Tích hợp công nghệ AI trong quản lý tài nguyên nước

Tiếp cận AI trong quản lý tài nguyên nước đô thị

Đối với công tác quản lý tài nguyên nước, công nghệ AI đóng vai trò hỗ trợ nhiều hoạt động như giám sát và cảnh báo, quản lý vận hành, dự báo và tối ưu hóa tài nguyên.

Để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước, đảm bảo an ninh nguồn nước và bảo vệ môi trường, ứng dụng mô hình AI trong quản lý tài nguyên nước đô thị đang ngày càng trở nên phổ biến. Mô hình công nghệ AI cải thiện hiệu quả sử dụng nước bằng cách chuyển đổi thông tin thành quy trình gọn gàng hơn, cải thiện việc ra quyết định dựa trên dữ liệu. Tiêu biểu như ứng dụng công nghệ học máy (Machine Learning) vào công tác dự đoán, kiểm soát và tối ưu hóa trong các hoạt động quản lý tài nguyên nước.

Một đề xuất gần đây liên quan đến quy hoạch tài nguyên nước tự động thông minh mang tên AIDWRP. AIDWRP là tập hợp con của AI được phát triển để quản lý dữ liệu bền vững ở các khu vực thành thị. AIDWRP được sử dụng trong việc cung cấp nước nhằm tăng hiệu suất tổng thể của các hoạt động cơ sở hạ tầng nước như kiểm soát và sửa chữa tài sản, bảo tồn năng lượng và giảm lượng khí thải carbon, từ đó nâng cao chất lượng và tối ưu chi phí cho người dân về dịch vụ nước được cung cấp tại các địa phương.

Sản xuất nước bằng các nguồn năng lượng tái tạo

Trong Tuần lễ Nước thế giới 2023 tổ chức tại Stockholm (Thụy Điển), ông Csaba Korosi, Chủ tịch Đại hội đồng Liên hợp quốc nhấn mạnh vai trò của nền tảng công nghệ số trong quản trị tài nguyên nước, đặc biệt trong mối quan hệ giữa công nghệ, các nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, năng lượng gió) và sản phẩm năng lượng tiêu dùng (điện, nước).

Nhiều quốc gia phát triển đang triển khai các hệ thống công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời trong sản xuất nước sạch. Có thể kể đến một số công nghệ như phân tích sự truyền năng lượng của quá trình bay hơi và ngưng tụ do chuyển đổi nhiệt mặt trời gây ra nhằm cải thiện tốc độ bay hơi qua hệ thống công nghệ khử muối giao diện nhiệt mặt trời (STID), công nghệ khử mặn nước biển hoặc nước mặn từ 2 hệ thống khử muối bằng màng nhiệt mặt trời (STMD) và khử muối điện hóa bằng năng lượng mặt trời (SED), hay công nghệ thu nước khí quyển bằng nhiệt mặt trời (ST-AWH), được xem như giải pháp tạo ra nước sạch trên sa mạc nhờ những tấm pin mặt trời.

Nhìn chung, việc áp dụng công nghệ liên quan đến năng lượng mặt trời trong sản xuất nước đã góp phần tích cực trong việc giải quyết nhu cầu về nước uống hộ gia đình, nước công nghiệp và vệ sinh cá nhân tại nhiều quốc gia.

Sản xuất nước bằng năng lượng mặt trời là quá trình sử dụng năng lượng mặt trời để biến đổi nước biển hoặc nước mặn thành nước ngọt. Ngày nay, để sản xuất nước bằng năng lượng mặt trời, người ta thường dùng phương pháp khử mặn. Đây là phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời để làm bay hơi nước biển, sau đó ngưng tụ hơi nước để thu được nước ngọt; phương pháp này không tạo ra khí thải carbon vì dựa vào ánh sáng mặt trời, thay vì áp suất như các phương pháp khử mặn truyền thống khác.

Tuy nhiên, vì chi phí nghiên cứu chế tạo, chi phí đầu vào và vận hành, bảo trì sản phẩm áp dụng phương pháp khử mặn khá cao, nên chưa được triển khai nhiều trong thực tế, đặc biệt là ở các nước đang phát triển như Việt Nam.

Để giải quyết bài toán trên, xuyên suốt những năm qua, Nhóm Ngân hàng Thế giới là nhà đầu tư lớn nhất vào các dự án phát triển sản xuất nước trên toàn cầu. Trong năm 2023, Ngân hàng Thế giới tiếp tục các chương trình trợ cấp tín dụng cho các dự án hướng đến sản xuất bền vững dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo thông qua việc cung cấp các khoản vay ưu đãi và hỗ trợ nâng cấp kỹ thuật cơ sở hạ tầng nước cho các chính phủ, cải thiện phương thức quản lý và đảm bảo sự tham gia tích cực của cộng đồng trong việc bảo vệ an ninh nguồn nước.

Tại các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, chính sách tài trợ nghiên cứu sản xuất nước bằng năng lượng tái tạo nhận được nhiều khuyến khích từ phía Chính phủ. Trong năm 2023, các kỹ sư và cộng tác viên tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời để biến nước biển thành nước uống. Đây là hệ thống khử muối bằng năng lượng mặt trời mới dựa trên phương pháp khử mặn, làm nóng hệ thống bằng ánh sáng mặt trời tự nhiên. Ước tính, hệ thống này có giá thành và chi phí vận hành rẻ hơn đáng kể so với các thiết bị sản xuất nước sạch trên thị trường.

Nguyễn Hoàng Nam