Kunstig intelligens skal integreres i styringen af stort set alle led hos Aarhus Vand. Forsyningen er ved at skifte sine vandtårne ud med pumpebaseret system og vil i den forbindelse bruge kunstig intelligens til at lave præcise prognoser for vandforbruget, så der ikke produceres mere vand, end der er brug for. Dermed mindskes behovet for pumpning og vandtanke. Den kunstige intelligens skal også optimere produktionen fra de enkelte boringer og mindske udsving i trykket, så slid og risikoen for brud på ledningerne mindskes.
Kunstig intelligens skal integreres i styringen af stort set alle led hos Aarhus Vand. Forsyningen er ved at skifte sine vandtårne ud med pumpebaseret system og vil i den forbindelse bruge kunstig intelligens til at lave præcise prognoser for vandforbruget, så der ikke produceres mere vand, end der er brug for. Dermed mindskes behovet for pumpning og vandtanke. Den kunstige intelligens skal også optimere produktionen fra de enkelte boringer og mindske udsving i trykket, så slid og risikoen for brud på ledningerne mindskes.

Foto : Chain

Kunstig intelligens skal give yngre vand og ældre ledninger i Aarhus

Aarhus Vand fjerner vandtårnene og går over til et lukket flow- og trykstyret system. Det nye system skal overordnet styres med kunstig intelligens for at sikre friskt vand, lavt energiforbrug og forlænge levetiden på ledningsnettet

»Vores største bekymring er faktisk, at vi slet ikke får brugt den overordnede styring.«

Sådan lyder det til sidst i interviewet fra Anders Lynggard-Jensen, der er fagchef for automation og procesoptimering hos Aarhus Vand.

I en lille time har han fortalt om, hvordan han og kollegerne arbejder på at udvikle og integrere maskinlæring og kunstig intelligens i produktionen og distributionen af drikkevand i forbindelse med Aarhus Vands overgang fra et system, hvor vandtrykket holdes af beholdere til et trykstyret system, hvor målinger i systemet kontrollerer pumper, der sørger for, at servicetrykket holdes.

Vil skære 10-15 procent af energiforbruget

En del af arbejdet foregår i det store projekt Chain, som Innovationsfonden har støttet med 9 mio. kr, mens de øvrige deltagere Aarhus Vand, Skanderborg Forsyning, DHI, Alexandra-instituttet, Kamstrup og rådgivningsfirmaet Envidan, skyder 12 mio. kr ind. Det er ét af de stadig få eksempler på, hvordan vandbranchen forsøger at finde ud af, om og hvordan man kan bruge kunstig intelligens.

Projektpartnerne vil udvikle et system, hvor maskinlæring og kunstig intelligens både forudsiger forbruget og styrer produktionen og distributionen af vandet. Ambitionerne er store: Energiforbruget skal sænkes med 10-15 procent, vandet skal være friskere og sikrere, og levetiden for ledningsnettet skal forlænges med 10-20 procent. Projektet varer indtil udgangen af 2020, og til den tid skal Aarhus Vand efter planen have ændret deres system i det sydligste af forsyningens tre driftsområder.

Chain Aarhus Vand DHI Envidan Skanderborg Kamstrup Alexandra Kunstig intelligens drikkevand
Aarhus Vand starter med at omlægge det sydligste af sine tre driftsområder.
Illustration: Chain

Kan kunstig intelligens klare konstant forandring?

Men hvad hvis partnerne, trods deres erfaring og kompetencer ikke kan få de nye værktøjer til at fungere?

»Vi har en masse sensorer og målere i vores system, og vi installerer hele tiden flere, så vi har masser af data. Men vi laver også om i vores infrastruktur, og der kan komme brud, der skal repareres, eller er der en pumpe, der står af. Så laver man en ny boring eller en ny ledning,« remser Anders Lynggard-Jensen op, før han fortsætter:

»Skal algoritmen trænes op forfra hver gang? Eller kan man dele systemet op i klumper, så algoritmen kun skal træne på en mindre del af datasættet? Hvis det bliver for tungt og for ofte, vi skal træne algoritmen, kan det være, at vi slet ikke får det brugt. Det bekymrer mig,« indrømmer han.

En anden bekymring er, at systemet bliver for hurtigt til at smide tøjlerne og går over til en ikke-optimeret normal drift, når der sker et eller andet, der går ud over de driftssituationer, som som systemet er trænet til at håndtere. En tredje at det fortsætter driften, men ikke får reageret korrekt på ændringerne.

»Det lyder jo rigtig smart med kunstig intelligens, men når man kigger nærmere på det, så er der faktisk en hel del ting, man skal arbejde med for at få det til at du - og til at være driftsikkert.«

Mange sensorer letter overgang 

Men hvorfor så overhovedet prøve? Fordi de mulige fordele - som opridsningen af projektets ambitioner viser - er så store. Og forsyningerne i Aarhus og Skanderborg har et rigtig godt udgangspunkt for at lykkes, argumenterer Sten Lindberg, der er markedschef i DHI og leder af Chain-projektet.

»Skulle man starte op fra bar mark, ville det være meget komplekst, for du kan ikke gøre det her uden at have mange sensorer og meget data. Men det har disse forsyningsselskaber. De har hydraulisk modellering af hele deres netværk. De kender deres udpumpningsvandføringer. De kender deres tryk. De kender deres vandforbrug. Og al data bliver i forvejen rapporteret i deres ‘dashboard,’ så vi skal i virkeligheden ‘bare’ skabe en forbindelse mellem disse data, maskinlæringssoftwaren og tilbage til SRO-systemet, så softwaren kan styre systemet,« forklarer han.

»Så man kan sige, at vi bygger noget ovenpå en meget veletableret og velafprøvet teknologi.«

Bedre vandkvalitet og mindre pumpning

For Aarhus Vand er det muligheden for at undlade at pumpe for meget vand for højt op og det sundhedsmæssige aspekt ved at droppe vandtårnene, der trækker, siger Anders Lynggaard-Jensen.

»Når vi gerne vil af med vandtårnene, har det mest at gøre med de vandkvalitetsproblemer, de kan forårsage på grund af forlænget opholdstid i systemet.«

Man kunne sagtens droppe vandtårnene og bruge nogle af de intelligente pumpetyper, der allerede findes på markedet. Men med maskinlæring og kunstig intelligens, kan der opnås endnu større energibesparelser siger Sten Lindberg.

»Den dynamiske styring af pumperne, man bruger i dag, er ofte baseret på, at man måler trykket på de steder i systemet, hvor man forventer, at det vil være lavest. Så sørger man for, at trykket på de steder altid er højt nok til , at man overholder servicekriterierne. Men hvis man bruger en softwarerobot til at styre systemet, kan man bruge data fra mange flere sensorer og lægge flere kriterier ind, så man optimerer i forhold til både tryk, flow og opholdstider i systemet.«

Stabilt tryk mindsker slid 

Fordi systemet også vil reagere på udsving i forbruget, kan man også undgå store udsving i trykket, og det er godt for ledningsnettets levetid.

»Med et mere stabilt tryk, reducerer man risikoen for både pludselige brud og træthedsbrud. Det giver en bedre forsyningssikkerhed og en længere levetid for ledningerne. De holder i forvejen omkring 50-70 år, og vi håber, at kunne forlænge levetiden 10-20 procent,« siger Sten Lindberg - dog med den tilføjelse, at det vil være meget svært at måle denne effekt.   

'Just in time' produktion

Men også helt ude ved kildepladserne er der besparelser at hente, siger Anders Lynggaard-Jensen.

»I dag er indvindingen ret statisk. Der er nogle boringer, der står og kører med stort set samme vandmængde hele tiden. Fra boringerne pumpes vandet ind på værket, hvor det iltes, filtreres, og lagres i vandværkets rentvandstanke, indtil det pumpes op i vandtårnene. Hvis vi kan forudsige forbruget mere præcist, kan vi indrette produktionen, så der kun produceres det, der er brug for. Det betyder, at vi kan mindske behovet for beholdervolumen. Og vi kan optimere, hvor og hvordan produktionen skal køre.«

Der kan nemlig være meget stor forskel på, hvad det koster at indvende vandet fra de forskellige kildepladser, supplerer Sten Lindberg.

»Så man kan optimerer produktionen ud fra viden om, hvad det koster at producere fra de forskellige boringer. Desuden skal man sørge for, at man ikke indvinder mere vand, end man har tilladelse til. Og som en ekstra ting, kan man også lægge spotprisen på el ind som et parameter, så man eksempelvis renser vandet, når prisen er lav.«

Oplagt eksportmulighed

Lykkes projektet, ser han en eksportsucces tegne sig.

»De danske forsyninger er i forvejen meget effektive. Så andre steder i verden vil potentalet for besparelser være endnu større,« vurderer han.

Men først skal bekymringerne i Aarhus gøres til skamme.