Slim water, IoT oplossingen ten behoeve van duurzaam water gebruik

18 juni 2018

Nee, dit blog gaat niet over een nieuw, hip merk water, afkomstig uit de puurste bronnen en verpakt in het bijzonderste recyclebare eco-vriendelijke materiaal. Die uiteraard verkoopt voor € 3,- per hyper-flashy vormgegeven flesje. Slim Water refereert in deze aan slimme manieren om op duurzamere wijze om te gaan met deze cruciale grondstof.

De aarde leeft op water. Meer dan 75% van het aardoppervlak wordt in beslag genomen door water. Oceanen, zeeën, rivieren, rivieren – ze vormen het levensbloed van ons bestaan. Helaas is het wel een grondstof die steeds meer bedreigd wordt. Vervuiling, olielekken, de ‘plastic soep’ in de oceanen, overstromingen, langdurige droogtes – het zorgt er allemaal voor dat de noodzaak voor slimme manieren van water management exponentieel gegroeid is.

In dit blog highlight ik een aantal initiatieven die al enorm geholpen zijn door smart water-initiatieven. Slim water voor duurzaam water gebruik.

SLIM WATER: DRINKWATER MONITORING

Een van de belangrijkste vraagstukken richting IoT is het bewaken van de kwaliteit van drinkwater in dichtbewoonde gebieden, vooral in de grote steden. Recente incidenten waarbij hele stedelijke gebieden (tijdelijk) ondrinkbaar en zelfs vervuild water hadden benadrukken dit nog eens extra.

Dit is waarom oplossingen die real-time de kwaliteit en kwantiteit van drinkwater monitoren in opkomst zijn. Voorraad-systemen houden in de gaten wat de vraag naar schoon water is, en of de huidige voorraden daaraan kunnen voldoen – of dat water van elders aangevoerd moet worden. Ook kan aan de hand van historische trends en recent verbruik bekeken worden wat de verwachte vraag gaat zijn in de komende perioden; waar voorraden op afgestemd kunnen worden.

Een tweede aspect hiervan is het monitoren van de kwaliteit. Dankzij sensoren in de verzamel- en opslaglocaties kan een accuraat en up-to-date beeld worden gegeven van de kwaliteit van het water. De aanwezige stoffen erin, de temperatuur – allen belangrijke zaken. Eventueel kan, op het moment dat er een potentieel gevaar gedetecteerd wordt, zoals ziektekiemen, een direct alarm afgegeven worden. Zo kan direct ingegrepen worden.

CHEMISCHE LEKKAGE DETECTIE IN RIVIEREN

Op dezelfde manier kan de kwaliteit van water bewaakt worden op soortgelijke plekken. Een ander urgent probleem is de toenemende vervuiling van rivieren en beken, die vaak uitmonden in de zee of oceaan – vanwaar de vervuiling alleen maar over een verder gebied verspreidt.

Dankzij slimme sensoren en onderwater-meetapparatuur kan een beeld gevormd worden van de aanwezige vervuiling in de nabijheid van bijvoorbeeld de afvoerpijpen van fabrieken en bouwlocaties. Deze detecteren mogelijke lekkages en vervuiling van industrie. Zo kan de dichtheid van het water gemeten worden, evenals de temperatuur en helderheid, en de aanwezigheid van schadelijke chemische stoffen. Mocht dit tot verdachte resultaten leiden, kan door middel van onderwatercamera’s direct camerabeeld ingeschakeld worden.

Eventueel benodigde schoonmaakcrews kunnen zo binnen een zeer korte tijd naar de juiste locatie gedirigeerd worden, waar ze de schade nog kunnen beperken en voorkomen dat de grootste massa van de schadelijke stoffen niet over grotere gebieden water verspreid wordt.

ZWEMBAD-METINGEN OP AFSTAND

Vervuiling van water komt niet alleen voor in de natuur. Ook zwembaden, gevuld met liters en liters water, zijn onderhevig aan dit probleem. Aangezien mensen hier veelvuldig letterlijk in het water zitten, brengt enige vorm van vervuiling grote risico’s voor onze gezondheid met zich mee. Daarom is het belangrijk dat in real time accurate metingen gedaan kunnen worden van de kwaliteit van het zwemwater. Alweer een slim water voorbeeld.

Is de verhouding chloor/water juist? Zijn er andere stoffen aanwezig? Is de temperatuur goed? Dit kan allemaal op afstand bijgehouden en opgeslagen worden. Mocht er iets afwijkend zijn, kan ook van afstand automatisch ingegrepen worden – bijvoorbeeld door de temperatuur bij te stellen of de hoeveelheid chloor aan te passen. Niet alleen beter voor de kwaliteit van het water, ook nog eens beter voor de energie- en zuiveringsstoffen rekening: alleen dat wat vereist is wordt ingezet en overbodig gebruik wordt zo voorkomen.

SLIMME IRRIGATIESYSTEMEN

Langdurige droogtes komen in sommige regio’s van de wereld steeds vaker voor. Met name voor de lokale landbouw kan dit grote nadelige gevolgen hebben. Mislukte oogsten, onvruchtbare grond en insecten-plagen: het leidt ertoe dat de opbrengst tegenvalt of zelfs geheel in het water valt (no pun intended). Zeker in regio’s als Afrika en Azië, waar historisch gezien al meer druk staat op landbouw voor voedselvoorziening van de bevolking, kan dit desastreuze gevolgen hebben en zelfs tot humanitaire rampen leiden.

Gelukkig heeft het Internet of Things ervoor gezorgd dat slimmere irrigatiesystemen nu tot de mogelijkheden behoren. Zo kan er sneller en beter ingeschat worden wanneer het land hoog toe is aan bewatering. Slimme irrigatiesystemen verzamelen data over historische weerpatronen en de hedendaagse weersvoorspelling. Zo kan het inschatten wanneer een periode van droogte mogelijk tot problemen voor de gewassen zal leiden, en wanneer extra wateraanvoer en bewatering dus noodzakelijk is.

Daarbij kan aan de hand van sensoren in de aarde gemeten worden wat de vochtigheidsgraad is, wat wederom aanleiding kan zijn tot extra irrigatie.

VERVUILING VAN DE ZEEËN

Veelvuldige aandacht is al geschoten aan problemen met lekkages en vervuiling op zee. Grote tankers die lading verliezen, olievlekken die flora en fauna over enorme gebieden bedreigen – denk bijvoorbeeld maar terug aan de enorme heisa rondom de BP Oil Spill in 2010, of de befaamde Exxon Valdez-ramp, waarbij meer dan een half miljoen zeevogels en duizenden andere dieren stierven.

Dankzij real-time controle kunnen eventuele lekkages en vervuiling tijdig gesignaleerd en beperkt worden. Sensoren op zowel schepen, boorplatforms als in de zee zelf meten continu de kwaliteit van het water om te bepalen of er olie of chemische stoffen gemeten worden. Daarbij kan dankzij satellieten en drones gemakkelijker in kaart gebracht worden waar mogelijke gevaren opduiken – schepen die afwijken van hun route en in de buurt van beschermde gebieden komen, die verboden chemicaliën lozen of olie lekken in het zeewater.

Ook andere vervuilingsproblemen waar de zee mee te kampen heeft kunnen op deze manier aangepakt worden. Denk aan de plastic soep in de oceanen, waarbij grote concentraties plastic flessen gelokaliseerd kunnen worden; en aan de hand van de stromingen bepaald kan worden hoe en waar dit het beste opgeruimd kan worden. Dit kan bijvoorbeeld met de beroemde oplossing van de Delftse student Bojan Slat, die inmiddels zijn project ‘The Ocean Cleanup’ uitrolt.

OVERSTROMINGEN RIVIEREN

Een ander steeds groeiend probleem is wateroverlast en overstromingen. Als gevolg van het veranderende klimaat, treden ieder jaar steeds meer rivieren, dammen en reservoirs buiten hun oevers. Het kan forse gevolgen hebben: in het beste geval slechts materiële schade, in het slechtste geval kan het zelfs mensenlevens eisen. Dit maakt het monitoren van variatie in het waterpeil van rivieren, dammen en reservoirs cruciaal.

Zo kan tijdig alarm geslagen worden wanneer het peil gevaarlijk hoog wordt, zonder dat er iemand fysiek aanwezig hoeft te zijn. Aan de hand van de weervoorspelling en de verwachte hoeveelheid water die er nog aankomt, kan zo ingeschat worden of het nodig is om maatregelen te nemen – zoals het afsluiten van dammen, versterken van barrières en dijken, of in extreme gevallen het evacueren van risico-gebieden.

Het is geen geheim meer dat Nederland het waterland bij uitstek is. Wereldwijd wordt er naar ons gekeken voor onze watermanagement-technieken, iets wat zeker met het stijgende waterpeil, veranderende weersomstandigheden en focus op verminderde vervuiling cruciaal zal blijken voor de toekomst. Slim watermanagement is dus een absolute must – en alhoewel de implementaties nog niet allemaal even verstrekkend en verrassend zijn, blijven ze solide keuzes voor eenieder die er belang bij heeft om de kwaliteit en kwantiteit van deze belangrijke grondstof te waarborgen.