水务行业如何运用创新技术提升韧性与可持续性

Water utilities can make significant strides towards net-zero while delivering more efficiently for their communities.
Water utilities can make significant strides towards net-zero while delivering more efficiently for their communities.Image: Danilo Pinzon / World Bank Photo Collection.
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  • 水务公司正利用创新技术实现脱碳。

  • 这些环境举措还可带来成本、能源和水资源的节约。

  • 水务行业运用数据驱动的决策,为其他行业树立了榜样。

今年夏天欧洲多周遭遇干旱,水位下降到足以露出一段古老铭文的程度,上面写着“若你看见我,便当哭泣”。这块刻在捷克北部城镇杰钦附近易北河岩石上的铭文,在河流干涸之际,提醒人们及时反思。

在美国,密西西比河沿岸的水位退至极低水平,露出了一艘渡船,该船可能沉没于19世纪之交,位于巴吞鲁日附近。这只是一年中的两个迹象,让我们确信气候变化正在严重破坏水资源及我们的水资源管理方式。

许多社区正面临基础设施老化的紧迫问题,而这些设施难以应对更加严峻的气候。它们正通过重新审视现状、借助技术来提升水资源的可持续性,从而应对重大升级改造所带来的经济压力。

目标是实现双重底线成果,即打造一个更具韧性、更高效的净零排放行业。韧性将延长老化、有时已然失修的基础设施的使用寿命,可持续性则将从源头上解决问题。

水务公司展示了技术和数据驱动决策所能带来的可能性,该行业因而可以成为其他行业加快迈向净零竞赛步伐的有力范例。

通往净零排放的现实路径

水务行业为社区提供不可或缺的服务,但其能耗很高。供水和污水处理基础设施是重要的温室气体排放来源,约占全球温室气体排放量的2%,与航运业相当。这意味着水务行业正在助推全球变暖。

尽管全经济范围的净零排放目标持续推进,但根据普华永道(PwC)近期发布的 《2022年净零经济指数》,过去12个月的脱碳进展却有所放缓。尽管相关言论增多,去年全球脱碳速度仍降至十多年来的最低水平。我们的方法需要切实可行,并且刻不容缓。

许多水务公司正在大步推进净零排放,同时为社区提供更高效的服务。它们正借助创新技术和方法实现双重底线目标,即提升韧性与可持续性。

以美国印第安纳州南本德市为例。几年前,每一场暴雨都使该市老化的下水道系统承受巨大压力,需要处理过量排水。2012年,该市面临7.13亿美元的资本改善支出,外加融资成本,对于一个人口刚刚超过10万的城市而言,这是一笔巨额投资。

然而,该市采取了更为高效的做法。南本德利用智能传感器和执行器,实时交易下水道系统中的可用容量。这一做法类似于地下股票市场,在暴雨期间,它通过交易空间,将水输送至网络中利用不足的区域。

该项目消除了旱季溢流,并将合流制下水道溢流量减少了80%以上,相当于每年减少约10亿加仑。这项工作不仅为水务公司节省了数百万美元,还避免了修建灰色基础设施,从而减少了大量隐含碳排放。

水务公司,智慧运营

对于供水和污水处理企业而言,气候危机叠加了一些更为常见的挑战:管网老化、人口增长、淡水供应减少、监管不断变化以及预算日益紧张。

我们不能简单地关掉水龙头。水务公司在为社区提供基本服务方面表现出色,随着气候变化使这项工作更加艰巨,这项服务必须不间断地持续下去。

减少排放并不需要水务行业在经营方式上进行根本性转变。此前的研究发现,污水处理行业约一半与能源相关的排放可以利用现有技术得以减少,其中约95%的减排效果可以在零成本或负成本下实现。

以数字孪生为例,它可以优化运营,从而显著降低能耗。在德国库克斯港,EWE WASSER GmbH运营着一座大型处理厂,其污水处理能力相当于40万人的排污量。

为提高效率,库克斯港首先需要更深入地了解相关工艺的运行表现。虚拟传感器可估算流入的碳、氮和磷负荷。借助覆盖整个工厂的实时数字孪生系统,便能够在工艺的每个环节优化曝气和化学药剂投加。

借助这些手段,库克斯港处理厂的曝气能耗降低了30%,即每年减少110万千瓦时(kWh)的用电量,足以为275户家庭供电一年。

只要现在采取行动,我们就能同时解决运营效率、成本和气候变化减缓问题。韧性将延长老化、有时已然失修的基础设施的使用寿命,可持续性则将从源头上解决问题。

随着气温上升,这些成果的出现已刻不容缓。

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