Як зменшити енергоспоживання водоочищення: алгоритмічний підхід для громад

Енергоефективність водоочищення дедалі частіше розглядається як ключовий фактор стійкості критичної інфраструктури. В умовах зростання тарифів на електроенергію, зношеності мереж та підвищених ризиків для систем життєзабезпечення українські громади змушені шукати рішення, які дозволяють забезпечити стабільний доступ до чистої води без надмірних енергетичних витрат.

Про те, як алгоритмічне управління може змінити логіку роботи водоочисних систем на рівні громад, ми поспілкувалися з Юрієм Масловим — дослідником та експертом з енергетики і сталого розвитку, який працює на стику енергоефективності, водоочищення та управління критичною інфраструктурою.

— Системи водоочищення традиційно вважаються енергоємними. Чи можна суттєво знизити їх споживання електроенергії?
— Так, і ключовим чинником тут є не лише тип обладнання, а передусім логіка його роботи. У багатьох існуючих системах фільтрація здійснюється за фіксованими режимами - без урахування реального стану води, навантаження на систему чи доступної потужності електропостачання. У результаті це призводить до перевитрат електроенергії та прискореного зношування обладнання.

— Ви пропонуєте алгоритмічний підхід. У чому його суть?
— Йдеться про динамічне керування процесом фільтрації води на основі комплексу параметрів: якості води на вході (мутність, мінералізація), тиску в системі, стану фільтрувальних елементів, а також доступної електричної потужності. На основі цих даних система в реальному часі коригує швидкість фільтрації, режими роботи насосів і періодичність промивок, уникаючи надлишкових енерговитрат.

— Який практичний ефект дає впровадження такого підходу?
— За результатами техніко-економічного моделювання та пілотних розрахунків оптимізація режимів роботи дозволяє знизити споживання електроенергії системами водоочищення в середньому на 20–35 % без погіршення якості очищеної води. Додатково зменшується навантаження на обладнання, що подовжує строк його експлуатації та знижує витрати на технічне обслуговування.

— Наскільки складною є реалізація такого підходу для територіальних громад?
— Принципово важливо, що реалізація алгоритму не потребує повної заміни існуючої інфраструктури. У більшості випадків достатньо модернізації систем автоматизації та впровадження нової логіки керування на базі стандартних контролерів і датчиків, які вже застосовуються у сучасних системах водопідготовки. Фактично йдеться про зміну підходу до управління процесом, а не про масштабні капітальні інвестиції.

— Чи можна пояснити, як така система працює на практиці — з інженерної точки зору?
— Якщо говорити прикладно, це система координації між водоочищенням, споживачами та енергетичною інфраструктурою громади.
Уявімо типовий сценарій: невеликий населений пункт із житловою забудовою та поряд виробничий об’єкт, який працює п’ять днів на тиждень по вісім годин, тоді як житлове водоспоживання має пікові навантаження вранці та ввечері.

Система враховує добові й тижневі профілі споживання води, графік роботи виробництва, поточний стан водоочисного обладнання та доступну електричну потужність локальної енергосистеми. Внаслідок цього водоочищення не працює постійно в максимальному режимі, а адаптується до реального попиту. Частина фільтраційних процесів переноситься на періоди нижчого навантаження, оптимізуються режими роботи насосів і мінімізуються пікові споживання електроенергії.

Основний ефект у такій системі досягається не за рахунок зменшення обсягів очищення, а завдяки зниженню пікових навантажень, скороченню непродуктивної роботи обладнання, стабілізації режимів та зменшенню навантаження на енергетичну інфраструктуру загалом.

— Чому потреба в такому підході виникла саме зараз?
— Одним із ключових чинників стала зростаюча роль децентралізованих енергосистем. Коли водоочищення інтегрується з відновлюваними джерелами енергії та системами зберігання електроенергії (BESS), кожне зайве навантаження безпосередньо впливає на режим роботи накопичувачів, їх ресурс і загальну надійність системи. Це сформувало потребу не в обмеженні продуктивності, а в інтелектуальному управлінні навантаженням.

— Ви згадуєте, що цей підхід має наукове обґрунтування. Де він описаний детальніше?
— Алгоритмічний підхід і відповідна модель детально викладені у моїй науковій статті «Оптимізація питомого енергоспоживання та мінімізація забруднення мембран у промислових установках зворотного осмосу для опріснення слабосолоної води», де розглядаються технічні принципи, математичне моделювання та оцінка енергетичної ефективності систем водоочищення.

— Як цей підхід узгоджується з концепцією сталого розвитку?
— Запропоноване рішення є частиною ширшої концепції сталого розвитку територій. Воно поєднує енергоефективність, екологічну відповідальність та надійність критичної інфраструктури і безпосередньо відповідає Цілям сталого розвитку ООН, зокрема Цілі № 6 «Чиста вода та належні санітарні умови» та Цілі № 7 «Доступна та чиста енергія».

— Чи має цей підхід практичну реалізацію вже сьогодні?
— Так, наразі цей концепт реалізується в межах пілотного інфраструктурного проєкту - Енергетичного хабу «Коблеве», який впроваджується на базі Коблівської територіальної громади. Проєкт слугує тестовою платформою для апробації рішень у сфері відновлюваної енергетики, систем накопичення енергії та енергоефективного водоочищення.

Ключовою особливістю цього підходу є масштабованість. Архітектура проєкту дозволяє відтворювати модель в інших громадах без прив’язки до конкретних виробників обладнання чи унікальних локальних умов, що робить її універсальною для децентралізованих систем критичної інфраструктури.

— Які перспективи масштабування ви бачите для України загалом?
— Перспектива полягає у переході від поодиноких технічних рішень до системного впровадження енергоефективних моделей управління водною та енергетичною інфраструктурою. Це дозволяє громадам не лише знижувати поточні витрати, а й формувати довгострокову стійкість, що є критично важливим для розвитку країни в цілому.