デジタルツインが変革する、世界の水管理

洪水は、今や世界で最も一般的な自然災害です。洪水が発生しやすい地域とそうでない地域がある一方、豪雨や干ばつなどの異常気象や、2050年までに人口の増加によって25%以上多くの水が必要となり、グローバルな水資源は逼迫。世界人口の半数近くがすでに水不足に直面しており、2030年までに淡水が40%不足すると予測されています。一方、世界では飲料水の約30%が流通過程で失われています。

効率的な水管理ソリューションが緊急に求められる中、デジタルツインがその一助となるかもしれません。

今日すでに行われている水系管理方法の再構築に役立つリアルタイムのデータと洞察の継続的フローである「デジタル・カレント」を作成することにより、デジタルツインは、水の保護に有用となるかもしれません。

デジタルツインとは、リアルワールドの物体やシステムを仮想的に表現したものです。さまざまなシナリオや仮想的な条件下に置くことにより、コストのかかる物理的なテストを行うことなく、戦略的で正確なデータ主導の意思決定をリアルタイムで行うことができます。これにより、過去、現在、未来のシナリオに関する貴重な洞察が得られるのです。

例えば、都市の河川とその周辺の建造環境のデジタルツインがあれば、地方自治体は水温、水位、流量の変化をシミュレートし、洪水リスクをよりよく理解し、より効率的でサステナブルな水管理を確保するための最適な対策を開発することができます。

デジタルツインは、災害対応に不可欠なツールであるばかりではありません。未来の水供給をデザインするための柱となるテクノロジーなのです。

「デジタルツインのような先進的なデジタル・ソリューションは、複雑な課題を解きほぐし、水利用や配水などの複雑なシステムをよりよく理解し、最適化するためのツールを、事業者、利用者、協力者に提供することができます」

―ケンブリッジ大学サステナビリティ・リーダーシップ研究所、最高イノベーション責任者、ジェームズ・コール氏

中国の廬山給水公司は、デジタルツインによって時代遅れの水道システムを再生させ、こうした流れを先導しています。このシステムは毎日25,000トンの水を、ユネスコの世界遺産に登録されている廬山国立公園内の避暑地、牯嶺（クーリン）に供給しています。

オーバーホールを行うにあたり、1980年代に建設されたクーリンの建造物は、現在の環境保護・開発基準を満たすことに加え、この風光明媚なランドマークを後世に残すことが課題となっていました。

他のデジタルアップグレードに続いて廬山給水公司は、シミュレーションソフトウェアを導入し、水道のデジタルツインを作成。このデジタルツインは、効率レベルを分析し、実世界で適用する前に、最適化の可能性をリアルタイムで解析します。デジタルで改善点を特定することにより、コストと運用の中断を最小限に抑えながら、成功の可能性を最大限に引き出すのです。これらの技術革新により、水のロスが大幅に削減され、地域の象徴的な景観の環境保全に貢献し、将来の世代のために保護することができます。

廬山給水公司の成功は、デジタルツイン・テクノロジーが地域規模で効率性を高めることができる一例となりました。同時に、都市化率の急上昇に伴い、スケーラブルな水管理ソリューションの必要性はますます高まっています。地域レベルでも世界レベルでも、より広範な水管理という課題に取り組むためには、セクターを超えた協力が必要です。

ベルリン工科大学（TU）は、試験施設「ウォーター4.0」にポンプステーションのデジタルツインを作成することにより、コラボレーションの先駆者となっています。ポンプ場は、水や下水を移動するために設計されており、運河の水位や水の供給を維持し、下水や洪水を管理する上で重要な役割を果たしています。

同大学のデジタル・ポンプステーションは、物理的なポンプステーションの設計、運転、メンテナンスに関する重要なデータを統合しています。自律分散システムにより、デジタルツインは、ポンプの詰まりなどを検出することも、詰まる前に取り除くこともできます。このデジタルツインは、単純なデモンストレーション・プラントではなく、高度な制御装置、センサー、アクチュエーターを備えた、完全に機能する小規模な産業プラントをベースにしています。同大学では、このデジタルツインをバーチャル・イノベーションのテスト環境として使用しており、日々、新たな最適化コンセプトやスケーリングソリューションが開発・テストされ、水管理イノベーションの限界に挑戦しています。

廬山の水道とTUのデジタル・ポンプステーションは、水管理におけるデジタルツインの変革の可能性を証明しています。メンテナンス時間を最大30%短縮し、メンテナンスコストを最大25%削減するデジタルツイン・テクノロジーは、水管理に有意な影響を与えることができるでしょう。デジタルツインによって得られる洞察は、より大きなスケールでさらに大きな影響をもたらすことができるのです。

デジタルツイン・テクノロジーは、世界で最も貴重な資源を、地域的にも世界的にも、責任を持って効率的かつ持続可能な形で利用するための、スケーラブルかつ革新的なソリューションです。

都市、河川全体、あるいは海洋の水管理であろうと、このデジタルの流れが水管理の未来を牽引します。

近い将来、大都市は配水システムの監視と最適化をデジタルツインに頼るようになり、レジリエンスが高まるだけでなく、コスト効率と持続可能性が向上し、何百万人もの人々に確かな水の供給が保証されるようになるでしょう。

効率的かつ責任ある持続可能な水の利用に必要な先見性を提供し、デジタルによる洞察を提供することにより、水不足の課題を先取りし、世界中の人々がきれいな水を利用できるようになります。

デジタルツインは、私たちの最も重要な資源である水を、今後何世代にもわたって確保するための支えとなるでしょう。