Modell for fremtidig investeringsbehov i Norske VA- nett. Stian Bruaset PhD kandidat NTNU stian.bruaset@ntnu.no (Ansatt i Trondheim kommune)

Transkript

1 Modell for fremtidig investeringsbehov i Norske VA- nett Stian Bruaset PhD kandidat NTNU stian.bruaset@ntnu.no (Ansatt i Trondheim kommune)

2 Agenda Bakgrunn og utfordringer for vannbransjen i Norge Norsk Vann/SINTEF prosjekt Modellene i Norsk Vann/SINTEF prosjekt Doktorgradsarbeidet

3 Bakgrunn De siste årene har det blitt større fokus på tilstand av ledningsnett og anlegg for norsk vann- og avløpssektor. State of the Nation rapport i Ny State of the Nation rapport i Norsk Vann B17 rapport: Investeringsbehov i vann- og avløpssektoren Svakheter ved metodene anvendt i disse rapportene: Svært røffe fremgangsmåter Forenklinger Tallene er basert på store usikkerheter. Norsk Vann ønsket å gå videre med et oppfølgingsprosjekt til B17 rapporten: utvikle og forbedre beregningsmodeller for framtidig investeringsbehov.

4 Bakgrunn State of the Nation rapporten 2015: etterslep av vedlikehold på infrastruktur: beregning av oppgraderingsbehov

5 Utfordringer for dagens og fremtidens Vannbransje drivere for å investere i VA- anlegg Forfall av VA- anlegg truer tjenestetilbudet dersom en ikke er i forkant med planleggingen. Store oppgraderingsbehov (State of the Nation) Klimaendringer gir store utfordringer både for vann og avløp Alt dette Utbygging bygger av opp annen under infrastruktur behovet (veg, for effektivisert bane, bydeler) og optimalisert bruk av de Endrede tilgjengelige myndighetspålagte ressurser også krav. for (f.eks investeringer Vannforskriften) Sterkere søkelys på bærekraft, redusert energibruk og ressurs gjenvinning Infrastrukturene blir stadig mer komplekse. (f.eks mer og mer bruk av IKT og Smart nett?) Demografiske endringer. (eks. Oslo øker med innen 2030) Samfunnets økte krav til VA- systemene - kritisk infrastruktur (24/7) Behov for innovasjon og nytenkning 5

6 Vi går en usikker framtid i møte hvordan kan vi best mulig forberede oss? Hvordan vil endringer i klima, urbanisering, trender i samfunnet og andre drivere påvirke ledningsnettene og øke behovet for å optimalisere planleggingen av fornyelse? Rif- direktør Liv Kari Hansteen: «kommunenes største utfordring i årene som kommer; hvordan fornye et skrantende vann- og avløpsnett.» (TU artikkel) Steg 1: få oversikt over behovet

7 Med alt dette i tankene: - Hva er det riktige årlige fornyelsesbehovet/investeringsbehovet? - Hvordan varierer fornyelsesbehovet over tid? 1,2 %? Hvor høyt skal man hoppe? 7

8 SINTEF/Norsk Vann prosjekt

9 Konsept: Bruk av LTP og DMM (Metabolisme modell) for å beregne framtidig investeringsbehov LTP: modell for beregning av fornyelses- og investeringsbehov. Modell for å beregne investeringsbehov kan vurdere ulike strategier Input til DMM: Strategier: Fornyelses- og investeringsbehov Framtidige scenarier for: - Klima - Befolkningsutvikling - Økonomiske og politiske scenarier - Andre aspekter DMM: evaluering av ulike strategier/tiltak Modell for å evaluere bærekraften til ulike tiltak verktøy til hjelp for å ta de riktige beslutninger

10 Datagrunnlag en utfordring på nasjonalt nivå Datagrunnlag for vannledninger fra tre kilder: KOSTRA, VREG, GeminiVA For avløpsledninger er det mulig å få datagrunnlag fra KOSTRA og GeminiVA (ikke Vreg) Konklusjon datagrunnlag: for lite og manglende data på nasjonalt nivå for å kunne si noe om investeringsbehov. 10

11 Data på nasjonalt nivå: VASS som inspirasjon? VASS: Svenskt Vatten sin metode for innsamling av data Automatisk overføring/opplasting av data fra vannverkene til VASS databasen. Større andel data enn i KOSTRA/VREG. Data er oppdatert, direkte opplasting, må ikke fylle inn manuelt. Direkte opplasting fra Gemini VA aktuelt i Norge? 11

12 Svenskt Vatten fornyelsesbehov på nasjonalt nivå Beregnet ved hjelp av programvaren LTP Basert på VASS data Akkumulert investeringsbehov for ulike grupper av ledninger for de neste 100 år i Sverige 12

13 Modeller for beregning av investeringsbehov

14 LTP for beregning av langtids fornyelsesbehov av ledningsnett LTP = Long Term Planning Strategisk verktøy, overordnet nivå.

15 LTP = Long Term Planning Baserer seg på at man lager grupper av ledninger med likt overlevesesmønster Antar tilpasset levetider for hver gruppe På engelsk kaller man modelltype for cohort survival model Er vel anvendt metode i Europa og USA for beregning av framtidig investeringsnivå Gruppeinndeling og valg av parametere for levetid bestemmes i samarbeid med kommuner/brukere LTP rehabiliteringsplan kan inkludere økonomiske vurderinger av ulike rehabiliterings- strategier (investeringsbehov). 15

16 LTP databehov og anvendelse LTP - nødvendig input data for ledninger: Material Lengde Anleggsår (Brudd data, tilstoppinger etc. bør brukes når man konstruerer ledningsgrupper) Anvendelse av LTP: Drikkevannsnett og avløpsnett Små og store nett (små og store kommuner) Kan brukes lokalt (kommuner) og nasjonalt størrelse ingen begrensning 16

17 Inndeling av ledningene i grupper Grupper av samme type material, produksjonsnormeller sviktrate, eksempler: Plastledninger før og etter 1980 (forskjellig produksjonsnormog dermed kvalitet) Asbestsementledninger små og store diametere Støpejernsledningeri områder med leire (mye korrosjon)... 17

18 Inndeling av grupper - eksempel Gruppenr Navn Materialkode 1 AAS1 AAS tom 150 mm 2 AAS2 AAS > 150 mm 3 SJG1 SJG tom 100 mm 4 SJG2 SJG > 100 tom 150 mm 5 SJG3 SJG > 150 mm 6 SJK1 SJK tom 150 mm 7 SJK2 SJK > 150 mm 8 PVC1 PVC tom PVC2 PVC etter PE PE ledninger 11 REST Ukjent, MCU, MGA, MST, RDEL, REM, GUP og RSM 18

19 Validering av gruppeinndeling Drikkevannsledninger: Bruddstatistikk: Sammenligne bruddstatistikk basert på anleggsperioder Sammenligne bruddstatistikk basert på små og store diametere Avløpsledninger Driftsforstyrrelser Videoinspeksjon materialer og tilstand 19

20 Bruddstatistikk for SJK basert på anleggsår for ledningene kan brukes til å validere bruk av ledningsgrupper i LTP SJK gruppe 1 Endring i produksjonsstandard (indre korrosjonsbeskyttelse) SJK gruppe 2 20

21 Levetider for gruppene (overlevelsesfunksjoner): pessimistisk optimistisk i antall år Ingen rehabilitering Gjennomsnittlig forventet levetid De mest bestandige ledninger Gruppe 100 % 50 % 10 % PE PVC PVC REST SJG SJG SJG SJK SJK AAS AAS

22 22 Overlevelsesfunksjoner (LTP beregner medium prognose basert på pessimistisk og optimistisk forventet levetid)

23 Rehabilitering - Pris Eksempel på enhetspriser: Rehabilitering/renovering/NO- DIG: 5000 kr/m Andel som belastes vannledningen, felles grøft med avløp: 6000 kr/m Utskiftning med grøft der det kun er vannledning: kr/m Metode Navn Andel (%) Enhetskostnad Navn i figurer 1 Rehabilitering (no-dig) kr/m REHAB 2 Graving i grøft med avløp kr/m Graving m/avløp 3 Graving i grøft med kun vannledning kr/m Graving u/avløp 23

24 Resultater LTP

25 Framtidig rehabiliteringsbehov km/år akkumulert for alle ledningsgrupper Fornyelsesbehov lengde [km] BA1 BA2 BM1 BM2 BM3 BM4 DIV LER P-R BM BM Totalt fornyelsesbehov [km] : BM I USA kalles disse for «Nessie curves» på grunn av likheten til Loch Ness monsteret. - Det framtidige Investeringsbehovet tar ofte denne formen grunnet noe man kaller det «demografiske ekko» av fortiden 25

26 Demografisk ekko = ledningenes historie 12.0 BA1 BA2 Totalt fornyelsesbehov [km] : BM1 Fornyelsesbehov lengde [km] BM1 BM2 BM3 BM4 DIV LER P-R BM2 Et økt fornyelsesbehov som er et demografisk ekko av en massiv utbyggingsperiode etter andre verdenskrig BM3

27 Framtidig behov for rehabilitering i % av nettets lengde (fornyelsesraten varierer over tid) Pessimistisk antatt levetid Optimistisk antatt levetid 27

28 Framtidig nødvendig investeringsbehov (varierer over tid) 28

29 Bærekraft

30 Norsk Vann rapport Bærekraft som ny strategisk plattform for norsk vannbransje Modell for framtidig investeringsbehov bør knyttes opp mot denne plattformen

31 Bærekraft

32 DMM modell (bærekraft modell) Dynamisk Metabolisme Modell Beslutningsstøtte verktøy Verktøyet ble testet i EU prosjektet TRUST Verktøy for de kommuner som ønsker å vurdere bærekraften til ulike løsninger og få hjelp til å velge riktige løsninger for framtiden 2040 "TRANSITION to the URBAN WATER SERVICES OF TOMORROW"

33 Metabolisme modell: analyse av materialflyt Input: mat, drikke System: menneskekropp Avfall/utslipp I systemet skjer det en prosess, en metabolisme. Prosessen tar opp og anvender input for å levere en tjeneste. I denne prosessen produserer systemet avfall og utslipp til omgivelsene. Disse utslippene kan kvantifiseres og man kan vurdere effekten av de. Disse sier noe om bærekraften til systemet Input: vann, kjemikalier, strøm/energi System: VA- ledningsnettet Avfall/utslipp: CO2 utslipp, avløpsvann etc. Levering av tjeneste: funksjon av kropp og hjerne Levering av tjeneste: rent vann, frakte vekk avløpsvann

34 Prosess for å måle bærekraften (i DMM) 1. Scenarier ulike beskrivelse av hvordan framtiden kan se ut (mhp klima, befolkning, politikk, økonomi, krav til VA- tjenester etc.) 2. Tiltak/Strategier strategier og konkrete tiltak for å løse de framtidige problemene 3. Indikatorer måler effekten av tiltakene for de ulike fremtidige scenarier Indikatorer vil hjelpe sluttbrukeren å velge riktige (de mest bærekraftige) tiltakene for å løse framtidens (og nåværende) problemer i VA- systemet. Eks. på indikatorer (disse måles over tid): - drift og vedlikeholdsutgifter per innbygger - lekkasjeprosent

35 Beregning av investeringsbehov med mulighet for å velge de mest bærekraftige løsninger LTP: modell for beregning av fornyelses- og investeringsbehov. Input til DMM: Strategier: Fornyelses- og investeringsbehov DMM: vurderer bærekraften av ulike strategier for investering hvor man tar hensyn til framtidige scenarier Framtidige scenarier for: - Klima - Befolkningsutvikling - Økonomiske og politiske scenarier - Andre aspekter

36 Doktorgradsarbeidet Emne: Framtidig investeringsbehov i norske VA- nett

37 Bakgrunn Ønske om en PhD for å styrke VA- utdanningen (bidrar i undervinsingen på NTNU og div. Høgskoler) Norsk Vann og VASK gikk sammen om å finansiere en PhD (som også er finansiert av Forskningsrådet) Offentlig PhD - ny ordning hvor det offentlige kan søke om penger til doktorgradsstipend

38 Emne Framtidig investeringsbehov i norske VA- nett Tar utgangspunkt i de samme modellene, men undersøker andre muligheter Tre ting som peker seg ut som viktige: Datainnhenting Forbedring av levetidskurver (redusere usikkerhet) for grupper av ledninger Beskrivelse av ulike scenarier for framtiden (eks.: kan vi kvantifisere effekten av klimaendringer på ledningers levetid?)

39 Redusere usikkerhet i levetidsfunksjoner

40 Asbest sementledninger anvendte levetidskurver og kurve for nedlagte AAS ledninger % survival of pipe cohort Survival function for asbestos cement pipes Age in years Pessimistic lifetime Optimistic lifetime % of standard deviation Survival curve of real AAS (discontinued) pipes Med data for alder på nedlagte ledninger kan vi skape begynnelsen for hver enkelt ledningsgruppe og «kalibrere» denne delen av kurven Man må være obs på (og ta høyde for) at ledninger ofte blir skiftet ut før de når sin fysiske «levetid», blant annet på grunn av utskiftning av annen ifrastruktur (avløp/vann ledning, vei, EL etc.) eller områdevis sanering.

41 Har du innspill? Gjerne send meg mail eller ring: