Recogida inteligente de agua de lluvia

Descripción

Hay pruebas claras de que ya se usaban técnicas para recoger agua de lluvia hace casi 4000 años. Sin embargo, el concepto de recogida de agua de lluvia podría remontarse a hace casi 6000 años en la antigua China (Che-Ani et al., 2009). Está claro que la recogida de agua de lluvia ha formado parte de la historia y la identidad de la humanidad. Con la modernización y la urbanización masiva, la recogida de agua de lluvia se ha convertido ahora en parte de la identidad de la ciudad. Para aumentar la eficiencia, se está introduciendo el concepto de «recogida inteligente de agua de lluvia» en las principales ciudades. La recogida inteligente de agua de lluvia se caracteriza por la recopilación de datos en tiempo real a través de sensores situados en las fuentes de agua, las fases de recogida, las fases de almacenamiento y las fases de aplicación (Behdazian et al., 2018). Los datos se recopilan en una unidad centralizada de recogida de datos, donde se supervisan y procesan. Los datos procesados se utilizan luego para tomar decisiones y adaptarse a circunstancias específicas.

Los sistemas inteligentes de recogida de agua de lluvia, mediante métodos automatizados, pueden liberar aguas pluviales antes de que llueva para aumentar los niveles de retención de agua (Behdazian et al., 2018). El objetivo principal de los sistemas de recogida de agua de lluvia es recoger y almacenar el agua de lluvia durante los episodios de precipitación para usarla en aplicaciones no potables (Pradhan y Sahoo, 2019). La parte «inteligente» de este concepto consiste en el desarrollo de dispositivos comunicantes integrados en el sistema general (Xu et al., 2020). El sistema utiliza sensores de bajo coste combinados con tecnologías de comunicación innovadoras. Este enfoque tecnológico abre varias posibilidades nuevas para la gestión de la infraestructura hídrica urbana en el marco de una ciudad inteligente. El rendimiento del sistema depende en gran medida de la calidad de la previsión meteorológica y está estrechamente relacionado con ella. La cantidad de precipitación y los patrones de lluvia se integran en la estrategia de control para determinar, respectivamente, el volumen de descarga y el momento de cierre (Pradhan y Sahoo, 2019).

Modelo de valor

Contexto de la ciudad

La creciente urbanización actual exige más infraestructuras y más recursos; esto genera un desequilibrio entre la demanda y la oferta. Por eso, gestionar los recursos y las infraestructuras (por ejemplo, el suministro de agua) en zonas urbanas y rurales se convierte en un reto para los urbanistas y las administraciones locales. Aunque se han desarrollado soluciones innovadoras para abordar algunos de estos retos, todavía hay cuestiones que no se han resuelto. Por ejemplo, la mayoría de las ciudades muy urbanizadas están al borde de una grave escasez de agua, que podría agravarse en un futuro próximo. Sin embargo, en los últimos años, los avances tecnológicos han abierto nuevas oportunidades para que las ciudades gestionen el suministro y la retención de agua mediante la adaptación de métodos inteligentes de recogida de agua de lluvia en sus sistemas de gestión hídrica. Según Judeh et al. (2022), las fases más comunes de la recogida inteligente de agua de lluvia en el contexto urbano son las siguientes:

1. Fase de recogida: En esta fase, se recoge toda la escorrentía generada, ya sea desde los tejados o de la superficie.
2. Fase de almacenamiento: La escorrentía recogida se almacena en depósitos (para cada hogar) y estanques (construidos en un lugar adecuado dentro o cerca de la cuenca urbana). El exceso de agua que supere el límite de almacenamiento se desvía hacia cursos naturales a través del sistema de drenaje o se canaliza por zonas de bajo impacto para favorecer la recarga de las aguas subterráneas.
3. Fase de aplicación: En esta fase, el agua almacenada se puede utilizar para usos potables y no potables, como el consumo doméstico, la industria, la jardinería, el paisajismo, etc. La reutilización del agua de lluvia en las cuencas urbanas reduce la demanda de agua, la cantidad de escorrentía superficial, las inundaciones y los contaminantes derivados de las aguas pluviales.

Los datos se recopilarán en cada etapa de la recogida de agua de lluvia y se enviarán a una unidad centralizada de almacenamiento de datos, donde se guardarán todos los datos recopilados. A partir de ahí, estos datos se utilizarán en dos categorías diferentes para el seguimiento:

• Almacenamiento frente a consumo y entrada frente a salida
• Entrada frente a salida y recarga de aguas subterráneas.

Estos datos monitorizados se pueden procesar en la unidad de procesamiento para un análisis más detallado y usarse para obtener resultados significativos. A continuación, se puede tomar una decisión para la planificación futura teniendo en cuenta la variación de la demanda y la oferta a lo largo del tiempo. El cambio climático y el crecimiento demográfico deben tenerse en cuenta a la hora de elaborar estrategias a largo plazo.

Factores de apoyo

1. Implantar una infraestructura de TIC que facilite el proceso, como contadores inteligentes y sensores, en los puntos de recogida de agua de lluvia, tanto los ya existentes como los nuevos
2. Fomentar la estandarización y los protocolos de comunicación comunes e interoperables para la coordinación entre los operadores de los sistemas
3. Introducir normativas que obliguen a instalar contadores inteligentes e infraestructura de red inteligente
4. Establecer normas para la recogida y la gestión de los datos
5. Introducir más puntos de recogida de agua de lluvia para lograr un sistema inteligente más completo y eficiente

Iniciativas gubernamentales

• En las ciudades europeas, la implantación de sistemas inteligentes de gestión del agua a nivel local cuenta con el apoyo de numerosas iniciativas tanto a nivel europeo como nacional. Los proyectos centrados en las redes inteligentes, la eficiencia energética, la gestión inteligente de redes y la gestión del agua se benefician de oportunidades de financiación tanto nacionales como europeas.
• A nivel europeo, las iniciativas y la investigación sobre «Sistemas de agua más inteligentes» —la categoría en la que se enmarca la recogida inteligente de agua de lluvia— se financian a través de la subvención «Synergy Grant» del Consejo Europeo de Investigación. Esta subvención destinó un total de 11 millones de dólares a la investigación sobre sistemas de agua inteligentes.
• Teniendo en cuenta que el sistema de recogida inteligente de agua de lluvia reduce la probabilidad de que se produzcan desastres naturales (sequías e inundaciones), el sistema también se beneficia de las oportunidades de financiación para la gestión del riesgo de desastres dentro de la política de cohesión de la UE.

Mapeo de las partes interesadas

Potencial del mercado

El mercado de la recogida inteligente de agua de lluvia superó los 296 millones de dólares en 2021 y crecerá a una tasa anual del 4 % entre 2021 y 2027 (Oberarscher et al., 2019). La creciente escasez de agua, unida al aumento de la población en todo el mundo, impulsará la demanda del mercado. Es probable que el creciente consumo de agua en la agricultura también impulse la expansión del mercado de la recogida inteligente de agua de lluvia. Se prevé que el mercado de la recogida inteligente de agua de lluvia alcance los 328 millones de dólares estadounidenses en 2027.

Los gobiernos de distintos países han empezado a aplicar políticas de recogida de agua de lluvia (RWH) para fomentar la conservación del agua. Algunos países, como EE. UU. y Australia, han hecho obligatorio que las nuevas construcciones incluyan sistemas inteligentes de recogida de agua de lluvia (Pradhan y Sahoo, 2019).

Entre los principales actores del mercado se encuentran GRAF Group, Kingspan Group, Heritage Tanks, Watts Water Technologies, Inc., Innovative Water Solutions LLC, Stormsaver, Water Field Technologies Pvt. Ltd., HarvestRain, WISY AG, D&D Ecotech Services, Rainharvesting Systems Ltd. y Climate, Inc. Estas empresas se centran constantemente en ampliar su cartera de productos y ofrecer soluciones innovadoras.

Dependiendo de la escala de aplicación, los clientes varían. Sin embargo, son principalmente las ciudades y las regiones las que están invirtiendo en sistemas inteligentes de recogida de agua de lluvia.

Estructura de costes

Modelos operativos