Exklusiv-Interview: Industriewasser 4.0 Die Chemieproduktion wird immer digitaler – und die industrielle Wasserwirtschaft?

Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

Industriewasser ist als Kühl- oder Lösemittel, Reagens oder Produktanteil ein integraler Bestandteil der Prozesse. Was bedeuten die steigende Flexibilisierung, Digitalisierung und Vernetzung in der Produktion im Zuge von Industrie 4.0 für das Industriewasser? Das Dechema-Papier „Industriewasser 4.0“ gibt Antworten auf diese Frage. PROCESS sprach dazu mit Dr. Thomas Track, Leiter Wassertechnologie und Themensprecher „Wasser“ bei der Dechema.

Firmen zum Thema

Dr. Thomas Track, Dechema: „Die Entwicklung einer vernetzten industriellen Wasserwirtschaft im Sinne von Industriewasser 4.0 ist zwingend erforderlich.“
Dr. Thomas Track, Dechema: „Die Entwicklung einer vernetzten industriellen Wasserwirtschaft im Sinne von Industriewasser 4.0 ist zwingend erforderlich.“
(Bild: Dechema)

PROCESS: Herr Dr. Track, was waren der Hintergrund und die Motivation, dieses Positionspapier zu erarbeiten?

Track: Die Dechema mit ihrer engen Verknüpfung zur Prozessindustrie beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Thema Digitalisierung. Schon 2014 haben wir in unserem Processnet-Positionspapier zu „Trends und Perspektiven in der industriellen Wassertechnik“ die Notwendigkeit und die Herausforderungen einer engeren Vernetzung von industrieller Wasserwirtschaft, Produktion und weiteren Akteuren wie der kommunalen (Ab-)Wasserwirtschaft und dem Wasserressourcenmanagement formuliert. Heute erfordert die steigende Flexibilisierung, Digitalisierung und Vernetzung in der Produktion im Zuge von Industrie 4.0, beispielsweise durch die Entwicklung hin zu kleineren Losgrößen oder zur Erzeugung personalisierter Produkte, auch die Flexibilisierung und Digitalisierung der industriellen Wasserwirtschaft. Aus unserem Verständnis ist daher die Entwicklung einer vernetzten industriellen Wasserwirtschaft im Sinne von Industriewasser 4.0 zwingend erforderlich. Wir sehen dies auch als einen weiteren Entwicklungsschritt hin zu einem digital optimierten, integrierten industriellen Wassermanagement.

PROCESS: Wie ist der Stand der Dinge bei der Digitalisierung der industriellen Wasserwirtschaft?

Track: Wasser ist ein entscheidender Produktionsfaktor für die Industrie. Während die Digitalisierung in der industriellen Produktion und der Prozessindustrie schnell fortschreitet, hat der Digitalisierungsgrad in der industriellen Wasserwirtschaft noch kein vergleichbares Niveau erreicht. Einzelne Elemente der Digitalisierung werden beispielsweise in den Bereichen Inbetriebnahme, Steuerung und Wartung von Anlagen bereits genutzt. Allerdings fehlt bislang eine vollständige digitale Integration über den gesamten Lebenszyklus von industriellen Wasserbehandlungsanlagen hinweg.

PROCESS: Welche Möglichkeiten einer Verzahnung mit der Digitalisierung der industriellen Produktion sehen Sie? Welche Potenziale für Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung ergeben sich daraus?

Track: Aufgrund der zunehmenden Digitalisierung in der Industrie ist auch die industrielle Wassertechnik durch die enge Verbindung des Wassermanagements mit der Produktion gefordert. Für die industrielle Wassertechnik gilt es dabei zum einen, die zunehmende Flexibilisierung in der Produktion durch die effiziente Bereitstellung passender Wasserqualitäten zu unterstützen. Zum anderen muss natürlich die Abwasserbehandlung mit einer größeren Bandbreite in der Charakteristik der Prozessabwässer umgehen können. Die digitale Vernetzung beider Bereiche bietet einen Gewinn an Reaktionszeit und Informationstiefe. Beides ist unverzichtbar für eine wirtschaftliche, ressourcenschonende industrielle Wasserwirtschaft.

Wissen ist Wettbewerbsvorteil Ob Branchennews, innovative Produkte, Bildergalerien oder auch exklusive Videointerviews. Sichern auch Sie sich diesen Informationsvorsprung und abonnieren Sie unseren redaktionellen Branchen-Newsletter „Wasser/Abwasser“.

PROCESS: Das Papier differenziert die Digitalisierung in der vertikalen und in der horizontalen Integration. Können Sie das bitte kurz skizzieren?

Track: Die Differenzierung leitet sich von der Industrie 4.0 ab. In Industriewasser 4.0 greifen wir sie aus Sicht einer integrierten industriellen Wasserwirtschaft auf. Das vertikale Element ist dabei die Digitalisierung in der industriellen Wasserwirtschaft selbst, vergleichbar den Produktionsprozessen bei Industrie 4.0. Die horizontale Integration steht für die Digitalisierung an der Schnittstelle zu eigenständigen Sektoren. Gemeint sind hier zum einen die Vernetzung mit der industriellen Produktion und zum anderen mit der kommunalen Wasser- und Abwasserwirtschaft sowie dem Wasserressourcenmanagement. Über die Verzahnung mit der industriellen Produktion haben wir eine der insgesamt drei Integrationsschnittstellen von Industriewasser 4.0 bereits angesprochen.

Wasser- und Abwasser-Geschichten (Bildergalerie)
Bildergalerie mit 14 Bildern

PROCESS: Sie haben es bereits angesprochen – der Digitalisierungsgrad in der Wasserwirtschaft hat noch kein vergleichbares Niveau wie in der Prozessindustrie erreicht. Welchen Handlungsbedarf sehen Sie noch?

Track: Wir müssen die Digitalisierung in der industriellen Wasserwirtschaft so verankern, dass die Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen zu adaptiven, mit ihrer Umgebung interagierenden Systemen werden. Ein Beispiel hierfür ist die Anpassung an höhere und schnellere Variabilität vor allem in der Abwasserzusammensetzung. Sie erfordert neue Optimierungsansätze, um eine hohe Effizienz der (Ab-)Wasserbehandlung auch unter diesen dynamischen Randbedingungen zu gewährleisten. Das heißt: vor allem Abwasserbehandlungsanlagen müssen sich selbstständig anpassen können, um ihr Leistungsniveau zu erhöhen oder flexibel und autonom auf vorhergesehene und unvorhergesehene Ereignisse und Bedingungen zu reagieren, ohne ihre Leistungsfähigkeit zu verringern.

PROCESS: Wie lässt sich das erreichen?

Track: Wir müssen neben der reinen Digitalisierung des Betriebs auch weitere Bereiche adressieren. Hierzu zählen beispielsweise die Neu- und Weiterentwicklung der Sensortechnik, funktionsübergreifende Modellierung und Steuerung, aber auch nichttechnische Aspekte wie Personalentwicklung und -unterstützung oder die Klärung rechtlicher Fragestellungen.

PROCESS: Wie müssen die Schnittstellen zwischen Kommune und Industrie aussehen? Welche Verknüpfung mit einer digitalisierten kommunalen Wasserwirtschaft und dem Wasserressourcenmanagement ist sinnvoll?

Dr. Thomas Track: „Gerade der Hitzesommer 2018 hat wieder gezeigt, wie stark vor allem die Prozessindustrie auf die Verknüpfung mit dem Wasserressourcenmanagement angewiesen ist.“
Dr. Thomas Track: „Gerade der Hitzesommer 2018 hat wieder gezeigt, wie stark vor allem die Prozessindustrie auf die Verknüpfung mit dem Wasserressourcenmanagement angewiesen ist.“
(Bild: Dechema)

Track: Ein wirtschaftlich und ökologisch effizientes industrielles Wassermanagement steht immer in Wechselwirkung mit mindestens einem der beiden wasserwirtschaftlichen Bereiche. An dieser horizontalen Schnittstelle können beide Sektoren von der Digitalisierung profitieren: Besonders vorteilhaft wird die Vernetzung, wenn beispielsweise modulare und flexible Systeme gleichzeitig eine bedarfsgerechte Auslastung der kommunalen und industriellen Abwasserinfrastruktur ermöglichen. Neue Technologien und Modellierungsinstrumente in der Prozessleittechnik und IT machen dies möglich. Die digitale Vernetzung unterstützt aber auch die Wiederverwendung von Abwässern oder die Reinigung von Abwässern, die neuartige oder für die Umwelt schädliche Substanzen, Nährstoffe oder Wertstoffe enthalten. Auch weitergehende Verknüpfungen wie die Steuerung der Kühlwassereinleittemperatur in Abhängigkeit von Gewässerabfluss und -temperatur bei sensiblen Vorflutern sind denkbar. Gerade der diesjährige Hitzesommer hat wieder deutlich gezeigt, wie stark vor allem die Prozessindustrie auf die Verknüpfung mit dem Wasserressourcenmanagement angewiesen ist.

PROCESS: Welche Empfehlungen gibt es hinsichtlich der IT-Sicherheit?

Track: In weiten Bereichen unterscheiden sich die Anforderungen von Industriewasser 4.0 nicht von denjenigen an Industrie 4.0. Die Sicherheit Cyber-Physischer Produktionssysteme, kurz CPPS, spielt eine besondere Rolle bei der Interaktion über Unternehmensgrenzen hinweg. Zum einen ist das die Integration von industriellem Wassermanagement und Produktion, da das Wassermanagement oftmals über Betreibermodelle ausgelagert ist oder zumindest eine Fernwartung von Teilsystemen erfolgt. Zum anderen stellt die Integration von industriellen und kommunalen Wasserwirtschaftssystemen hohe Anforderungen an die IT-Sicherheit auf beiden Seiten. Darüber hinaus ist ein sicherer Rahmen für rechtliche und Haftungsfragen vor allem an den Schnittstellen der Vernetzung notwendig. Beide Aspekte, IT-Sicherheit und klare rechtliche Rahmenbedingungen sind ebenso wie die Interaktion mit der Arbeitswelt wichtige Voraussetzungen für die Akzeptanz und eine erfolgreiche Implementierung von Digitalisierungslösungen.

PROCESS: Herr Dr. Track, herzlichen Dank für das Gespräch!

(ID:45472677)

Über den Autor