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Exklusiv-Interview: Wasser und Abwasser 4.0 Prof. Paul Uwe Thamsen über aktuelle und zu erwartende Entwicklungen in der Wasserwirtschaft

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

Welche Rolle spielen Digitalisierung und Internet der Dinge in der Wasserwirtschaft? Das Management von Informationen und Daten werde zur Herausforderung, zeigt sich Prof. Paul Uwe Thamsen, TU Berlin, überzeugt. Das wird sicher nicht bis hin zur Vernetzung des Wasserversorgers mit der Pfeife des Schiedsrichters bei einem Fußballspiel gehen – in der Halbzeitpause steigt der Wasserverbrauch erfahrungsgemäß stark an – das Bild macht aber klar, worum’s geht.

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Prof.Dr.-Ing. Paul Uwe Thamsen ist Leiter des Fachgebietes Fluidsystemdynamik mit Schwerpunkt Strömungstechnik in Maschinen und Anlagen der TU Berlin. Forschungsschwerpunkte: Untersuchung von Strömungsmaschinen und strömungstechnischen Anlagen (insbesondere Kreisel- und Unterwassermotorpumpen, Abwasserpumpen und Abwassersysteme), technische Fehlerdiagnose von Systemen, Modellversuche an Einlaufbauwerken, Lüfter für Großmotoren, Seitenkanalverdichter, Kavitation und verschiedene Themen der Windenergieanlagen sowie laserunterstützte Geschwindigkeitsmessungen (PIV) und CFD
Prof.Dr.-Ing. Paul Uwe Thamsen ist Leiter des Fachgebietes Fluidsystemdynamik mit Schwerpunkt Strömungstechnik in Maschinen und Anlagen der TU Berlin. Forschungsschwerpunkte: Untersuchung von Strömungsmaschinen und strömungstechnischen Anlagen (insbesondere Kreisel- und Unterwassermotorpumpen, Abwasserpumpen und Abwassersysteme), technische Fehlerdiagnose von Systemen, Modellversuche an Einlaufbauwerken, Lüfter für Großmotoren, Seitenkanalverdichter, Kavitation und verschiedene Themen der Windenergieanlagen sowie laserunterstützte Geschwindigkeitsmessungen (PIV) und CFD
(Bild: Ulrich Dahl - Pressestelle der Technischen Universität Berlin)

PROCESS: Herr Prof. Thamsen, alle Welt spricht über Industrie 4.0. Sie thematisieren Wasser und Abwasser 4.0. Wie ist denn der Stand der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft?

Thamsen: Wasser und Abwasser 4.0 basieren natürlich auf der aktuellen Revolution Industrie 4.0, die sich an die bisherigen großen Revolutionen in der Industrie anschließt: Mechanisierung Ende des 18. Jahrhunderts, Elektrifizierung Anfang des 20. Jahrhunderts und Automatisierung Ende des 20. Jahrhunderts. Diese Revolutionen lassen sich nahtlos auf die Wasser- und Abwasserwirtschaft übertragen, angefangen von dampfmaschinengetriebenen Kolbenpumpen, über die schnelldrehenden Kreiselpumpen auf Grundlage der Elektromotoren bis hin zu deren komplexen Vernetzung über die Automatisierung und entsprechende Steuerungen. Heute bestehen bereits sehr komplexe Netzwerke zur Steuerung von Wasser- und Abwassersystemen beispielsweise in Großstädten mit über 100 Pumpstationen und tausenden Kilometern Rohrnetzwerk.

Bei der aktuellen Revolution Wasser und Abwasser 4.0 geht es um die Digitalisierung der Wasserwirtschaft. Dabei spielen vordringlich die Themen und Möglichkeiten eine Rolle, die sich aus der hohen Leistungsfähigkeit der Computertechnik ergeben: Transfer und Analyse großer Datenmengen, Online-Simulation und -Optimierung von Szenarien, Kommunikation und Datensicherheit in Netzwerken, Visualisierung und Mobilität der Informationen. Diese Themen bieten ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Wasser- und Abwasserwirtschaft. Die enorm gestiegene Leistungsfähigkeit der Computer bietet dabei die Möglichkeit, große Datenmengen schnell auszuwerten und die Ergebnisse für die Entscheidungsprozesse sinnvoll zu nutzen. Dies kann im Einzelfall eine intelligente Reaktion auf eine Problematik direkt an einem Element des Rohrnetzwerkes sein oder auch das Einwirken auf einen größeren Teil des Netzwerkes, um beispielsweise eine bestimmte Zielgröße (Energie, Qualität, Verfügbarkeit usw.) sinnvoll zu beeinflussen.

„Wasserqualität und Verfügbarkeit stehen an erster Stelle“

PROCESS: Was sind die wichtigsten Stellschrauben für eine Verbesserung von Energieeffizienz und Verfügbarkeit in der Wasserwirtschaft? Wo kann die Wasserwirtschaft am schnellsten die höchsten Einsparpotenziale realisieren?

Thamsen: Die Themen Energieeffizienz und Verfügbarkeit spielen weiterhin eine große Rolle für die Wasser- und Abwasserwirtschaft, wenngleich hier natürlich die Themen Wasserqualität und Verfügbarkeit an erster Stelle stehen. Einflussmöglichkeiten zur Verbesserung verschiedener Zielgrößen ergeben sich vor allem aus der quasi Online-Simulation komplexer Netzwerke basierend auf aktuellen Daten und die Nutzung der Erkenntnisse daraus in der meist schon vorhandenen Automatisierung.
Für die Abwasserbewirtschaftung können beispielsweise die Auswirkungen von Starkregen für eine Region auf die Abwassernetze und Klärwerke vorweg simuliert werden, um mit diesen Informationen geeignete Maßnahmen zur Vorbereitung auf die Situation zu ergreifen. Wenn Regen erwartet wird, werden die Pegel in den Saugräumen, Schächten und Kanälen rechtzeitig gesenkt, um ein größeres Volumen für das erwartete Regenwasser bereitzustellen. So können Retentionsräume besser bewirtschaftet und damit ungeplante Überläufe an Abwasser in Bäche und Seen verhindert werden. Auch lässt sich der Zufluss an Abwasser zu den Klärwerken über geeignete Eingriffe beeinflussen, um eine gleichmäßige Reinigungsleistung zu erzielen.

In der Wasserversorgung lässt sich der Betrieb der Netze noch weiter verbessern, indem auf Herausforderungen der Verbraucher noch schneller und besser reagiert werden kann. Der plötzliche Wasserbedarf in der Halbzeitpause einer Fußballweltmeisterschaft der deutschen Nationalmannschaft ist immer noch ein gutes Beispiel für plötzlich auftretende Herausforderungen in der Wasserversorgung. Hier müsste eine „Vernetzung mit der Pfeife des Schiedsrichters“ stattfinden.
Heute können auch längerfristige Auswirkungen von Veränderungen in der Rohwasserqualität von Trinkwasserbrunnen genauer simuliert werden, um gegebenenfalls die Ergebnisse für eine intelligente Steuerung zur Sicherung der Wasserqualität zu nutzen. Hier gibt es noch viele weitere Ansätze, die auf den guten Standard der bereits vorhandenen Simulationsprogramme und den hohen Automatisierungsgrad der Wasser- und Abwasserwirtschaft aufbauen.

Was muss in Forschung&Entwicklung geschehen, um die Digitalisierung in der Wasser- und Abwasserwirtschaft voranzutreiben? Das erfahren Sie auf der nächsten Seite unseres Exklusiv-Interviews mit Prof. Thamsen.

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