Des chercheurs du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) du Département de l'Énergie des États-Unis explorent de nouvelles voies de purification de l'eau afin de réduire la consommation d'énergie et les coûts, tout en garantissant la sécurité de l'eau potable. Ce projet, mené en collaboration avec l'Université de Californie à Irvine et d'autres institutions, crée un système de « jumeau numérique » connectant en temps réel un système physique et un système virtuel, mettant à jour les paramètres du système physique au moins une fois par heure pour améliorer les performances et réduire les arrêts pour maintenance. L'Université de Californie à Irvine a développé une usine pilote physique, exploitée par l'Orange County Water District (OCWD), dont les paramètres de fonctionnement sont contrôlés par le jumeau numérique.
Les jumeaux numériques traditionnels reposent sur des simulations physiques détaillées, nécessitant une forte puissance de calcul et de grandes quantités de données d'entraînement, avec des temps de configuration longs. L'ORNL évite ces inconvénients en développant un modèle piloté par les données, utilisant des observations simplifiées des données de flux et des caractéristiques opérationnelles pour prédire la demande d'électricité et minimiser les coûts. Le système de jumeau numérique surveille en continu et à distance le fonctionnement du système physique et les prix de l'énergie, ajustant automatiquement le débit de l'usine pilote pour s'adapter aux fluctuations des tarifs de l'électricité, sans intervention manuelle. Subrata Mukherjee, responsable du projet à l'ORNL, a déclaré : « La technologie du jumeau numérique est de plus en plus utilisée comme plateforme pour tester en toute sécurité l'impact de nouvelles méthodes sur des systèmes complexes. » Il a souligné : « Ce projet associe le jumeau numérique au système physique, leur permettant de se fournir mutuellement un retour d'information continu pendant leur fonctionnement. Cette approche unique aide les propriétaires et les exploitants de services d'eau à prendre des décisions fondées sur les données. »
Cette approche pilotée par les données accélère le déploiement et la réactivité de la technologie, et peut être adaptée à divers systèmes d'eau, des usines de recyclage d'eau potable de l'OCWD aux usines de dessalement d'eau de mer. L'usine pilote, réplique miniature précise des installations de recyclage d'eau potable à grande échelle du fournisseur d'eau régional, a validé le potentiel d'économie d'énergie du jumeau numérique dans les opérations hydrauliques, permettant aux services publics et aux collectivités locales d'économiser de l'argent.