Как снизить энергопотребление водоочистки: алгоритмический подход для громад

Энергоэффективность водоочистки всё чаще рассматривается как ключевой фактор устойчивости критической инфраструктуры. В условиях роста тарифов на электроэнергию, изношенности сетей и повышенных рисков для систем жизнеобеспечения украинские громады вынуждены искать решения, позволяющие обеспечить стабильный доступ к чистой воде без чрезмерных энергетических затрат.

О том, как алгоритмическое управление может изменить логику работы водоочистных систем на уровне громад, мы поговорили с Юрием Масловым — исследователем и экспертом в сфере энергетики и устойчивого развития, который работает на стыке энергоэффективности, водоочистки и управления критической инфраструктурой.

— Системы водоочистки традиционно считаются энергоёмкими. Можно ли существенно снизить их потребление электроэнергии?
— Да, и ключевым фактором здесь является не только тип оборудования, но прежде всего логика его работы. Во многих существующих системах фильтрация осуществляется по фиксированным режимам — без учёта реального состояния воды, нагрузки на систему или доступной мощности электроснабжения. В результате это приводит к перерасходу электроэнергии и ускоренному износу оборудования.

— Вы предлагаете алгоритмический подход. В чём его суть?
— Речь идёт о динамическом управлении процессом фильтрации воды на основе комплекса параметров: качества воды на входе (мутность, минерализация), давления в системе, состояния фильтрующих элементов, а также доступной электрической мощности. На основе этих данных система в реальном времени корректирует скорость фильтрации, режимы работы насосов и периодичность промывок, избегая избыточных энергозатрат.

— Какой практический эффект даёт внедрение такого подхода?
— По результатам технико-экономического моделирования и пилотных расчётов оптимизация режимов работы позволяет снизить потребление электроэнергии системами водоочистки в среднем на 20–35 % без ухудшения качества очищенной воды. Дополнительно уменьшается нагрузка на оборудование, что продлевает срок его эксплуатации и снижает затраты на техническое обслуживание.

— Насколько сложна реализация такого подхода для территориальных громад?
— Принципиально важно, что реализация алгоритма не требует полной замены существующей инфраструктуры. В большинстве случаев достаточно модернизации систем автоматизации и внедрения новой логики управления на базе стандартных контроллеров и датчиков, которые уже применяются в современных системах водоподготовки. Фактически речь идёт об изменении подхода к управлению процессом, а не о масштабных капитальных инвестициях.

— Можно ли объяснить, как такая система работает на практике — с инженерной точки зрения?
— Если говорить прикладно, это система координации между водоочисткой, потребителями и энергетической инфраструктурой громады.
Представим типичный сценарий: небольшой населённый пункт с жилой застройкой и расположенным рядом производственным объектом, который работает пять дней в неделю по восемь часов, тогда как жилое водопотребление имеет пиковые нагрузки утром и вечером.

Система учитывает суточные и недельные профили потребления воды, график работы производства, текущее состояние водоочистного оборудования и доступную электрическую мощность локальной энергосистемы. В результате водоочистка не работает постоянно в максимальном режиме, а адаптируется к реальному спросу. Часть фильтрационных процессов переносится на периоды более низкой нагрузки, оптимизируются режимы работы насосов и минимизируются пиковые потребления электроэнергии.

Основной эффект в такой системе достигается не за счёт уменьшения объёмов очистки, а благодаря снижению пиковых нагрузок, сокращению непродуктивной работы оборудования, стабилизации режимов и снижению нагрузки на энергетическую инфраструктуру в целом.

— Почему потребность в таком подходе возникла именно сейчас?
— Одним из ключевых факторов стала возрастающая роль децентрализованных энергосистем. Когда водоочистка интегрируется с возобновляемыми источниками энергии и системами хранения электроэнергии (BESS), каждая лишняя нагрузка напрямую влияет на режим работы накопителей, их ресурс и общую надёжность системы. Это сформировало потребность не в ограничении производительности, а в интеллектуальном управлении нагрузкой.

— Вы упоминаете, что этот подход имеет научное обоснование. Где он описан подробнее?
— Алгоритмический подход и соответствующая модель подробно изложены в моей научной статье «Оптимизация удельного энергопотребления и минимизация загрязнения мембран в промышленных установках обратного осмоса для опреснения слабосолёной воды», где рассматриваются технические принципы, математическое моделирование и оценка энергетической эффективности систем водоочистки.

— Как этот подход соотносится с концепцией устойчивого развития?
— Предложенное решение является частью более широкой концепции устойчивого развития территорий. Оно объединяет энергоэффективность, экологическую ответственность и надёжность критической инфраструктуры и напрямую соответствует Целям устойчивого развития ООН, в частности Цели № 6 «Чистая вода и надлежащие санитарные условия» и Цели № 7 «Доступная и чистая энергия».

— Имеет ли этот подход практическую реализацию уже сегодня?
— Да, в настоящее время данный концепт реализуется в рамках пилотного инфраструктурного проекта — Энергетического хаба «Коблево», который внедряется на базе Коблевской территориальной громады. Проект служит тестовой платформой для апробации решений в сфере возобновляемой энергетики, систем накопления энергии и энергоэффективной водоочистки.

Ключевой особенностью этого подхода является масштабируемость. Архитектура проекта позволяет воспроизводить модель в других громадах без привязки к конкретным производителям оборудования или уникальным локальным условиям, что делает её универсальной для децентрализованных систем критической инфраструктуры.

— Какие перспективы масштабирования вы видите для Украины в целом?
— Перспектива заключается в переходе от отдельных технических решений к системному внедрению энергоэффективных моделей управления водной и энергетической инфраструктурой. Это позволяет громадам не только снижать текущие расходы, но и формировать долгосрочную устойчивость, что является критически важным для развития страны в целом.