Ifat 2018 im Zeichen von Digitalisierung So verändert Digitalisierung die Wasserver- und die Abwasserentsorgung

Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann / Jörg Kempf

Auch die Ifat in München (14.–18. Mai) wird es zeigen: Die digitale Transformation stellt die Weichen in Richtung einer smarten Wasser- und Abwasserwirtschaft. Prozesse werden schlanker, effizienter und transparenter. Ein Blick auf den aktuellen Stand der Dinge – manches ist bereits praktisch umgesetzt, anderes wird erprobt, vieles theoretisch angedacht ...

Anbieter zum Thema

Die digitale Wasserwirtschaft schwimmt sich frei.
Die digitale Wasserwirtschaft schwimmt sich frei.
(Bild: ©Konstantin Hermann - stock.adobe.com)

Wo steht die Wasserwirtschaft in Sachen Digitalisierung? Julia Braune, Geschäftsführerin des Unternehmens- und Forschungsnetzwerks German Water Partnership (GWP) beschreibt das so: „Während die Vernetzung zur Steuerung von Pumpen bereits weit fortgeschritten ist, bietet die umfängliche Vernetzung von Anlagenteilen mittels Sensoren, beispielsweise zur Analytik, ein weiterhin großes Potenzial. Die immer bessere Kommunikation zwischen wasserwirtschaftlichen Anlagen, wie Brunnen, Wasserwerk und Trinkwassernetz, kann sowohl die Versorgungssicherheit als auch die Energie- und Ressourceneffizienz optimieren.“

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Mit Fragen der Digitalisierung beschäftigt sich vertieft der GWP-Arbeitskreis Wasser 4.0. Erste Erkenntnis: die Um- und Neustrukturierung von Prozessen und Systemen im Zusammenhang mit der Digitalisierung, einschließlich des Verständnisses bei Mitarbeitern und Partnern dafür, benötigen Zeit. Dazu zählt auch das Experimentieren mit neuen Geschäftsmodellen. Es braucht eben eine gewisse Entwicklung, um die bisherige konventionelle Geschäftsstrategie mit einer konkreten Nutzung digitaler Technologien zu durchziehen. Doch gibt es bereits vielversprechende Leuchtturm-Projekte.

Hamburg Wasser hat z.B das unternehmensweite Projekt „Wasserwirtschaft 4.0“ aufgesetzt. Schwerpunktmäßig befasst es sich mit technischen Innovationen der Arbeitsprozesse und des Anlagenbetriebs und sucht Lösungen, die auf IIoT oder cyberphysischen Systemen basieren. Ziel ist die Effizienzsteigerung der Prozesse. Hier sieht das Unternehmen Potenzial in den gerade entstehenden technischen Lösungen, die aufgrund der Geschwindigkeit oft noch kein technischer Standard in der Branche sind. In diesem Projekt werden nicht vorrangig eigene Lösungen erarbeitet, sondern welche gesucht, die die Praxisreife bereits bewiesen haben. Dazu bedarf es nicht nur einer technischen Verknüpfung von Daten und IT-Systemen sondern vor allem auch einer Vernetzung der beteiligten Menschen, also der Fachleute aus verschiedenen Disziplinen, Fachbereichen und Unternehmen.

Auch der Wupperverband ist in Sachen Digitalisierung kräftig unterwegs: „Die digitale Transformation der verwaltungs- und wasserwirtschaftlichen Prozesse eröffnet uns einerseits viele neue Handlungsfelder und stellt uns andererseits vor Herausforderungen. Die Weiterentwicklung workflowgestützter Organisationsprozesse und die sichere, intelligente Vernetzung der Automatisierungssysteme unserer kritischen Infrastrukturen, wie Talsperren und Klärwerke, sind zentrale Bestandteile auf dem Weg in Richtung Wasserwirtschaft 4.0. Die Arbeitswelt wird sich dadurch nachhaltig verändern“, so Christian Cichowski, Bereichsleiter Informationstechnik beim Wupperverband.

Um die Vernetzung der Abwasseranlagen weiter zu optimieren, versucht der Wupperverband z.B. in Schwelm in Zusammenarbeit mit den Technischen Betrieben die Steuerung der verschiedenen Stauräume im Kanalnetz eng mit der Steuerung der Kläranlage zu verknüpfen. So können Stoßbelastungen der Kläranlage vom Kanalnetz abgefedert werden, die Reinigungsleistung gesteigert und die Belastung des Gewässers weiter reduziert werden.

„Bei Sanierungs- und Optimierungsprojekten ist die größte Herausforderung, das Alte mit dem Neuen so zu verbinden, dass am Ende eine flexible Anlage entsteht, die den Anforderungen der Zukunft gewachsen ist. Die Kläranlage der Zukunft betreibt nicht nur Abwasserreinigung, sondern auch Energieerzeugung und muss sich den ständigen Änderungen der äußeren Einflüsse anpassen können“, sagt Miriam Hachenberg, Projektleiterin beim Wupperverband.

Intelligente Verknüpfung von Daten

Die intelligente Verknüpfung von Daten aus unterschiedlichen Quellen, z.B. von Sensoren, Wasserverbrauchszählern oder Wetterdaten, schafft neue Möglichkeiten, die Ressource Wasser in Industrie, Landwirtschaft oder im kommunalen Bereich effizienter zu nutzen und somit die Nachhaltigkeit zu fördern, ist Siemens überzeugt. Voraussetzung dafür sei die durchgängige Vernetzung vom Anlagen-Engineering über die Inbetriebnahme, den Betrieb, die Instandhaltung und die laufende Optimierung der Prozesse auf Basis einer Datenplattform.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Siemens hat dafür u.a. das Wasser-Management-System Siwa entwickelt – eine modulare Lösung für Pipelines, Trink- und Abwassernetze. Diese Smart Water-Lösung beinhaltet Softwaremodule, die flexibel miteinander kombinierbar sind. Je nach Anforderung unterstützen diese den Betreiber dabei, Abläufe zu optimieren, Leckagen zu erkennen und zu lokalisieren sowie eine dynamische Simulation von Rohrleitungssystemen durchzuführen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Neben verbesserter Versorgungssicherheit lässt sich der Energieverbrauch und damit die Kosten der Anlagenbetreiber senken.

Siwa Optim optimiert den Betrieb von Wassernetzen durch effiziente Fahrpläne für Pumpen, Behälter, Wasserwerke – für eine höhere Produktivität der Anlagen. So berechnet das skalierbare Managementsystem mithilfe mathematischer Optimierungsverfahren und unter Berücksichtigung der Tarifstrukturen des Energieversorgers die wirtschaftlichsten Pumpen-, Brunnen- und Behälterfahrpläne.

Erfahrungswerte zeigen, dass durch den Einsatz von Siwa Optim die relevanten Kosten bei Wassertransport und -verteilung um bis zu 15 Prozent reduziert werden können.

Siwa Sewer wurde speziell für Betreiber von Kanalnetzen und Kläranlagen entwickelt. Das System steuert das Kanalsystem und regelt die Abwasserströme. Dadurch werden Kläranlagen gleichmäßiger ausgelastet, Energiekosten gespart und Abschläge von ungereinigten Abwässern in natürliche Gewässer verhindert.

Online-Analysen mit Cloud-Integration

RLS Wacon (das Unternehmen offeriert Mess- und Sensortechnik, u.a. Wasseranalysengeräte) bietet für seine Modelle Sycon 2602 und 2802 optional eine Cloud-Anbindung an. Die Vorteile: Neben der schnellen Verfügbarkeit von Messdaten punktet das System mit effizienter Nutzung und Kostenersparnis, u.a. durch die werkzeugfreie Wartung der Messkammer. Damit sind Online-Analysengeräte für industrielle Anwendungen verfügbar. Überwacht werden kann sowohl die Anlage selbst als auch der laufende Gerätestatus: Regenerationszyklen und Wasserqualität können mit Daten aus der Vergangenheit verglichen werden. Darüber hinaus erfolgt eine Weiterleitung des Indikatorfüllstands und wichtiger Wartungsinformationen an die Cloud.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Priorität hat die Sicherheit der Anwendung: So können die Online-Analysengeräte über die Cloud zwar gelesen werden, alle relevanten Funktionen und Einstellungen sind jedoch ausschließlich vor Ort bedienbar. Sollte die Verbindung zum Internet einmal unerwartet ausfallen, laufen die Online-Analysengeräte weiter und übertragen die fehlenden Daten bei einer neu aufgebauten Verbindung.

„RLS Wacon ist mit diesem Konzept bereit für die nächsten Herausforderungen der Digitalisierung im Bereich der Wasserwirtschaft. Mit der Cloud-Anbindung der Analysengeräte ist der Grundstein für Predictive Maintenance gelegt“, ist sich Geschäftsführer Dr. Sascha Matern sicher. „Durch die Analyse der vorhandenen Messdaten und die Verknüpfung mit weiteren Daten können Kunden eigene Strategien entwickeln, um Prozesse noch sicherer und kosteneffizienter zu gestalten – ganz im Sinne von Wasser 4.0 für Wasseranalytik“.

Die Analyse von Daten ist generell ein zentrales Thema der digitalen Transformation, wie auch dieses Beispiel zeigt: Das Mannheimer Energieunternehmen MVV hat sich mit 25,1 Prozent an der Bonner Recogizer Group beteiligt; das Unternehmen ist spezialisiert auf den Einsatz von Predictive Analytics. MVV will künftig die Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz im Bereich der Energieeffizienz nutzen und in Produkte und Dienstleistungen für Geschäftskunden einbinden.

Vor dem Hintergrund der fortschreitenden Digitalisierung ist MVV-Vertriebsvorstand Ralf Klöpfer von dem großen Marktpotenzial innovativer Energieeffizienzlösungen überzeugt: „Mit den intelligenten Lösungen von Recogizer vervollständigen wir unser zukunfts- und kundenorientiertes Angebot gerade im mittelständischen Bereich. Dezentralisierung und Digitalisierung sind in der Energiewirtschaft untrennbar miteinander verbunden.“

Wenn die Pumpe sich selbst meldet

Die Digitalisierung der Wasserwirtschaft ist auch für Pumpenanbieter ein Kernthema – kein Wunder, betrachtet man die Vielzahl der Einsatzbereiche in der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung. Im Folgenden einige Beispiele:

Ein Wasser- und Abwasserversorgungsunternehmen in Michigan entschied sich kürzlich beim Aufrüsten einer Pumpstation für Flygt Concertor, Xylems intelligentes Pumpensystem. Dank des Systems, das seine Leistung in Echtzeit an die Betriebsbedingungen anpasst, gehören Wartungseinsätze der Vergangenheit an und die Anzahl der Ersatzpumpen, die das Versorgungsunternehmen auf Lager haben muss, hat sich drastisch reduziert.

Grundfos hat die Chemicals-App entwickelt. Hintergrund ist das für Kunden aus dem Bereich Wasseraufbereitung und Chemikalien-Distribution leidige Problem, dass Gebinde beim Anschluss an Dosierpumpen verwechselt werden. Die Chemicals-App stellt sicher, dass nur zuvor über die Cloud frei gegebene Gebinde von der Dosierpumpe akzeptiert werden.

Eine strategische Chance sieht KSB in der additiven Fertigung (3D-Druck). In diesem Bereich sei KSB in der Pumpenindustrie das weltweit führende Unternehmen, sagt Stephan Timmermann, geschäftsführender Direktor der KSB Management. Im Werk Pegnitz sind bereits drei Laserschmelz-Anlagen installiert – die neue Technik berge insbesondere Vorteile bei der Entwicklung von Prototypen, vor allem aber bei der Ersatzteilbeschaffung. Gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden könnten mit 3D-Druck 30 Prozent der Kosten und etwa 40 Prozent der Zeit eingespart werden. Das sei vor allem für Kunden von Bedeutung, wenn diese nicht monatelang auf ein Ersatzteil warten können – für große Netz- und Abwasserpumpen sicher ein relevanter Punkt.

IT-Security als ernste Herausforderung

Klar ist: Die Informationstechnologie ist heute aus der Wasserwirtschaft nicht mehr weg zu denken. Sie birgt aber auch Gefahren. Im schlimmsten Fall können komplette Ver- und Entsorgungseinrichtungen lahm gelegt werden. Ein wirksamer Schutz der IT vor Ausfällen oder kriminellen Attacken ist auch in der Wasserwirtschaft entscheidend, denn bei ihrem Versagen ist die gesamte Daseinsvorsorge berührt.

Das Verbundprojekt Aqua-IT-Lab (Labor für IT-Sicherheit bei Wasserversorgern) will neue Lösungsansätze insbesondere für kleine und mittlere Betreiber kritischer Infrastrukturen entwickeln. Die Sicherheit existierender Systeme soll mit einem für die Betreiber vertretbaren Aufwand untersucht werden. Für kleine Betreiber wird dazu ein Schnelltest erarbeitet. Für mittlere Betreiber wird in einem Labor eine Testumgebung mit einer Kombination von typischen Computer-, Leit- und Steuerungssystemen eingerichtet. Simulationsprogramme erlauben dabei eine genaue Untersuchung und detaillierte Sicherheitstests, ohne in den laufenden Betrieb der Anlagen eingreifen zu müssen. Aus den so gewonnenen Einsichten sollen angepasste, ressourcenschonende und ganzheitliche Maßnahmenpakete für eine Verbesserung der IT-Sicherheit bei den Betreibern abgeleitet werden.

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“.

Fazit: Die digitale Transformation zeigt exemplarisch, dass technischer Fortschritt durchaus janusköpfig sein kann: Auf der einen Seite bietet die Digitalisierung bemerkenswerte Produktivitäts-, Qualitäts- und Kostenvorteile; die ebenfalls gefeierte Transparenz ist zugleich der Schlüssel für unerwünschte externe Einflussnahmen. Mit dem Restrisiko ‚Cyber-Angriffe‘ werden wir wohl leben müssen.

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:45200952)