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Smart Water Digitalisierung im Wassermanagement – ein Blick auf den Status quo

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

Bis 2021 soll nach einem UN-Bericht der Smart Water-Markt auf 20 Milliarden Dollar anwachsen (2016: 8,5 Milliarden Dollar). Zu Smart-Water-Technologien zählen intelligente Sensoren ebenso wie das Cloud-Daten-Management zur Verbesserung der Wasser-Infrastrukturen. Ein Blick auf den Stand der Dinge in Sachen Digitalisierung im industriellen und kommunalen Wassermanagement ...

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Das Unternehmen Verbund arbeitet am Beispiel des Murkraftwerks Rabenstein in der Steiermark am ersten umfassend digitalen Wasserkraftwerk Europas.
Das Unternehmen Verbund arbeitet am Beispiel des Murkraftwerks Rabenstein in der Steiermark am ersten umfassend digitalen Wasserkraftwerk Europas.
(Bild: Verbund)

Während die Digitalisierung in der industriellen Produktion und der Prozessindustrie national und international rasch voranschreitet, habe der Digitalisierungsgrad in der Wasserwirtschaft noch kein vergleichbares Niveau erreicht – das Positionspapier Industriewasser 4.0 („Potenziale und Herausforderungen der Digitalisierung für die industrielle Wasserwirtschaft“) der Dechema (Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie) legt da recht strenge Maßstäbe an.

Warum sich die Dechema so intensiv mit der Situation der Wasserwirtschaft beschäftigt? Weil die digitalisierte kommunale (Ab-)Wasserwirtschaft immer enger mit dem industriellen Wasser-Ressourcen-Management verknüpft ist: Für eine nachhaltige Wasser- und Abwasserwirtschaft müssen der industrielle und kommunale Wasserbedarf und die Abwasservolumina nicht nur strukturell, sondern auch informationstechnisch zu einer Wasser-Kreislaufwirtschaft verknüpft werden.

KI-Projekt Wissensmanagement

Wenn das Management/die Betriebsingenieure des Wasserversorgers doch nur wüssten, was sie wissen könnten! Dazu startet ein neues Projekt im Bereich Wissen 4.0: Die Erweiterung der digitalen Wissensdatenbanken mit der KI-Technologie von Theum. Die Datenbank durchliest in Sekundenschnelle Dokumente, Websites und Wikis des DWA-Landesverbandes Baden-Württemberg, lernt aus ihnen und führt das enthaltene Wissen zu leistungsstarken, virtuellen Experten für definierte Themenkomplexe zusammen. Antworten auf Fragen rund um die (Ab-) Wasserwirtschaft stehen de facto unmittelbar zur Verfügung – sofort nutzbar auf jedem Endgerät und von jeder Applikation aus: das gesammelte Wissen der Wasserwirtschaft in Baden-Württemberg aus zahlreichen eigenen Publikationen, Wissens- und Technologie-Plattformen sowie Vorträgen aus Kongressen, Expertenforen und Seminaren bis hin zum Erfahrungswissen Nachbarschaften. Und dieses Know-how ist in der Praxis geprüft und qualitätsgesichert!

Das digitale Wasserkraftwerk

Auch eine kürzlich abgeschlossene Studie des Umweltbundesamtes (UBA) zeigt, dass eine „Wasserwirtschaft 4.0“ bisher nur in Ansätzen und/oder einzelnen 4.0-Anwendungen umgesetzt ist. Initiativen würden vordergründig auf betriebliche Vorteile sowie vorhandene Potenziale im Sinne von Nutzen für Umwelt und Bürger zielen, jedoch nicht ausgeschöpft. Entwicklung und Wachstum wirtschaftlicher Aktivitäten jenseits wasserwirtschaftlicher Kernaufgaben würden kaum unterstützt.

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Wie immer gibt es demgegenüber aber auch attraktive Leuchtturmprojekte. So arbeitet das Unternehmen „Verbund“ am Beispiel des Murkraftwerks Rabenstein in der Steiermark am ersten umfassend digitalen Wasserkraftwerk Europas. Dazu wurden in einem ersten Schritt die Lage aller Komponenten und Anlagenteile, gleich ob zu Luft oder unter Wasser, mittels Laserscanning digitalisiert und über eine eigene Datenplattform systematisiert abgelegt. Diese Daten werden in Folge über zu entwickelnde Algorithmen mit den bestehenden Informationen und der Vielzahl anfallender Messwerte aus dem Kraftwerk vernetzt.

Um ein wirklich umfassendes Bild von der Gesamtanlage zu erhalten, werden im Rahmen des laufenden Digitalisierungsprogramms darüber hinaus weitere digitale Hilfsmethoden zur Generierung ergänzender wichtiger Daten geprüft.

Dazu werden sowohl aus anderen Branchen bekannte als auch gemeinsam mit der Wissenschaft und Industrie neu zu entwickelnde Systeme erprobt, z.B. neuartige Sensoren. Dank neuer Analysemethoden und selbstlernenden Programmsystemen sollen aus der dann vorliegenden Datenmenge neue Erkenntnisse über den jeweils aktuellen Anlagenzustand gewonnen werden. Über eigene Computersimulationen werden aus den Zustandserfassungen und Zustandsprognosen – gekoppelt mit der „Geschichte“ einer Anlage – Stillstands- und Reparaturzeiten optimiert. Entsprechende Anwendungen (prädiktive Instandhaltung) sind auch im Bereich des Asset Managements der Wasserver- und Abwasserentsorgungsnetze relevant und vor dem Hintergrund des anstehenden Investitionsumfangs/-bedarfs geboten.

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