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Dissertação

{pt_PT=Smart water-energy management using digital twin in water distribution systems. Case study of Santa Cruz water supply and distribution system} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Um dos problemas que contribuem para a escassez de água são as perdas que se verificam nos sistemas de abastecimento e de distribuição de água, perdas essas causadas, entre outros fatores, por níveis de pressões excessivos. Devido ao baixo investimento levado a cabo pelas entidades gestoras, os sistemas por si geridos não acompanham o crescimento populacionais e as consequentes solicitações. Uma forma de atingir uma melhor eficiência energética dos sistemas é utilizando Bombas a funcionar como turbinas (BAT) de forma a produzirem energia renovável a partir de quantidades dissipados por válvulas. Os modelos hidráulicos digitais surgem como uma representação virtual dos modelos existentes fisicamente. Este tipo de tecnologia permite a obtenção de resultados com um elevado nível de confiança permitindo a execução de testes e simulações virtuais da rede hidráulica. Neste trabalho, após um estudo com o objetivo de reduzir as pressões no sistema, foi estudada a implementação de uma BAT a montante de um reservatório existente, acabando por atingir o mesmo desempenho que a válvula reguladora de caudal (VRQ) previamente dimensionada, mas com a vantagem de produzir energia renovável. Este estudo demostra que se o projeto for implementado, volumes significativos de água, energia e emissões de CO2 serão poupados anualmente, nomeadamente cerca de 3,3M m3 de água e mais de 1 milhão de kWh por ano correspondentes a mais de 1.5M €, e ainda mais de 530ton/ano de emissões de CO2 evitadas., en=One of the problems contributing to water scarcity are water losses existing in Water Supply Systems (WSS) and Water Distribution Systems (WDS), originated mainly by excess of pressures and bad network management. Due to the reduced investment made over the years by the responsible management entities, water systems don’t keep pace with population growth and its consequent increased consumption. One way of reaching better energy efficiency in the network is by replacing Control Valves (CV) by Pumps working as Turbines (PAT), allowing the conversion of excess pressure in electric power. Digital twins appear as a virtual representation of the physical networks, integrating virtual engineering models with city-scale reality models and Geographic Information Systems (GIS) data. This technology provides accurate and reliable data that utilities can use to perform analysis throughout their water systems. In this work, after a pressure reduction strategy implementation, the implantation of a Pumps working as Turbine (PAT) upstream of an existing reservoir was studied, achieving the same performance as the designed Flow Control Valve (FCV) complementing its functions with renewable energy production. The study demonstrates that if these projects are implemented, a large amount of water and energy will be saved, resulting in a 3,3M m3 of water and more than 1M of kWh corresponding to 1.5M € saved every year, and also more than 530ton/year of CO2 emissions would be avoided.}
Keywords: {pt=Pressões, Modelo Digital, Energia Renovável, Bomba-Turbina(BT), en=Pressures, Digital Twin, Renewable-Energy, Pump as Turbine}

Discussão: julho 5, 2022, 11:0