泵，水务部门的动力中心。 

泵是任何水务运营的重要组成部分，用于将大量的水从一个点输送到另一个点，同时也是令人难以置信的电力密集型，需要高能源消耗来履行其职责。五年前，零排放路线图是公用事业和企业的首要任务，而目前的地缘政治局势导致能源价格明显上涨，泵的创新为减少能源费用提供了一个快速的解决方案。水泵能否成为能源危机中的英雄？在我们最新的技术探索中，Aquatech Online对其进行了考察。

水资源的巨大能源问题

提供水和废水处理服务是非常密集的能源。根据国际能源署（IEA）的数据，该行业在2020年消耗了978太瓦时（terawatt hour）的能源。到2030年，IEA预测这可能上升到1,252太瓦时，到2040年将达到1,473太瓦时。在美国，总体而言，饮用水和污水处理系统占美国能源使用的大约2%，根据美国环境保护局的数据，每年增加超过4500万吨的温室气体。国际能源署的一份独立报告发现，水务部门消耗了全球能源总量的4%，这一数字预计在未来25年将翻一番。根据Statista的数据，在这4%中，42%的能源被供水网络所消耗，26%被海水淡化和水再利用技术所消耗，14%被废水处理厂所消耗，13%被用于水分配，5%被用于水传输。所有这些部门都有什么共同点？它们都使用泵。很多很多的泵。

一台泵使用多少能源？

世界上有4%的能源被水务部门使用，那么泵要对多少能源负责？这是一个棘手的问题，需要考虑到多种变量。例如，抽取地表水比抽取地下水所需的能源更少。同样，长距离抽水所需的能量也会比短距离的大。抽水的其他变量包括地形（影响地下水补给）、气候、季节性温度和降雨。抽水的地方也起着关键作用。例如，在加州，该州19%的电力消耗是用于抽水、处理、收集和排放水和废水。在饮用水厂，抽水所需的电机可能占该厂总能耗的80%之多。同样，在污水处理厂，泵和固体处理占据了能源消耗的首要位置。然而，一年前，公用事业和企业还乐于接受泵是能源密集型必需品的事实，而俄罗斯对乌克兰的入侵只会给能源供应带来更大压力，导致能源价格飙升。

地缘政治的压力

当俄罗斯入侵乌克兰时，全世界的能源价格飙升，根据开放政府的数据，连续五个月达到20%的增长。英国《卫报》报道说，俄罗斯近一年前入侵乌克兰，使英国能源供应商在正常年份花费100亿至200亿英镑的基础上，又增加了500亿至600亿英镑。特定能源公司欧洲、中东和非洲业务发展副总裁Matt Rolls在接受Aquatech Online采访时说： "我们注意到英国一直在推动净零排放的路线图，但泵并不总是在他们的议程中占据首位。然而，在过去的六个月里，随着能源价格的飙升，公司正在寻找减少这些不断攀升的成本的快速赢家。"因此，许多公司正在寻找削减能源成本和增加储蓄的方法，而减少泵的能源消耗的创新可以发挥作用。 

但是，泵的最新创新是什么，谁是主要参与者？

特定能源公司（Specific Energy）

来源： Specific Energy

Specific Energy并不制造泵，他们已经建立了使泵以最佳速度运行以获得最大能源效率的技术。创建于2010年的Specific Energy，是在有人打电话需要某种不存在的东西时成立的。当时，公司创始人Perry Steger接到一个水务公司经理的电话，询问他们的泵的最佳运行速度是什么，以及只要达到所需的水流量，这是否重要。简而言之这确实很重要。Steger四处寻找能够解决这个问题的产品，但市场上没有这样的产品，因此Specific Energy的诞生就是为了解决这个问题。 罗尔斯说："我们的第一次部署是在2011年，现在我们已经安装了大约180台设备，在现场的运行时间已经超过300万小时。其解决方案被称为动态泵优化器，包括一个可以加装到任何水或污水泵系统的小盒子，它实时收集和处理网络上的所有数据。''

Specific Energy为其客户平均节省了14.7%的能源。从本质上讲，硬件是一台小型工业计算机，大约有一副扑克牌那么大，可以监控从传感器、阀门、水箱，当然还有泵的一切。它在边缘解决了数以百万计的非线性方程，并将信息反馈到一个仪表板上，使操作人员能够准确地看到他们的泵和系统是如何运行的，并调整确保正确的操作和实现最大的能源效率。

"我们建立了一个基于物理学的模型，即整个泵系统的数字孪生模型，利用现有的工厂数据，我们建立了这个数字孪生模型，因此我们能够将建模条件与实际条件进行比较，并利用这种洞察力来了解泵的上游和下游发生了什么，"罗尔斯说。"这些是影响泵系统效率的东西，特别是与能源消耗有关的东西。他补充说："如果你的吸水侧条件或排水侧条件发生了一些变化，这可能会影响到电力消耗和运行的弹性。

Specific Energy表示，它为客户平均节省了14.7%的能源，一些客户的能源节省率高达44%。"水的输送和运输是最高的能源消耗之一。因此，能够在那里提高能源效率，对他们的整体能源状况有相当大的影响"。

丹佛斯（Danfoss）

来源： 丹佛斯

丹麦工程公司丹佛斯在能源效率方面已经有很长时间了。该公司的创新主管Georg Herborg Enevoldsen认为，改变对部署智能泵的态度是可以找到下一个节能水平的地方。他告诉Aquatech Online： "从泵的角度来说，我们正在寻求进入下一个高原。我们正在追逐，我们的最佳能源效率是90-92%，但我们相信我们可以达到93%、94%，甚至95%"。丹佛斯开发了一系列高压泵，这是其快速增长的部门之一，看到其技术在从反渗透到燃气轮机，到清洁和加湿以及消防等不同市场中的发展。

APP 30、38、65和78是该公司的旗舰能效泵。 

APP 78的最大流量为345 gpm，可以在最大1500转/分钟的速度下运行。 "有可能提高这些产品的能效，但关键是不要把它们逼得太紧。”

"假设你驾驶你的汽车，你的速度是120英里/小时，你不会得到好的里程。如果你把速度降到40英里/小时，你就会得到更好的效率，泵也是一样，如果你不把泵运行得太接近上限，那么你就会得到90-92%的效率数字，"Enevoldsen告诉Aquatech Online。 

Enevoldsen认为这种心态在该行业越来越普遍。"我们得到的工厂主管说，"我不关心我花了多少能源，我关心我必须为它支付多少钱"。工厂正在改变他们的运作方式，转向可变能源模式"。

"在有风的日子里，能源的价格会很低，所以你生产更多的水。当没有风的时候，那么你就可以按兵不动，因为你的生产计划已经提前了。

"从工厂的角度来看，你可以获得巨大的利益，因为你可以以较低的成本进行生产。"

赛尔姆公司（Xylem）

来源：Xylem

全球水务巨头Xylem最近庆祝其Flygt泵的产量达到500万台。Flygt Concertor是一种内置智能的潜水污水泵，于2016年推出，此后解决了世界各地污水系统的堵塞问题。其用户可调整的性能和自我监测的防堵塞对策使其适用于各种应用和废水中的大量固体。Flygt Concertor泵是Xylem公司的旗舰泵之一，也是首批集成数字智能的污水泵系统之一。它使用一种算法来扫描系统的每个泵循环，并找到最有效的工作点，确保泵尽可能地使用最少的电力。除了节省高达70%的能源外，泵的磨损也更少，以降低生命周期成本。"升级后的站点每年的能耗也减少了40%千瓦"。

最近，苏格兰水务公司进行了一次使用Flygt Concertor的试验。Xylem的Flygt Concertor全球产品经理Jessy Parmar在接受Aquatech Online采访时说： "苏格兰的公用事业公司负责为540万人服务的3万多英里的管道，希望最大限度地减少呼救，提高复原力，并降低运营成本，作为其承诺在2045年前实现碳中和的一部分。”"Flygt Concertor帮助他们提高了资产的可靠性，减少了56小时/月的清洁和监测，只需每月检查两次，并减少了99.8%的现场访问。升级后的站点每年还减少了高达40%的能源消耗"。Flygt Concertor的集成控制功能最近被Xylem的新控制解决方案Xylem Nexicon所更新。它预设了泵站特有的所有逻辑，内置了污水池清洗、管道清洗和运行分析--也可以通过Codesys进行定制，以满足客户的确切需求。再加上在同一个泵站中使用传统泵和Concertor泵的能力，Xylem Nexicon的更新允许更大的泵站灵活性，并准备好迎接未来的需求和挑战，并始终保持最新的网络安全保护。

格兰富（Grundfos）

来源：格兰富

作为世界上最大的水泵制造商之一，格兰富已经开发了其iSolution--一个由智能泵系统和水技术组成的系统，它超越了单个组件，优化了整个系统。iSolution由智能泵、云连接和数字服务组成，可实现实时监控、远程控制、故障预测和系统优化。今年，格兰富帮助英国软饮料制造商Britvic降低能源成本，这要归功于其泵。Britvic需要一个解决方案，能够以适当的压力输送不同数量的水，并通过远程访问降低能源成本和现场的碳足迹。格兰富安装了其多级CRE 95泵，该泵采用三相、风扇冷却、永磁、同步电机运行。它具有两个专用的数字输入，能够运行最大3557rpm，最大流量为146立方米/小时。该泵与格兰富加药和消毒系统的安装为Britvic节省了45%的能源成本。

格兰富最近声称，将其估计的2亿台旧泵更换为更新、更高效的型号，每年可为世界节省约53.5TWh的能源。格兰富国内建筑服务部首席执行官Morten Bach Jensen说： "我们必须紧急从源头上解决能源问题，提高效率，以便我们能够管理需求并缓解供应中断的情况。"用更新、更高效的型号替换旧的循环泵，是你能以具有成本效益的方式提高能源效率的首要方式。"

泵的下一步是什么？

泵可能是能源危机的无名英雄，它们的下一步是什么？

罗尔斯认为："技术本身将不断发展，"他说。"为用户提供可视性，提供弹性和能源效率的提高，这将始终是一个驱动力。但如何部署，我想将会略有不同。

"公用事业部门不希望有多个仪表盘；一个用于他们的泵，一个用于他们的处理厂，一个用于他们的分配网络，等等，他们希望有一个一站式的商店，所有的东西都在那里。

"我认为数字技术的魅力不仅在于Specific Energy，而且在于我们目前正在努力与其他技术供应商和其他平台供应商合作，以提供泵和系统的实时分析，作为解决客户挑战的整体解决方案的一个组成部分。

在谈到丹佛斯未来五年的计划时，赫伯格说： "就我们的路线图而言，相当长一段时间以来，我们一直专注于努力使我们的泵产生的价值最大化。使泵能够提供尽可能多的流量，使它们能够提供更高的压力，使它们采用更耐腐蚀的材料，使它们专门用于海上石油和天然气，在那里它们需要特殊的材料证书。”

"在过去的十年里，我们一直在挤压能源效率的差距，达到90-92%，现在我们正在寻找最后的几个百分点藏在哪里。我们相信有更大范围的泵技术，在哪里能源效率保持高，以及如何利用这一点。"