LIFE SWSS SMART WATER SUPPLY SYSTEMS

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1 LIFE SWSS SMART WATER SUPPLY SYSTEMS

2 Índice 1. Informação projeto 2. Objetivos 3.Trabalho realizado 3.1. Survey dos casos de estudo 3.2. Modelos hidráulicos 3.3. Modelos preditivos 4.Trabalho futuro 5.Vantagens

3 Informação do projeto Inicio do projeto: 01/09/2015 Fim do projeto: 31/08/2018 Orçamento Total: 1,389,800 Euro Orçamento elegível: 1,354,030 Euro Contribuição EU: 802,747 Euro Casos Estudo: Oeste, Centro, Algarve Coordenador

4 Objetivos Criar uma Demonstrar a Diminuir o Implementar Disseminar os plataforma de gestão e apoio à decisão inovadora (SWSS), baseada em 5 módulos: preditivo, simulação hidráulica, perdas, avaliação e otimização plataforma SWSS em 3 casos de estudo em condições reais de funcionamento consumo de energia, as emissões de gases com efeito de estufa e as perdas de água reverse pumping em sistemas gravíticos resultados do projeto. 5

5 Survey dos casos de estudo Objetivo Caracterizar as atuais condições de operação nos diferentes casos de estudo Recolha de dados para introdução nos modelos hidráulicos e preditivos Identificar potenciais ineficiências nos sistemas, em particular nas estações elevatórias Identificar potenciais locais para a recuperação de energia Caso de estudo Centro EE Captação de Santa Águeda EE Bela Vista EE Carvalhos EE S. Gens Caso de estudo Oeste EE Alenquer EE Arruda Moinho do Céu EE Arruda Zona Alta EE Casais do Araújo EE Castanheira EE Moinho do Céu EE Serra da Vila 22 instalações 74 grupos eletrobomba EE Almancil EE Bemparece EE Boliqueime EE Cerro do Ouro EE Esteval EE Loulé EE Mosqueira EE Monte S. José EE Oriental EE S. M Serra EE Vale Formoso

6 Survey dos casos de estudo Exemplos de medidas de melhoria propostas Revestimento de cerâmica Operar com mais grupos eletrobomba, mas com menor frequência Principais resultados Poupança anual estimada kwh/ano Investimento de grupos eletrobomba com medidas de melhoria 4 grupos eletrobomba sem necessidade de investimento 7 grupos eletrobomba sem medidas de melhoria Payback entre anos

7 Survey dos Casos de Estudo Identificação de potenciais locais para a recuperação de energia nos casos de estudo Caso de estudo do Algarve: Pinhal de Albufeira, Pinhal de Vilamoura, Quarteira Caso de estudo Oeste: Serra da Vila Caso de estudo Centro: Carvalhos Avaliação da viabilidade de utilização de uma bomba a funcionar como turbina (PAT) A viabilidade irá depender do tempo de enchimento dos reservatórios As soluções viáveis apresentam uma potência hidráulica superior a 50kW e um tempo de operação superior a 100 dias/ano. A análise de custo/beneficio depende de diversos fatores: função de custo, custo da energia, eficiência das PAT, etc. Numa primeira análise, os locais mais indicados para a instalação de PAT são os reservatórios de Carvalhos e de Serra da Vila, com payback 3 a 4 anos. São necessárias mais medições de pressão e caudal antes de se tomar uma decisão relativamente a estes investimentos.

8 Modelos hidráulicos Construção dos modelos em EPANET Importação de dados dos SIG Recolha de características sobre condutas, reservatórios, estações elevatórias, etc das telas finais Realização de trabalhos topográficos para levantamento de cotas Visitas aos locais para levantamento e validação do modo de operação dos casos de estudo Carregamento das curvas das bombas obtidas no Survey Tratamento de dados caudais, níveis de reservatórios, consumos de água, horas de funcionamento de bombas para introdução no EPANET Primeira corrida dos modelos Algarve integração dos modelos existentes, introdução de alguns componentes do caso de estudo, primeira corrida do modelo integrado

9 Recolha de dados / Tratamento de dados e introdução no EPANET Modelos hidráulicos

10 Modelos hidráulicos Calibração e validação dos modelos Ajustes nas regras de operação: arranque e paragem de bombas, combinação de bombas, variação de frequência, curvas das bombas Ajustes nos coeficientes de rugosidade das condutas

11 Modelos Preditivos O principal objetivo dos modelos preditivos é prever o consumo de água diário e o seu perfil horário por ponto de entrega. Construção dos modelos (Software R) 1) Tratamento dados brutos dos SCADA Análise exploratória dos dados obtidos de diversas variáveis SCADA (caudais e níveis de reservatórios) com o objetivo de identificar e eliminar outliers. 2) Cálculo dos consumos e tratamento de dados O cálculo para os consumos baseia-se no balanço entre os níveis registados no reservatório e o caudal de entrada no mesmo a cada instante. Sendo posteriormente os resultados integrados em intervalos de 15 minutos. 3) Análise exploratória dos dados de consumos já tratados Definição para cada ponto de entrega do seu padrão de consumo ao longo do dia. Verificar se existe algum tipo de relação entre as variáveis (Consumo vs. dia de semana, Consumo vs. Mês, Consumo vs. Hora do dia)

12 Modelos Preditivos Construção dos modelos 4) Desenvolvimento e análise das séries temporais O objetivo da análise de séries temporais é identificar padrões não aleatórios e a observação deste comportamento passado pode permitir fazer previsões sobre o futuro. 5) Desenvolvimento do melhor modelo ARIMA (modelo autorregressivo integrado de medias móveis) Esta metodologia consiste em ajustar os modelos ARIMA(p,d,q), a um conjunto de dados. A representação (p, d, q) refere-se, respetivamente, às ordens de auto-regressão, de integração e de média móvel: p é o número de termos auto-regressivos, d é o número de diferenças, e q é o número de termos da média móvel. 6) Previsão de consumos e comparação com dados reais

13 Tratamento dados brutos dos SCADA e Análise exploratória dos dados de consumos Modelos Preditivos

14 Modelos Preditivos Previsão de consumos e comparação com dados reais Modelos Oeste construídos com base em dados de e comparação com dados reais de 2015

15 Trabalho Futuro INPUTS OUTPUTS Dados do SCADA e SIG Características gerais dos sistemas Condições operacionais, incluindo Survey Modelo simulação hidráulica Modelo preditivo Modelo perdas Componente off-line Planeamento & Decisão e Suporte Alertas Previsão de consumos Avaliação de cenários de operação Calendarização de bombas Indicadores de performance Relatórios Modelo avaliação Componente on-line Gestão Operacional Modelo otimização

16 Vantagens A plataforma SWSS, que integra vários módulos, permitirá: Inovação nas estratégias de operação em tempo real: capacidade dos reservatórios, estrutura tarifária,pontos de eficiência de bombagem, consumos de água Visão integrada de todo o Sistema (produção, transporte e consumo) Uma gestão eficiente dos sistemas e uma análise integrada aquando de novas solicitações/alterações previsões/simulações Os modelos integrados na plataforma são ferramentas que permitem, com uma margem de erro estimável, simular, analisar e prever o comportamento hidráulico do sistema, bem como a simulação dos cenários mais variados, tendo em conta todas os componentes do sistema e também o período tarifário, sem ser necessário interferir fisicamente com o sistema em causa.