Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Αστικά Υδραυλικά Έργα: Η αστική ζήτηση και η διαχείρισή της Χρήστος Μακρόπουλος cmakro@mail.ntua.gr
Τι είναι η αστική ζήτηση; Τι κάνατε από την ώρα που ξυπνήσατε (και τι γινόταν γύρω σας);
Ζήτηση της Αθήνας: Εξέλιξη κατανάλωσης, πληθυσμού και έργων 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 3 163 000 3 027 000 3 071 000 2 540 000 1 831 000 1 379 000 1 124 000 802 000 0 Αδριάνειο υδραγωγείο και πηγές 1927 28 1931 32 1935 36 1939 40 1943 44 1947 48 1951 52 1955 56 1959 60 1963 64 1967 68 1971 72 1975 76 1979 80 1983 84 1987 88 1991 92 1995 96 1999 00 2003 04 2007 08 Ετήσια κατανάλωση νερού (hm 3 ) Γεωτρήσεις Μαραθώνας Υλίκη Μόρνος Εύηνος (εκτροπή) Εύηνος (φράγμα)
Πού βρίσκουμε όλο αυτό το νερό; ΜEN Γαλατσιου ΜEN Αχαρνων ΜEN Πολυδενδριου ΜEN Ασπροπυργου
Μπορούμε να παρέχουμε (για) πάντα όσο νερό ζητάει η Αθήνα; Σημερινή ζήτηση: 420 hm3 Μέση ετήσια δαπάνη για άντληση (εκατ. ευρώ) 9.0 Αξιοπιστία 95% 8.0 Αξιοπιστία 97% 7.0 Αξιοπιστία 99% 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 300 325 350 375 400 425 450 475 500 Ετήσια ζήτηση υδρευτικού νερού (hm 3 ) Και αν οχι, τι μπορούμε να κάνουμε γι αυτό;
Μια κοντινότερη ματιά στο διάγραμμα ζήτησης 200 180 160 140 120 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 100 80 60 40 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20 Περίοδος ξηρασίας Τι συνέβη εδώ; 2007 2008 Domestic water demand (litres per person per day) 450.0 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 Marathon dam and aqueduct Yliki aqueduct Mornos reservoir and aqueduct Boreholes Evinos diversion Awareness raising campaigns Evinos reservoir Population (x 10.000 inhabitants) Water price changes 1927 1928 1929 1930 1931 1932 1933 1934 1935 1936 1937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Water consumption (cubic hectometers)
Πίσω από τις ΜΕΝ: Από τι αποτελείται αυτή η ζήτηση; (Εξουσιοδοτημένη Κατανάλωση) (Τιμολογούμενη) Δήμοι (Ανταποδοτικό νερό) Απώλειες Αθήνας: Εσωτερικό δίκτυο:? Εκ του οποίου μετρητές: 5 10%; (Μη τιμολογούμενη) Κλοπή Αρά: (Απώλειες) (Φαινομενικές) Μετρητές (Μη ανταποδοτικό νερό) Ζήτηση Κατανάλωση (Πραγματικές) = διαρροές + υπερχειλίσεις (IWA, 2000)
Διαφορετική στρατηγική για κάθε κατηγορία: πχ. πραγματικές απώλειες 1. Ζωνοποίηση και δημιουργία των DMAs (υδραυλικά απομονωμένων περιοχών) 2. Εντοπισμός διαρροών (μετρήσεις πεδίου και μέτρηση νυχτερινής ροής) 3. Μειωμένος χρόνος απόκρισης επισκευής διαρροών. 4. Διαχείριση της πίεσης. 5. Διαρροές στην ιδιοκτησία του καταναλωτή.
DMA: Yδραυλικά Απομονωμένες Ζώνες Μια είσοδο νερού με μετρητή ανά ζώνη Ζώνες 1000 3000 σπίτια Χωρισμένες μεταξύ τους με βαλβίδες απομόνωσης Τι πρέπει να προσέξουμε οταν κλείνουμε/απομονώνουμε περιοχές με βαλβίδες;
Εντοπισμός διαρροών και γρήγορη απόκριση Ανάλυση και προσομοίωση σε επίπεδο ζώνης για εντοπισμό επιπέδου διαρροών Εντοπισμός νέας διαρροής με δεδομένα σε πραγματικό χρόνο
Διαχείριση πίεσης Τι θα γινόταν αν μειώναμε την πίεση;
Πως μπορούμε να μειώσουμε την πίεση στους αγωγούς; Η βαλβίδα κρατάει τη πίεση στην έξοδο σταθερή ακόμα και αν η πίεση στην είσοδο είναι μεγαλύτερη. Το διάφραγμα μετακινείται λόγω της πίεσης στην έξοδο. Μεγάλη πίεση (στην έξοδο) το ανεβάζει και αυτό συνεπάγεται οτι η (κόκκινη) βίδα ανεβαίνει και άρα λιγότερο νερό περνά και η πίεση πέφτει. Εξαρτούμε την πίεση (στόχο) στην έξοδο με τη ζήτηση κατάντι. Βαλβίδα μείωσης πίεσης
Διαρροές στον καταναλωτή Κάτι συμβαίνει εδώ! (03:00 05:00 ή 2 4 για Αγγλία...) Μπορούμε όμως εμείς (ή η ΕΥΔΑΠ ή και οι δύο) να το δούμε αυτό; Ναι, αλλά χρειαζόμαστε εξυπνους μετρητές! (smart metering)
Ιστορικά στοιχεία κατανάλωσης Κατανάλωση σε επίπεδο σπιτιού (ανάλυση 15 λεπτών)
Πως ξέρω τι συσκευές υπάρχουν σε ένα σπίτι; Κατανάλωση ανα συσκευή
Βραδινή αιχμή Τ.Α. Μ.Τ. Βραδινές ώρες Πρωινή αιχμή Τ.Α. Ημερήσια κλίμακα Ωριαία κλίμακα Μπάνιο Μπάνιο WC Βρύση WC Βρύση Κλίμακα λεπτού Δεκαπεντάλεπτη κλίμακα
Μέση ελάχιστη παροχή (L/hr) Κατανάλωση Κατανάλωση Εσείς ποιές ώρες της ημέρας θα ψάχνατε για διαρροή νερού στο σπίτι σας? Εκτιμώμενη διαρροή Χρόνος (1 πμ 4 πμ) κάθε μέρα Μέση ελάχιστη παροχή (L/hr) Που μπορεί να οφείλεται αυτή η διαρροή? Εντοπίζετε κάποια διαρροή? Χρόνος (1 πμ 4 πμ) κάθε μέρα Χρόνος (1 πμ 4 πμ) κάθε μέρα
Προειδοποίηση για πιθανή διαρροή Σύγκριση με ιστορικά στοιχεία Προειδοποίηση για πιθανή διαρροή (και πότε ξεκίνησε!) Προτείνετε έναν κανόνα για το σύστημα! Ποιά χρονοσειρά ωριαίων τιμών είναι ύποπτη; [00:15, 01:0, 02:0, 03:20, 04:0, 05:0, 06:0, 07:25, 08:30, ] [00:5, 01:7, 02:0, 03:3, 04:3, 05:2, 06:2, 07:25, 08:30, ] [00:5, 01:7, 02:0, 03:3, 04:3, 05:2, 06:2, 07:25, 08:0, ]
Και η μαθηματική προσομοίωση μέσω παλμών Μεμονωμένα/ανεξάρτητα γεγονότα καταναλώσεων t 1 t 2 t 3 t 4 χρόνος w 11 w 13 w 12 w 21 t: χρόνος εμφάνισης W: διάρκεια Χ: ρυθμός ζήτησης x 11 x 13 x 12 x 21 Δημιουργία εξαρτημένων χρήσεων μέσω ομαδοποιημένων παλμών χρόνος t 1 t 11 t 12 t 13 t 2 t 21 t 22 χρόνος w 22 w 11 w 13 w12 w21 x 11 x 13 x 12 x 21 x 22 χρόνος
Υπάρχουν αυτά στην Ελλάδα; Νερό Νερό και Ενέργεια
Ποίο είναι το βέλτιστο επίπεδο διαρροών; Είναι το 0%; Το οικονομικό επίπεδο διαρροών (Economic Level of Leakage: ELL) Ποιό το κόστος του νερού (και άρα το κόστος των απωλειών); Γιατί μειώνεται το κόστος των μέτρων (ανά κυβικό) όταν οι απώλειες μεγαλώνουν; Τι θα άλλαζε το σημείο του ελαχίστου; Μπορεί η γραμμή κόστους νερού να μην έχει ενιαία κλίση; Κόστος (νερού + μέτρων) Απώλειες
Αυτό ζητάμε από το υδροσύστημα Και αυτό είναι (μόνο) το μέρος των διαρροών τι γίνεται με τη κατανάλωση; Μπορούμε να την μειώσουμε και πως; Με αυτό τι γίνεται; Μιλήσαμε για απώλειες
Πόσο μπορεί να κυμαίνεται η κατανάλωση; Η Ελλάδα Οι ΗΠΑ γύρω στα 500 Και βέβαια μιλάμε για την Δύση. Άρα υπάρχει μεγάλη ελαστικότητα στη ζήτηση (και εντός των απαιτήσεων ποιότητας ζωής) Υπάρχει άραγε ελαστικότητα στη τιμή;
Πως αλλάζει η ζήτηση; Διαφορετικές συνιστώσες της ζήτησης μπορούν να μειωθούν με διαφορετικό τρόπο (τεχνολογικό ή μη) Γκρί νερό Συλλογή ομβρίων Συσκευές μείωσης ροής (ντους και νιπτήρες) Συσκευές που χρησιμοποιούν λιγότερο νερό (πχ. καζανάκια 6 λίτρων) Αλλαγή συμπεριφοράς/χρήσης των συσκευών που ήδη υπάρχουν Ακόμα και οι τεχνολογίες όμως είναι θέμα συμπεριφοράς (πχ. η υιοθέτηση/αγορά τους!)
Χρειαζόμαστε πραγματικά πόσιμο νερό για τα καζανάκια; Η περίπτωση του γκρί νερού Πηγές γκρί νερού: Νιπτήρας Μπανιέρα Πλυντήριο ρούχων Νεροχύτες (όχι πάντα...) Χρήσεις γκρί νερού: Καζανάκια Πότισμα Πλυντήριο ρούχων (όχι πάντα...)
Πόσο γκρί είναι το γκρί νερό; Μπανιέρα Νιπτήρας Πλυντήριο ρούχων Νεροχύτης Πλυντήριο πιάτων
Και πόσο γκρί νερό παράγουμε; Μέση παροχή γκρι νερού: 98.1±29.5 L/ΙΚ/d Επί συνόλου μέσης παραγωγής λυμάτων: 135±31.6 L/ΙΚ/d Από το οποίο το μεγαλύτερο ποσοστό παράγεται στο μπάνιο (μπανιέρα, ντουζιέρα, νιπτήρας): 50% Και άρα ποιά είναι η μέγιστη μείωση που μπορούμε να πετύχουμε; (και από τι εξαρτάται;) Μπορεί να είναι κάτι απλό
Ένα (μικρό) πρόβλημα διαστασιολόγησης Παραγωγή γκρί νερού (χρονικό βήμα 1h): [20, 30, 10] Ζήτηση γκρί νερού (χρονικό βήμα 1h): [10, 30, 20] Δεξαμενή 20 lt (ξεκινάει άδεια) Η δεξαμενή μου επαρκεί για να καλύψει τη ζήτηση ή όχι;
Άλλες επιλογές; Καζανάκια χαμηλής ροής (από 12lt (80 s) σε 6lt (τώρα) σε 2 3lt (σύντομα) Ντουζιέρες χαμηλής πίεσης; ή Ντουζιέρες που αναμειγνύουν νερό με αέρα (η βασική ιδέα του turbocharger!!)
Επιπτώσεις; Τι επίπτωση θα είχε να αποκτήσουν κάτι τόσο απλό όσο 6 lt καζανακια; Στην Αξιοπιστία Στην Ενέργεια (κόστος) Πώς θα μπορούσε να γίνει; Μέση ετήσια δαπάνη για άντληση (εκατ. ευρώ) 9.0 Αξιοπιστία 95% 8.0 Αξιοπιστία 97% 7.0 Αξιοπιστία 99% 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 Σημερινή ζήτηση: 420 hm3 300 325 350 375 400 425 450 475 500 Ετήσια ζήτηση υδρευτικού νερού (hm 3 )
Προσομοίωση υιοθέτησης νέων τεχνολογιών Θα υιοθετούσατε εσείς τέτοιες τεχνολογίες; Εξαρτάται... Behavioural Intention (BI) = Environmental Consciousness (ea) + age (a) + income (i) + education (e) + housing type (ht) + Past water saving behaviour (p) + Social Network Impact (s) + Drought Condition Awareness (d) + Ease or difficulty to decrease water demand (dwd) + Effect of past water saving behaviour (f) + Restrictions effect (r)
O μέσος χρήστης... Κοινωνικά χαρακτηριστικά Μέση ηλικία Μέσο εισόδημα Υψηλό μορφωτικό Τρείς κάτοικοι Ανάγκες Βασικές χρήσεις Μπάνιο Μαγείρεμα Πλυσίμο Μπαλκόνι με φυτά Μπάνιο για χαλάρωση Ένα μικρό παιδί! Απόψεις Υψηλή περιβαλλοντική συνείδηση Θετικοί στην μείωση της κατανάλωσης Εξωτερικές επιρροές Κοινωνικά δίκτυα Φίλοι Οικογένεια Δουλειά ΕΜΠ (!) Διαδίκτυο Πολιτική για το νερό Τιμολόγηση Καμπάνιες περιορισμοί Κλίμα Ξηρασία Πραγματική συμπεριφορά Αβέβαιη... Το παιδί αποφασίζει οτι θα μάθει να τρώει μόνο του... Γρύπη (ξανά) Έρχονται φίλοι Για φαγητό
Μπορούμε να το ποσοτικοποιήσουμε αυτό; Μοντέλα ευφυών πρακτόρων (ABM) Δυναμικά Συστήματα + Adoption rate 1 + + Scheme 1 adopters Potential adopters + Rejection rate + BAU CONSSENT Tariff
Τί τύπου αποτελέσματα βγάζουμε; 200 150 100 50 0 01/01/86 01/05/86 01/09/86 01/01/87 01/05/87 01/09/87 01/01/88 01/05/88 01/09/88 01/01/89 01/05/89 01/09/89 01/01/90 01/05/90 01/09/90 01/01/91 01/05/91 01/09/91 01/01/92 01/05/92 01/09/92 01/01/93 01/05/93 01/09/93 01/01/94 01/05/94 01/09/94 01/01/95 01/05/95 01/09/95 01/01/96 01/05/96 01/09/96 01/01/97 01/05/97 01/09/97 01/01/98 01/05/98 01/09/98 Εισαγωγή νέων τεχνολογιών σε σενάριο αστικοποίησης Αττικής προς τα Ανατολικά (SD simulation) Προσομοίωση εξέλιξης ζήτησης τη περίοδο ξηρασίας 90 91 (ABM simulation)
Και μετά; Μοντέλα υπολογισμού επιπτώσεων από υιοθέτηση νέων/παλιών τεχνολογιών Από μέσα στο σπίτι...... μέχρι τους ταμιευτήρες
Μια εργαλειοθήκη διαχείρισης αστικού νερού Εξυπνοι μετρητές Μοντέλα υδροδικτύων και υποδομών Βελτιστοποίηση Μοντέλα ευφυών πρακτόρων (σχέση του χρήστη με την κατανάλωση) Στρατηγικός σχεδιασμός Μοντέλα προσομοίωσης της αστικής εξέλιξης Έξυπνες Πράσινες (και Μπλέ) Πόλεις Μοντέλα Δυναμικών Συστημάτων (επίδραση πολιτικών)
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Αστικά Υδραυλικά Έργα: Η αστική ζήτηση και η διαχείρισή της Χρήστος Μακρόπουλος cmakro@mail.ntua.gr