Tech Focus : la technologie de l'eau devient plus intelligente

May 02, 2023

Les services publics qui installent des systèmes d'eau intelligents peuvent observer ce qui se passe en temps réel et s'appuyer sur les capacités prédictives des systèmes pour éviter les problèmes avant qu'ils ne surviennent. Photo gracieuseté de Xylem/Buffalo Sewer Authority

Début décembre 2021, l'aéroport international de Denver a fait la une des journaux aux États-Unis après la rupture d'une conduite d'eau chaude un mois avant l'achèvement prévu d'un important projet d'agrandissement du terminal. L'eau bouillante s'est répandue sur les sols et dans le hall de l'aéroport, causant des dommages de 50 millions de dollars et un retard de neuf mois du projet.

Bien que le déversement de DIA soit un exemple dramatique des problèmes que l'eau peut causer aux mauvais endroits, il ne s'agit pas d'un problème isolé, en particulier dans les projets de construction. Selon HSB, un assureur mondial spécialisé, les dégâts des eaux sont la deuxième cause de sinistre la plus fréquente lors des projets de construction. Et les primes d'assurance n'ont fait qu'augmenter.

"Les réclamations pour dégâts des eaux résultant de pannes de plomberie représentent environ la moitié de toutes les réclamations pour risques de construction", déclare Chris Burns, président de Technical Risk Underwriters (TRU), un souscripteur spécialisé dans l'assurance contre les risques de construction. Des robinets qui fuient, des toilettes, des systèmes d'irrigation mal configurés et une fabrication défectueuse peuvent tous provoquer de petits déversements qui, s'ils ne sont pas détectés rapidement, peuvent entraîner des dommages importants. "Les franchises pour dégâts d'eau sont exponentiellement plus élevées aujourd'hui qu'elles ne l'étaient il y a quelques années", ajoute Burns. En conséquence, certaines entreprises de construction et de conception commencent à utiliser des systèmes d'eau intelligents dans leurs bâtiments pour se prémunir contre l'augmentation des franchises et des primes.

Pendant des décennies, les systèmes d'eau intelligents ont été utilisés par les services publics d'eau et d'eaux usées qui souhaitent déterminer quand des fuites se produisent dans leurs systèmes et résoudre rapidement les problèmes. Les capteurs ont permis de réduire les déchets et ont entraîné d'importantes économies financières pour les services publics qui les utilisent.

Mais la technologie de l'eau intelligente - pour les services d'eau ou dans les bâtiments - est devenue beaucoup plus intelligente au cours des cinq dernières années, selon des sources de l'industrie. L'essor rapide de l'intelligence artificielle et sa capacité à prédire l'utilisation de l'eau et d'autres modèles, combinés au développement ultérieur des technologies de l'Internet des objets (IoT), ont conduit à une explosion de petites entreprises en démarrage qui fournissent des solutions pour traiter non seulement les fuites, mais optimiser planification et traitement du capital.

"Il y a beaucoup d'entreprises incroyables avec lesquelles s'associer qui proposent ces nouvelles technologies incroyables à considérer, et il est difficile de suivre tout cela", déclare Jake Walsh, ingénieur en chef adjoint de la planification chez San Jose Water. en Californie.

L'abondance d'options peut faire tourner la tête des décideurs. "Il existe des milliers de produits, d'applications et de fonctionnalités dans les ensembles de produits", déclare Tim Braun, vice-président des solutions d'entreprise chez Xylem, un fournisseur de technologies intelligentes de l'eau. "C'est un espace très fragmenté. Je pense que beaucoup de services publics ne savent pas comment assembler tout cela." De plus, les différents systèmes ne communiquent souvent pas entre eux.

Les entreprises du secteur espèrent que l'intégration de ces systèmes permettra aux utilisateurs de profiter des avantages des données partagées entre différents silos. Mais le marché n'est pas encore là, dit Braun. "Nous avons beaucoup de travail à faire."

les développeurs et les équipes de projet pour sélectionner les emplacements des débitmètres et des vannes intelligents afin qu'ils puissent identifier les fuites et les fermer avant qu'elles ne deviennent un problème. Schéma courtoisie WINT*Cliquez sur l'image pour plus de détails

Le nombre de startups proposant des solutions d'eau intelligentes est vraiment époustouflant. Beaucoup d'entre eux utilisent l'IA pour découvrir des modèles dans les données collectées à partir de débitmètres stratégiquement placés dans les bâtiments ou à divers endroits dans les usines de traitement de l'eau et des eaux usées et les réseaux d'égouts. Les changements ou les perturbations dans les modèles déclenchent un avertissement au personnel clé ou ferment les vannes d'eau afin qu'une fuite puisse être réparée. L'objectif final est que l'IA prédise quand une fuite est susceptible de se produire, permettant aux opérateurs d'effectuer les réparations nécessaires avant que tout dommage ne soit causé.

Et il y a des raisons pratiques pour que les entrepreneurs envisagent ces types d'investissements technologiques. WINT Water Intelligence, un fournisseur d'outils de gestion de l'eau et de prévention des fuites pour les bâtiments, a annoncé en avril avoir formé un partenariat avec HSB pour fournir une couverture allant jusqu'à 250 000 $ aux entreprises de construction et aux promoteurs qui installent WINT dans leurs projets.

"Nos clients, tant les GC que les développeurs, ont exprimé des inquiétudes concernant le coût des franchises pour dégâts des eaux et l'impact que cela pourrait avoir sur leur entreprise", déclare Yaron Dycian, directeur des produits et de la stratégie de WINT. "Lorsque l'eau pénètre dans les bâtiments, en moyenne, un quart de l'eau est gaspillée."

Toll Brothers utilise les produits de WINT sur des immeubles résidentiels multifamiliaux depuis environ trois ans et bénéficie d'une remise de 10 % sur les primes d'assurance contre les risques avec TRU pour tout projet d'installation des systèmes de WINT. Après avoir testé la technologie sur un projet multifamilial dans le Massachusetts, le géant de l'immobilier a pris la décision d'intégrer la technologie de WINT à l'échelle de l'entreprise dans les projets à venir.

Matt Windisch, vice-président adjoint de la gestion des risques de Toll Brothers, déclare que Toll Brothers, en tant qu'organisation, a reconnu la valeur non seulement des paiements réduits pour les dégâts des eaux, mais également des retards et des ordres de modification associés pendant le processus de construction. Il explique qu'il est important d'intégrer ces systèmes d'eau intelligents dès le début d'un projet. "Plus tard vous introduisez le concept dans le processus de conception… cela entraîne vraiment beaucoup de problèmes potentiels qui sont tout à fait évitables." L'ajout d'éléments à la conception d'un projet pendant la phase de construction, explique-t-il, peut entraîner des changements de commande ou des questions lors de l'inspection. "Nous avons en quelque sorte appris cela à la dure. Comme tout, c'est un processus d'apprentissage", déclare Windisch.

Burns de TRU affirme que les technologies intelligentes de l'eau ont évolué rapidement en quelques années seulement. Historiquement, les systèmes utilisaient des capteurs qui se fixaient à l'extérieur des tuyaux. "La technologie a parcouru un long chemin grâce à l'utilisation de capteurs en ligne et de vannes d'arrêt à distance." Ces développements se sont avérés changer la donne, dit-il. TRU exige maintenant que les entreprises installent une certaine forme de système de détection du débit d'eau comme condition minimale pour assumer le risque pour bon nombre de ses grands projets de bâtiments commerciaux.

À mesure que les technologies continuent de mûrir, de plus en plus d'entreprises travaillant dans le secteur des bâtiments les intégreront dans leurs projets, déclare Burns. "Je crois que nous ne sommes qu'à quelques années des systèmes de détection de débit d'eau devenant une norme de l'industrie pour les grands projets de construction commerciale aux États-Unis"

Les technologies intelligentes de l'eau sont également désormais sur le radar des services publics d'eau, même si beaucoup évaluent encore leurs options. "De nombreux services publics avant-gardistes utilisent ces outils", déclare Barry Liner, directeur technique de la Water Environment Federation. Mais il est moins probable que cela se produise dans les petits services publics à court d'argent. "Nous constatons l'adoption par des services publics plus grands, plus avancés et plus innovants, car ils ont un personnel axé sur l'innovation, ils essaient des choses et ils suivent ce qui se passe dans le monde", a déclaré Liner. "Les petits services publics n'ont pas la profondeur des ressources."

San Jose Water a piloté une solution d'IA pour surveiller les performances d'environ 100 de ses débitmètres composés. Les débitmètres composés combinent des débitmètres à haut et à bas débit en un seul appareil, avec une vanne de croisement pour gérer les fluctuations en fonction des débits du niveau d'eau. "Nous avons constaté que l'outil basé sur l'IA nous permettait de comprendre où nous avions des problèmes avec le croisement qui se produisait... cela nous a ouvert les yeux", déclare Walsh. San Jose Water évalue actuellement diverses solutions d'IA qui vont au-delà du comptage dans la gestion des actifs, y compris la surveillance de l'activité et de la santé de l'équipement de pompe à eau.

Au cours des dernières années, San Jose Water a installé divers capteurs de vibration, de température et autres dans son équipement de pompage. Mais il est difficile de prendre des décisions concrètes car les capteurs individuels fournissent des flux de données disparates, et ils doivent être analysés séparément, dit-il. La technologie de l'IA pourrait faciliter l'identification des problèmes avant même qu'ils ne surviennent, ajoute-t-il. "Nous pensons que l'analyse prédictive va nous aider à réduire les pannes imprévues des pompes et des moteurs. Cela va nous aider à réduire les coûts d'exploitation [et] les émissions de gaz à effet de serre liées à moins de pompage."

Les solutions numériques permettent également d'optimiser l'utilisation des équipements et des traitements chimiques. Par exemple, l'équipement de soufflage par pompe d'une installation de récupération de ressources énergétiques est souvent réglé pour fonctionner en continu. "Mais vous n'aurez peut-être pas besoin de cette demande tout le temps", déclare Liner. Les outils d'IA peuvent utiliser l'apprentissage automatique pour identifier la demande réelle et s'y adapter. Les services publics qui adoptent des solutions d'IA pour les optimisations de soufflage réalisent en moyenne 30 % d'économies sur leurs coûts énergétiques, dit-il.

Les services publics d'eau et d'eaux usées découvrent qu'ils peuvent réduire les coûts d'investissement en utilisant une technologie intelligente pour éviter de remplacer l'équipement et l'infrastructure avant qu'ils ne soient nécessaires. Photo avec l'aimable autorisation de Xylem/Buffalo Sewer Authority

De nombreuses grandes sociétés d'ingénierie sont désormais également présentes sur le marché de l'eau intelligente, en tant que fournisseurs de solutions. Gregg Kennedy, vice-président de la plate-forme numérique de l'eau chez Jacobs, explique qu'auparavant, Jacobs se concentrait largement sur les services d'ingénierie et de construction. "Mais avec certaines des acquisitions que nous avons faites et certains des nouveaux produits que nous avons développés ou co-développés, nous nous retrouvons maintenant à passer du temps dans la gestion des actifs et les opérations [work] avec les clients des services publics. "

Kennedy ajoute que Jacobs est en mesure d'utiliser sa taille et les leçons apprises en travaillant avec différents clients pour travailler avec des services publics plus petits.

Par exemple, Jacobs fournit actuellement des services d'exploitation et de maintenance à une usine municipale de traitement des eaux usées et à un système de débordement d'égout combiné pour un petit service public du Delaware.

Bien que généralement sous-financés, Kennedy dit que les petits systèmes d'eau peuvent parfois avoir un avantage sur les plus grands, car leurs systèmes sont moins complexes et prennent moins de temps pour mettre en place une nouvelle technologie que ceux des grands systèmes. Et Jacobs n'est pas la seule entreprise à fournir des solutions d'eau numériques. "En termes simples, si vous n'avez pas d'offre de services numériques, vous n'êtes plus aussi attrayant pour les clients", déclare Kennedy.

Au milieu de ces changements, les grandes entreprises technologiques du marché de l'eau ont continué à engloutir les startups, élargissant leurs capacités tout en offrant des économies d'échelle pour les technologies émergentes. Xylem a annoncé en janvier un accord de 7,5 milliards de dollars pour acquérir Evoqua Water Technologies, basée à Pittsburgh, en Pennsylvanie. La transaction n'était que la dernière d'une série d'acquisitions par la société, qui comprend également le développeur de capteurs basé à Valence, en Espagne, Aanderaa Data Instruments en 2011 et le fournisseur de solutions intelligentes basé à South Bend, en Inde, EmNet en 2018.

Braun de Xylem affirme que les acquisitions permettent à l'entreprise de stimuler l'adoption des technologies numériques par le secteur de l'eau et d'offrir une approche One Water.

En règle générale, les technologies intelligentes de l'eau ont été aussi cloisonnées que le secteur de l'eau lui-même, dit Braun. Conduits par les contribuables et les missions publiques, les services publics d'eau ont longtemps été lents à s'adapter au changement ou, dans le cas des petits services publics, incapables de le faire. En conséquence, des outils personnalisés ont été développés pour différentes fonctions et départements.

Ce qu'il faut, c'est une façon plus holistique d'examiner tous les flux de données entre les services, déclare Braun. Ces systèmes n'ont traditionnellement pas été en mesure de communiquer entre eux d'une manière qui pourrait aider les services publics à éviter la duplication des efforts. "Je jure que nous entendons chaque semaine [des clients] dire qu'ils veulent une authentification unique", note Braun.

Mais maintenant, les fournisseurs de technologies de l'eau commencent à proposer une plus grande intégration des données dans différentes fonctions de services publics. Cette intégration permet aux services publics de voir tous leurs ensembles de données en même temps pour mieux comprendre l'ensemble du cycle de l'eau.

Et avec une adoption plus large des systèmes intégrés, les fournisseurs de technologie peuvent commencer à envisager une plus grande automatisation. "Comment pouvons-nous utiliser l'apprentissage automatique et l'IA pour vraiment nous occuper de certaines des tâches que nous avons effectuées et que nous ne devrions plus avoir à faire manuellement ?" demande Kennedy à Jacob.

Jennifer Baldwin, responsable de la croissance stratégique de Digital OneWater chez Jacobs, ajoute : "Je pense que nous nous dirigeons vraiment vers… aider les services publics d'eau à être en mesure de mettre à niveau plus efficacement leurs installations, de compléter tous leurs rapports réglementaires et tout le reste." Avec autant d'opérateurs et de personnel des services publics approchant l'âge de la retraite, il existe un risque réel de perdre les connaissances institutionnelles. Les solutions numériques peuvent aider à combler les lacunes à venir dans les connaissances. "Nous ne disons pas que les machines prendront bientôt le relais. Mais l'utilisation de l'apprentissage automatique et de l'IA [peut] nous aider à prendre des décisions plus rapidement et à exploiter simplement plus efficacement les installations."