Для більшості українських водоканалів електроенергія — одна з головних статтей витрат. Значна частина цих витрат повʼязана зі зношеним та енергооємним обладнанням, витоками в мережах та неефективними режимами роботи насосних та повітродувних станцій. У результаті підприємства витрачають кошти на електроенергію, які могли б спрямувати на модернізацію, заміну аварійних ділянок мереж, впровадження енергоефективних заходів та підвищення надійності водопостачання і водовідведення для споживачів.
За оцінками Міністерства розвитку громад та територій України, на відновлення й модернізацію галузі потрібно близько 17,5 млрд доларів США. Ця цифра підтверджує масштаб зносу водної інфраструктури.
Для підтримки модернізації водопостачання та водовідведення, держава розробляє нові інструменти. Зокрема, програми «Енерговода» (підвищення енергоефективності підприємств), «Екостоки» (модернізація систем водовідведення та каналізаційних очисних споруд) та «Соцвода» (модернізація систем водопостачання), які допомагають залучати державне співфінансування та грантові кошти.
Проте чекати лише на масштабні державні програми не варто. Залучення великих інвестицій потребує часу, а рахунки за електрику приходять щомісяця. Тому реальна економія починається з локальних рішень, які кожен водоканал може перевірити й впровадити на власному рівні вже сьогодні.
Де водоканали втрачають електроенергію і як це виправити
Енергоефективність для водоканалу означає організувати роботу підприємства так, щоб споживати менше енергоресурсів без втрати надійності систем водопостачання і водовідведення та без погіршення якості послуг для населення. Простіше кажучи, це кращий результат за менших витрат: він дає змогу заощаджувати кошти, скорочувати викиди CO2 і зміцнювати стійкість підприємства.
Але перш ніж впроваджувати рішення, варто зрозуміти, куди саме витрачається наявний ресурс. Якщо подивитися на досвід українських підприємств, можна виділити найпоширеніші джерела неефективного використання електроенергії у водопостачанні:
- Надмірний тиск у мережі. Його часто тримають «із запасом», аби забезпечити необхідний тиск у віддалених або проблемних ділянках мережі та компенсувати втрати напору через витоки й технічний стан трубопроводів.
- Використання дроселювання замість регулювання швидкості насосів (регулювання потоку засувкою, а не частотним перетворювачем);
- Режим роботи насосів незалежно від реального споживання. Наприклад, коли вночі містяни майже не користуються водою, а насосна станція продовжує працювати в піковому денному режимі.
- Завищена встановлена потужність електродвигунів. Їх часто закладають ще під час проєктування під прогнозоване зростання навантаження або без правильної оцінки фактичних режимів роботи.
- Втрати води в мережах і загальна зношеність труб. Витоки призводять не лише до втрати води, а й до додаткового споживання електроенергії на її підйом, транспортування, подачу споживачам чи відведення від споживачів.
Через ці фактори насоси працюють поза своєю оптимальною робочою зоною — тобто не в тій точці коефіцієнта корисної дії (ККД), де співвідношення витраченої електрики та об’єму перекачаної води є найвигіднішим. У результаті підприємство просто марно спалює електроенергію та прискорює знос обладнання.
Найчастіше виправити це одним рішення не вдається, тому потрібно одразу розглядати комплексний та послідовний підхід. Енергоефективність завжди складається з багатьох кроків, тож замість того, щоб вигадувати щось із нуля, найкраще спиратися на рішення, які вже довели свою ефективність у колег.
Нижче ми зібрали п’ять основних напрямів із прикладами конкретних заходів. Радимо ознайомитися та спробувати втілити на своєму підприємстві.
1. Налаштувати роботу насосів під реальне споживання
Найперше, з чого варто почати – це регулювання частоти обертання насосних агрегатів відповідно до фактичної потреби. Головним інструментом тут є частотні перетворювачі. Вони підлаштовують оберти двигуна під реальний попит на воду в конкретну годину. Замість того щоб гнати воду на повній потужності цілодобово, насос споживає лише стільки електрики, скільки потрібно зараз. У результаті підприємство менше платить за електроенергію, а обладнання повільніше зношується.
Наприклад, у Лубнах під час реконструкції водоканалу застарілі насоси замінили на сучасні енергоощадні, оновили кабельні мережі та впровадили цифрове управління. Система перейшла від «ручного» регулювання до автоматичного в реальному часі. Це дозволило підприємству суттєво оптимізувати витрати електрики, зменшити кількість аварій та тримати стабільний тиск у мережах.
Схожий підхід застосували й у КП «Водоканал м. Ужгород», де на підвищувальних насосних станціях облаштували байпасні (обвідні) лінії. Це дало змогу гнучко регулювати подачу води без постійної роботи насосів на повну потужність. Для підприємства це означає менші рахунки за світло, нижчі витрати на ремонти та триваліший строк служби обладнання.
А у Житомирі було повністю реконструйовано головну каналізаційну насосну станцію, яка понад 40 років перебувала в експлуатації. Там замінили насоси, електротехніку, трубопроводи та встановили системи автоматизації АСУ ТП та SCADA. У результаті споживання електроенергії на станції впало на 32,5%, а витрати на її щоденне обслуговування суттєво скоротилися.
2. Зменшити втрати води – зменшити витрати на електроенергію
Будь-який витік у трубах – це витрачена електроенергія, адже водоканал уже заплатив за підйом та перекачування цієї води. Тому зменшення втрат у мережах прямо впливає на рахунки за світло.
Одне з можливих рішень – зональний контроль та управління тиском. Замість того щоб міняти сотні кілометрів труб одразу, мережу ділять на окремі сектори (зони) і ставлять датчики з редукційними клапанами. Це дозволяє автоматично зменшувати тиск, наприклад, уночі, коли водоспоживання падає. Менший тиск означає менше навантаження на труби, рідші пориви та значно менші втрати води, а отже й менше марної роботи для насосів.
Окрім чистої економії коштів та електроенергії, це дає ще й екологічний ефект: може зменшити обсяги забору води з річок та підземних джерел, знижуючи навантаження на водні ресурси та місцеві водоносні горизонти.
Наприклад, Львів, Чернігів, та Чернівці вже застосовують сучасні підходи до пошуку прихованих витоків у мережах водопостачання — акустичні телешукачі, корелятори, логери та інші технології. Такі рішення дають змогу виявляти витоки ще до того, як вони призводять до значних втрат води та енергії.
3. Автоматизація та цифрове управління
Автоматизація – це спосіб прибрати людський фактор і налаштування системи під поточний попит. Коли на об’єктах стоять сучасні диспетчерські системи (наприклад, SCADA), обладнання саме підлаштовує свою роботу під графік споживання води, швидко реагує на стрибки тиску та запобігає аваріям.
Наприклад, впровадження SCADA-системи Aveva Edge 2020 на КП «Луцькводоканал» допомогло обʼєднати в одну мережу 48 насосних станцій, 37 свердловин та 3 водозабори. Тепер оператор бачить роботу всього підприємства на одному екрані в режимі реального часу. Для водоканалу це означає можливість миттєво реагувати на аварії, керувати станціями дистанційно та аналізувати точні дані, щоб оптимізувати роботу насосів.
А іноді цифровізація водоканалу може стати частиною рішень на рівні міста, а не лише одного підприємства. У Хмельницькому для цього розгорнули міську бездротову мережу LoRaWAN – встановили 35 шлюзів, проклали оптику та запустили спеціальне програмне забезпечення. До системи підключили розумні лічильники води, датчики рівня та контролери аварій КП «Хмельницькводоканал». Це дозволяє диспетчерам дистанційно знімати показники, за лічені хвилини виявляти витоки й пориви, а також економити на обслуговуванні та виїздах бригад.
Окрім прямої вигоди для водоканалу, це рішення створює технологічну базу для всієї громади. У майбутньому до цієї ж мережі місто зможе легко підключати й інші цифрові сервіси – від моніторингу парковок до управління муніципальним майном.
4. Очисні споруди: як скоротити енерговитрати та використовувати ресурси повторно
Очисні споруди – один із найбільш енергоємних об’єктів водоканалу, адже більшу частку електроенергії тут споживають повітродувні або компресорні станції. Тому головним завданням є оптимізувати подачу повітря до реального навантаження, модернізація застарілого обладнання та використання осаду стічних вод як ресурсу для виробництва енергії (зокрема біогазу).
Прикладом є централізована термічна обробка осаду стічних вод із рекуперацією тепла для систем централізованого опалення. Для великих міст дієвим рішенням є високотемпературна обробка осаду при температурі близько 850 °C. Під час спалювання повністю знищуються мікропластик та шкідливі хімічні сполуки, а утворене тепло спрямовується в міську систему опалення. Для громади та водоканалу це подвійна вигода: безпечна утилізація відходів, суттєве здешевлення їх транспортування та додаткове джерело тепла для міста.
Проте навіть точкова модернізація окремих вузлів дає відчутний економічний ефект. Наприклад, у Запоріжжі на центральних очисних спорудах розпочали реконструкцію вторинного відстійника. Там замінили зношені конструкції на корозійностійкі, встановили частотний перетворювач та обладнання за технологією «колесо у воді». У результаті підприємство покращило якість очищення стічних вод, зменшило витрати на електрику та продовжило термін експлуатації споруди від швидкого зносу в агресивному середовищі.
Ще один приклад комплексного підходу – комплексна реконструкція очисних споруд м. Кропивницький. У місті системно оновили каналізаційні очисні споруди: модернізували біологічне очищення, знезараження, обробку осаду та встановили сучасну автоматику. Це дозволило очищати воду до нормативних показників, зменшити негативний вплив на річку Інгул та скоротити щоденні експлуатаційні витрати водоканалу.
5. Інтеграція відновлюваних джерел енергії у роботу
Сонячні електростанції (СЕС), системи накопичення енергії та резервні генератори – це спосіб зробити водоканал менш залежним від збоїв у мережі та зростання тарифів. Втрата живлення на водозаборі чи очисних спорудах означає зупинку всієї системи. Впровадження відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) вирішує цю проблему, зрізає денні піки споживання електроенергії та суттєво заощаджує бюджет підприємства.
Наприклад, на Пришибському водозаборі КП «Міськводоканал» у Сумах встановлення сонячної електростанції поєднали з капітальним ремонтом електричних мереж. Це дозволило не просто отримувати власну “зелену” електрику, а й підвищити надійність усієї електроінфраструктури водозабору.
Цікавий досвід показує КП «Луцькводоканал», де встановили модульні сонячні електростанції, що працюють за принципом Net Billing. Така система дозволяє підприємству виходити на ринок: у години максимальної генерації продавати надлишки електрики в мережу, а отримані кошти зараховувати для оплати за спожиту електроенергію вночі чи в похмурі дні.
Для великих енергоємних об’єктів ефективно працюють наземні СЕС. Звягельський водоканал збудував мережеву сонячну станцію безпосередньо для потреб своїх очисних споруд. Вона закриває значну частину денного енергоспоживання, зменшуючи закупівлю дорогої електрики з мережі.
А для локальних об’єктів підходять мобільні рішення. У селі Прогресівка на Миколаївщині для артезіанської свердловини встановили сонячну станцію контейнерного типу. Це готовий автономний модуль, який легко монтується і забезпечує безперебійне водопостачання селища навіть за умов відключень світла.
Окрім прямої економії на електриці, власна сонячна генерація дає ще один важливий плюс – скорочення витрат на дизельне пальне для генераторів під час блекаутів. Завдяки зменшенню потреби у використанні дизельних генераторів, водоканал не лише заощаджує кошти та зменшує викиди СО2 у навколишнє середовище, а й спрощує складну логістику з постійної підвозки пального під час блекаутів.
Енергоефективність – це не щось недосяжне, а практичний результат уже реалізованих в Україні рішень. Вони допомагають водоканалам менше витрачати, продовжувати життя обладнанню та залишатися стійкими навіть у найважчих умовах.
Деякі з цих рішень не потребують великих інвестицій, а достатньо перевірити власне підприємство та зробити перший крок. Для цього на Українському водному порталі інтегровано інструмент самооцінки для підприємств водопостачання/водовідведення, мета якого – сформувати розуміння сильних і слабких сторін підприємств, а також можливостей для розвитку.
Стаття підготовлена в межах проєкту LIFE-U-SPRINGBOARD, який реалізується за підтримки програми LIFE та у співфінансуванні Європейського Союзу. Проєкт спрямований на забезпечення сталого водопостачання, модернізацію систем очищення води та посилення інституційної спроможності водоканалів і органів місцевого самоврядування.
Погляди та думки, висловлені у матеріалах, належать виключно авторам і не обов’язково відображають офіційну позицію Європейського Союзу або CINEA. Ані Європейський Союз, ані грантодавець не несуть відповідальності за їх зміст.