszt początkowy będzie zależał od kilku czynników, w tym wielkości zakładu, złożoności procesów i wymaganego poziomu cyfryzacji. Należy to ocenić w kontekście oszczędności kosztów, które można uzyskać dzięki poprawie wydajności zakładu, zmniejszeniu wydatków na konserwację i optymalizacji wykorzystania zasobów. Dzięki rozwiązaniu cyfrowych bliźniaków – jakim jest Hubgrade Performance Plant od Veolia Water Technologies -– możliwe jest zwiększenie wydajności biologicznej i hydraulicznej nawet o 100%, zmniejszenie zużycia energii nawet o 30% i odroczenie projektów rozbudowy o ponad 15 lat.
Są to istotne aspekty, o których należy pamiętać, gdyż coraz więcej dowodów wskazuje na to, że można mieć pewność co do wysokiego zwrotu z inwestycji. Według badania przeprowadzonego przez Deloitte, cyfrowe bliźniaki mogą obniżyć koszty operacyjne o 20-30%, nawet w przypadku wdrożenia w pojedynczym silosie2. To właśnie takie oszczędności napędzają zwiększony popyt na rozwiązania cyfrowego bliźniaka, a prognozowany skumulowany roczny wskaźnik wzrostu na rynku (CAGR) wyniesie około 37,5% w latach 2023-20303.
Kolejną podstawą kosztów, którą należy wziąć pod uwagę, jest rekrutacja. Jednym z najpilniejszych wyzwań stojących przed sektorem oczyszczania ścieków jest przyciągnięcie wykwalifikowanych specjalistów, zwłaszcza tych z młodszych pokoleń. Firmy, które wykorzystują cyfrowe sposoby pracy, w tym cyfrowe bliźniaki, będą lepiej przygotowane do zaprezentowania branży jako przyszłościowej, zmodernizowanej opcji zawodowej, a tym samym przyciągną nowe talenty. Zapewni to istotną przewagę konkurencyjną na zatłoczonym rynku rekrutacji i może prowadzić do znacznych korzyści kosztowych w dłuższej perspektywie.
Cyfrowe bliźniaki w zmieniającym się świecie
Patrząc z szerszej perspektywy, istnieje pilna potrzeba zwiększenia dostaw słodkiej wody w celu dostosowania się do rosnącej liczby ludności.
Według szacunków ekspertów, już w 2030 r. globalne zapotrzebowanie na wodę słodką przekroczy podaż o 40%4.
Podkreśla to kluczową rolę, jaką oczyszczalnie ścieków nadal odgrywają, nie tylko pomagając światu sprostać temu zapotrzebowaniu, ale także chroniąc zdrowie publiczne i środowisko, czy to poprzez zmniejszenie wpływu nadmiaru fosforu na rośliny i zwierzęta wodne, czy też minimalizując szkodliwe mikrozanieczyszczenia w wodzie pitnej.
Cyfrowe bliźniaki mają do odegrania kluczową rolę, pomagając oczyszczalniom ścieków działać bardziej efektywnie, w sposób zrównoważony i opłacalny.
Przeczytaj naszą Białą Księgę, aby dowiedzieć się więcej o cyfrowych bliźniakach i ich potencjalnym wpływie na oczyszczalnie ścieków.
Więcej na temat naszego rozwiązania Cyfrowego Hubgrade Performance Plant znajdziesz tutaj.
