Lý do ngành nước cần quản lý năng lượng ngày càng thông minh
Hệ thống cấp nước hiện đại phải trải qua nhiều giai đoạn – từ khai thác, xử lý đến phân phối – và ở mỗi khâu đều phụ thuộc vào nguồn điện. Thực tế, chi phí điện năng có thể ngốn tới 40% ngân sách hoạt động của các doanh nghiệp cấp nước, phần lớn phát sinh từ công tác bơm. Trước tình hình cơ sở vật chất xuống cấp, giá điện leo thang cùng tác động từ biến đổi khí hậu, các đơn vị cấp nước bị buộc phải tối ưu chi phí, gia tăng hiệu suất mà không phát sinh đầu tư lớn. Đồng thời, các yêu cầu về minh bạch và tiết giảm khí thải từ các cấp quản lý cũng ngày càng gay gắt.
Chính vì vậy, năng lượng trong ngành nước đã chuyển từ khoản chi bắt buộc sang ưu tiên chiến lược. Việc tối ưu sử dụng điện vừa giúp cải thiện lợi nhuận, vừa kéo dài tuổi thọ tài sản nhờ giảm áp lực vận hành – từ đó giảm bớt sự cố và duy trì ổn định cung cấp nước.
Kiểm soát vận hành để tiết kiệm điện cho toàn bộ mạng lưới
Mạng lưới cấp nước thực chất là một hệ sinh thái phức tạp, nơi sự thay đổi nhỏ về áp suất tại một điểm cũng có thể dẫn đến sự cố ở khu vực khác – chẳng hạn vỡ ống hoặc không đảm bảo chất lượng dịch vụ. Do đó, tiết kiệm năng lượng đòi hỏi nhiều hơn là chỉ nâng cấp thiết bị, mà cần đánh giá toàn diện hành vi, trạng thái và dữ liệu của hệ thống.
Giải pháp OpenFlows Water từ Bentley giúp các kỹ sư mô phỏng mạch nước, lưu lượng, áp suất và tiêu hao điện sát thực tế. Nhờ vậy, những điểm yếu trong vận hành và rủi ro thất thoát có thể được phát hiện sớm, đồng thời thí nghiệm các kịch bản điều chỉnh (ví dụ lịch chạy bơm, thao tác van) ngay trên mô hình số mà không gây ảnh hưởng ngoài hiện trường. Các quyết định lấy ý kiến dựa trên dữ liệu này sẽ giúp doanh nghiệp chủ động hơn, ít phải mạo hiểm đoán mò và xây dựng được hệ thống bền vững lâu dài.
Giải pháp số song sinh (Digital Twin): Công cụ vận hành hiện đại cho ngành nước
Ngày càng nhiều doanh nghiệp cấp nước đã chuyển sang áp dụng mô hình số song sinh – Digital Twin – để quản trị toàn diện hệ thống. Đây là bản sao kỹ thuật số của cả mạng lưới thực, được cập nhật dữ liệu liên tục giúp mô phỏng, dự đoán và lập phương án xử lý mọi tình huống phát sinh: từ sự cố đến cải tiến tối ưu.
Kỹ sư hoàn toàn có thể thử nghiệm giải pháp điều chỉnh bơm, vận hành lại các tuyến ống, hoặc mô phỏng các sự cố bất ngờ mà không cần can thiệp vào hệ thống thực tế, nhờ đó giảm nguy cơ rủi ro và nâng cao hiệu quả bảo trì. Digital Twin còn giúp dự báo hao mòn, thiết lập cảnh báo bảo trì chủ động, tổng hợp mọi chỉ số tiêu thụ năng lượng, thất thoát nước, ổn áp và phát thải carbon… hỗ trợ xây dựng lộ trình phát triển hệ thống lâu dài, đáp ứng nhu cầu báo cáo cho cơ quan quản lý.
Maynilad (Philippines): Kết quả thực tế khi tối ưu bơm nước thông minh
Maynilad Water Services phục vụ 1,48 triệu dân tại 17 thành phố vùng Tây Manila – vận hành 67 khu vực cấp nước bằng bơm với khoản chi khoảng 13,5 triệu USD cho điện mỗi năm. Để đối mặt với chi phí tăng cao và hệ thống xuống cấp, doanh nghiệp này đã đầu tư xây dựng mô hình số song sinh bằng OpenFlows Water tại trạm bơm và hồ chứa Victoria Homes – nơi cung cấp nước cho khoảng 8.400 hộ.
Theo quy trình bốn bước (thu thập dữ liệu, lọc thiết bị ưu tiên, mô hình thủy lực chi tiết, giám sát theo dữ liệu thực), họ phát hiện một trong ba máy bơm không đảm bảo đủ lưu lượng và áp lực khi vận hành độc lập. Biện pháp vận hành mới – chuyển bơm này thành dự phòng – đã giúp duy trì liên tục cấp nước mà không cần sắm thiết bị mới.
Kết quả nổi bật: tiết kiệm 13% điện năng (1.770 kWh/tháng, ~4.000 USD/năm), tăng khả năng duy trì nước từ 47% lên 100%, mô hình có thể nhân rộng cho toàn bộ 66 trạm còn lại. Đây là minh chứng thuyết phục về tác động vượt trội của công nghệ số trong tối ưu hiệu quả năng lượng ngành nước.
Làm mới hệ thống cấp nước tại Bulgaria nhờ số hóa
Khu vực Silistra (Đông Bắc Bulgaria) và các làng phụ cận từng gặp tình trạng mạng lưới hạ tầng quá cũ, bơm kém và không có các giải pháp xử lý xung áp. Engineerik – công ty kỹ thuật được Chính phủ Bulgaria và EU giao nhiệm vụ nâng cấp toàn diện – đã triển khai mô hình thủy lực chi tiết bằng OpenFlows Water, thu thập dữ liệu đến từng vật liệu ống, đặc điểm địa hình và xu hướng sử dụng nước.
Số hóa toàn hệ thống mang lại khả năng tối ưu áp lực, giảm lượng điện tiêu thụ, mô phỏng kịch bản xung áp giúp giảm nguy cơ hư hại đường ống. Ngoài ra, Digital Twin hỗ trợ dự báo nhu cầu phát triển trong tương lai khi dân số tăng hoặc môi trường thay đổi.
Kết quả đạt được cực kỳ ấn tượng: lượng nước thất thoát giảm 40% (tiết kiệm 300.000 m3/năm), điện năng bớt 15% (tiết kiệm 40.000 kWh/năm), chi phí thiết kế giảm 10%, tăng thêm doanh thu 120.000 euro/năm nhờ mạng lưới bền vững hơn, thời gian triển khai ngắn hơn 30% và số lần khảo sát thực tế giảm 50% nhờ cộng tác số.
Chuyển đổi số để quản lý năng lượng thông minh hơn trong ngành nước
Tối ưu hóa điện năng không chỉ dừng lại ở bài toán tiết kiệm chi phí – mà còn là kim chỉ nam cho sự phát triển bền vững, nhất là khi ngành nước ngày càng chịu nhiều sức ép về môi trường, quy trình vận hành và minh bạch trước cộng đồng. Các giải pháp như mô hình thủy lực, phân tích quá độ và Digital Twin giúp các doanh nghiệp vận hành chủ động, gia tăng tuổi thọ tài sản, giảm thiểu tác động xấu tới môi trường và nâng cao uy tín phục vụ khách hàng. Việc chuyển đổi số giúp các nhà quản lý dễ dàng cân bằng hiệu quả kinh tế, trách nhiệm môi trường và công bằng xã hội, đáp ứng tốt những yêu cầu mới của ngành nước trong tương lai.
