RWZI Simulator / Digital Twin Eindhoven

Ruud Peeters 09-10-2023
320 keer bekeken 0 reacties

Een rioolwaterzuivering is een steeds complexere en veeleisendere omgeving, die kosteneffectief moet worden gestuurd en onderhouden. We willen een goede ecologie tegen minimale (milieu)kosten in een dynamische omgeving. Een simulator geeft inzicht en doet voorstellen voor een optimale werking!

Voor wie dient u dit project in?

Ik ben zelf betrokken bij dit project

Voor welke organisatie werkt u?

Waterschap de Dommel

Is de innovatie slim bedacht en nog onder de radar (relatief kleine innovatie, maar mooie impact)?

Ja, dit is een slimme innovatie die nog onder de radar is.

Heeft de innovatie (onafhankelijk van de categorie waarvoor je de inzending indient) een aspect van digitale transformatie? Wordt er bijvoorbeeld slim gebruik gemaakt van data?

Absoluut. Deze innovatie gebruikt neerslag data, sensor data en laboratorium data voor een juiste voorspelling van het gedrag van een rioolwaterzuivering. Let op dit is geen artificiële intelligentie (AI) innovatie!

In hoeverre lost deze innovatie een probleem op? Wat is de impact van deze innovatie?

Een rioolwaterzuivering wordt een steeds complexere en veeleisendere omgeving die kosteneffectief en veilig moet worden gestuurd en onderhouden. We willen een goede ecologie tegen minimale (milieu)kosten in een dynamische omgeving. Onze simulator werkt met actuele data, kijkt momenteel 2 dagen vooruit en heeft de volgende doelen:

- Het trainen van operators voor meer inzicht
- Hulp bij besluitvorming rondom calamiteiten d.m.v. inzicht in diverse scenario’s
- Het fine tunen van meerdere (en tegenstrijdige) instellingen (bijvoorbeeld minimaliseren hulpstoffen en maximaliseren ecologie)
- Beheer en onderhoud verbeteren door inzichtelijk te maken wat de gevolgen zijn van uitval van proces onderdelen.
- Optimalisatie van de fysieke rioolwaterzuivering door inzicht vanuit de digital twin.
- Sensoren die vervuilen/afwijken eerder detecteren t.b.v. onderhoud (voor betere data)

Hoe innovatief, creatief en vernieuwend is de innovatie?

Een digital twin is een containerbegrip geworden. Het begrip wordt gebruikt voor kleine toepassingen van pomp monitoring tot digitale kaarten van hele steden.
Wat onze inzending uniek maakt:
1) De schaal van onze toepassing en daarmee de mogelijkheden. Onze simulator bevat een volledige rioolwaterzuivering met alle onderdelen. Van voor -en nabezinking, aerobie met lucht en zuivere zuurstof, anearobie tot en met regenbuffer tanks. Dit uitgebreide zuiveringsmodel stelt ons in staat om de impact van het (gedeeltelijk) uitvallen en/of optimalisatie van een onderdeel te beschouwen over de gehele rioolwaterzuivering.
2) Doordat we werken met een 'mechanistisch' model (gebaseerd op de wiskundige vergelijkingen die de biologische processen van afvalwaterzuivering beschrijven) kunnen we scenario's bepalen voor optimalisatie en faal analyses.
3) We werken met actuele data en kunnen 2 dagen vooruit kijken door de integratie van weersvoorspelling.
4) Ontwikkeling is in samenwerking met internationale partners. Universiteit Gent en DHI uit Denemarken.

Draagt deze innovatie bij aan meer kostenefficiëntie: hoe is de verhouding in kosten in geld en tijd en de (verwachte) impact van de innovatie?

Het is in deze fase nog lastig te benoemen wat de jaarlijkse kosten en opbrengsten zijn. Een van de mogelijkheden van de Digital Twin is het slim genereren van instellingen. Als voorbeeld: de instelling van het beluchtingsysteem. De beluchting energie is vaak de grootste energie post bij een waterschap. Minder beluchten kan ten koste gaan van de effluent kwaliteit. Meer beluchten levert geen voordeel op. Deze Digital Twin kan rekening houden met meerdere criteria: de effluent kwaliteit, de benodigde energie, lachgas productie etc., etc. Dit noemen we een multi criteria analyse. Simulaties hebben laten zien dat we hele periodes 10-20% energie kunnen besparen, terwijl alle hierboven genoemde criteria er op vooruit gaan. Voor operators is het sturen op meerdere parameters niet mogelijk zonder gebruik te maken van hulp systemen. Vandaar dat er ook altijd een praktische instelling wordt gekozen waarbij het resultaat niet beter is dan met een scherpere instelling maar die wel in negen van de tien omstandigheden afdoende is. Scherper aan de wind varen met hulp systemen kan dus zeker fors besparen.

De kosten van een Digital Twin zitten na de ontwikkelfase voornamelijk in:
1) Goed onderhoud aan de sensors en data validatie die het systeem voeden.
2) De (Twin) tweeling gelijkenis onderhouden. Wat in het ‘veld’ veranderd moet ook in de Digital Twin aangepast worden (in zoverre dat niet automatisch gebeurt).
3) Licentiekosten en onderhoudskosten van de software (is vooralsnog uitbesteed)

Op welke manier draagt de innovatie bij aan de doelstellingen van de waterschappen om circulair, energieneutraal (en CO2-neutraal) te worden?

1) Hoe dragen operators en technologen die beter geïnformeerd zijn bij?
2) Hoe draagt het snel kunnen testen van verbeter ideeën in een digitale omgeving bij?
3) Hoe draagt het scherper aan de wind kunnen aansturen van een rioolwaterzuivering bij?

1) Operators die snel en adequaat met verstoringen kunnen omgaan, hebben sneller een optimaal draaiende installatie. Een optimale installatie levert een betere CO2 prestatie en optimalisatie van de waterkwaliteit volgens KRW-doelen. Verder heeft de applicatie diverse dashboard mogelijkheden. Een real-time CO2 footprint monitor is al geïmplementeerd.
2) In de virtuele omgeving kun je een idee sneller testen en beoordelen, dan in de praktijk van de zuivering. Bovendien is een virtuele omgeving veilig en risicoloos. De 'CO2' besparing hiervan is moeilijk in getallen uit te drukken.
3) Waterzuiveringen moeten aan een norm voldoen. Dit kan met een installatie die (te) ruim bemeten is of met een installatie die hier op bemeten is. Een grotere installatie heeft meer CO2 gekost tijdens het bouwen en tijdens het gebruik. Met een Digital Twin / RWZI simulator kun je beter het onderste uit de kan halen met bestaande installaties. Dit voorkomt hoge investeringen en daarmee gepaard gaande CO2 uitstoot. Uiteraard zitten hier ook grenzen aan.

Is de inzending een voorbeeld van excellente samenwerking en participatie?

Als Dommel zetten we de koers uit, zorgen we dat de interne data en applicaties op orde zijn, betrekken we de gebruikers voor feedback en ontwikkeling en managen we het project. We werken samen met de Universiteit Gent in de ontwikkeling van de modellen, datavalidatie en kalibratie. Met DHI, een Deens bedrijf, ontwikkelen we de applicatie (user interface en tools voor o.a. multi criteria optimalisatie).

Afbeeldingen

Sewage treatment plant simulation

RWZI Simulator Eindhoven

0  reacties

READAR | Gebouwinformatie en mutatiesignalering uit luchtfoto's

Contact

Het Waterschapshuis
Stationsplein 89
3818 LE Amersfoort

033-4603100

winnovatie@hetwaterschapshuis.nl 

 

 

Cookie-instellingen