Slimgestuurde infrastructuur als wapen tegen klimaatverandering

Digitalisering zal in de toekomst steeds meer onze bondgenoot zijn voor propere waterlopen. Dankzij het groeiende aanbod aan gegevens in de cloud slagen we erin om onze infrastructuur zodanig uitgekiend aan te sturen dat ze zowel bij regen als bij droogte een nuttige rol vervult. Aquafin werkt aan vier slimme sturingen die het water in goede banen leiden. We zetten ze op een rijtje.

Het algemene principe

Bij slimme sturingen wordt er op basis van logica, algoritmes en data een berekening gemaakt met een concreet signaal als resultaat. Dat signaal wordt naar een pomp of schuif in het rioleringsstelsel gestuurd. Op basis daarvan zal de pomp of schuif al dan niet proactief in werking treden. Bij sommige slimme sturingen maken we gebruik van externe gegevens, zoals neerslagvoorspellingen. Daarbij worden de data in een cloudomgeving opgevangen en berekent het algoritme daar welke acties moeten worden ondernomen.

In het kader van het Europese onderzoeksproject B-WaterSmart bouwt de stad Mechelen op dit moment een bufferbekken. Aquafin zal dit bekken slim aansturen, een mooi voorbeeld van Aqtirain. Aangezien de werken momenteel nog volop aan de gang zijn en de fysieke infrastructuur nog niet bestaat, maken we gebruik van een zogenaamde digital twin. “Een digitale tweeling is een digitale representatie van een reëel, fysiek systeem of proces”, legt Stefan Kroll uit, studieverantwoordelijke bij Aquafin. “Deze methode wordt meestal gebruikt voor simulatie en tests, en om inzichten te krijgen in het toekomstige systeem. Dankzij een digital twin kunnen we dus nog voor het bufferbekken operationeel is onze sturing in een real-time context testen en specifieke kennis opdoen”, aldus Stefan. “Vragen als ‘Hoeveel water kunnen we voor hergebruik ter beschikking stellen?’, en ‘Komen de neerslagdata met betrouwbare regelmaat binnen?’ kunnen we nog voor alles in werking treedt, beantwoorden.”

Het doel van slimme sturingen? Meer regenwater bufferen en hergebruiken, wateroverlast voorkomen en overstorten beperken.

1. Slimme bufferbekkens – AqtiRain

Aquafin beheert heel wat grote bekkens die regenwater tijdelijk bufferen. Het opgevangen regenwater wordt via een opening rechtstreeks afgevoerd naar een nabijgelegen waterloop. Dit water kunnen we echter beter benutten. Via een aangestuurde schuif die voor de opening wordt geplaatst, wordt het regenwater tijdelijk opgehouden. Zo kunnen bijvoorbeeld gemeentediensten en landbouwers het water gebruiken. Is er zware regen op komst? Dan wordt er een signaal uitgestuurd naar de schuif, zodat deze opent en het gebufferde water alsnog naar de beek vloeit. Op die manier wordt er tijdig de nodige capaciteit vrijgemaakt om de regenbui op te vangen en wateroverlast op straat te vermijden.

2. Slimme regenwaterputten – AqtiPut

In Vlaanderen hebben we de goede gewoonte om regenwaterputten te installeren op privéterrein. De primaire functie van deze putten is het gebruik van regenwater, maar de som van al die regenwaterputten samen, resulteert in een aanzienlijke buffercapaciteit. Een kans die we vandaag misschien nog laten liggen? Met Aqtiput wil Aquafin daar verandering in brengen. Het idee is om honderden regenwaterputten uit te rusten met een sensor die het signaal vanuit de cloud kan ontvangen. Wanneer zware regen voorspeld is, krijgen de pompen de opdracht om de regenwaterput preventief (deels) te laten leeglopen. Zo wordt er extra capaciteit vrijgemaakt in de slimme regenputten om de regenbui op te vangen en wordt de riolering minder belast. Op die manier minimaliseren we wateroverlast en overstorten.

Benieuwd of slimme sturingen in jouw stad, gemeente of bedrijf iets kunnen betekenen?

Contacteer Maarten Raemdonck via maarten.raemdonck@aquafin.be.

Enkele pompstations van Aquafin zijn uitgerust met stormweerafvoerpompen (SWA), pompen die bij hevig stormweer in werking treden om zo verdund afvalwater naar de beek over te storten om wateroverlast te voorkomen. Door de pompen slim aan te sturen op basis van neerslagvoorspellingen, kunnen deze vervuilende overstorten tot een minimum beperkt worden. Via de cloud wordt een signaal uitgestuurd naar de PLC van de pomp. Op basis van die signalen verhoogt of verlaagt het aanslagpeil. Door het waterpeil waarop de SWA-pomp in werking treedt slim aan te sturen, kunnen we onnodige overstorten bij lichte en matige regenval vermijden.

Via een slim pomp –en schuivensysteem in het rioleringsstelsel, RTC (Real Time Control) genaamd, kan de berging in het stelsel gemaximaliseerd worden. Met behulp van sensoren die peilen of debieten meten, wordt “in real time” gekeken waar het stelsel al behoorlijk gevuld is en waar er nog ruimte is om extra afvalwater te bergen. Door het slim openen of sluiten van schuiven en kleppen, en het aansturen/afzetten van pompstations, kan die vrije capaciteit op een gecontroleerde manier gevuld worden. Het doel van deze real time aansturingen is het minimaliseren van overstortwerking en het vermijden van wateroverlast stroomopwaarts in het stelsel.

Het slim en proactief aansturen van de rioleringsinfrastructuur heeft wel degelijk een grote impact, op verschillende vlakken. “In de eerste plaats gaan we de rioleringsinfrastructuur veiliger en efficiënter benutten”, zegt Birgit De Bock, studieverantwoordelijke bij Aquafin. “Daardoor verhoogt het rendement van je investering. Een voorbeeld: heel wat steden, gemeenten of bedrijven hebben vaak al bufferbekkens. Als je hier een slimme sturing op loslaat, kan je behalve water bufferen, ook water aanbieden voor hergebruik, zonder het risico op wateroverlast te vergroten. Een win-win-win-situatie, zou je kunnen zeggen”, aldus Birgit. “Daarnaast hebben slimme sturingen ook een positief effect op de waterkwaliteit en onze natuur. Berekeningen voor de slimme sturing van de stormweerpomp (nummer 3) wijzen op een reductie van gemiddeld zo’n 69.000 m³ (69 miljoen liter) overstortvolume op jaarbasis.”