Digitale Wassertechnologien haben das Potenzial, widerstandsfähige Wasserversorgungsunternehmen zu schaffen, die auf unvorhersehbare Wettermuster reagieren können, sagt Adam Wood, Chief Product Officer, InfoTiles.
Die Dürre im Sommer 2022 und die verheerenden Überschwemmungen in einigen Regionen Europas nur ein Jahr zuvor haben den Bedarf an digitalen Wassertechnologien deutlich gemacht, die Versorgungsunternehmen und Kommunen helfen können, widerstandsfähiger zu werden.
Die Bewertung und Reduzierung der Wassernutzung, das Hochwassermanagement und die Hochwasserbekämpfung, die Gesundheit der Wassereinzugsgebiete und das Anlagenmanagement sind allesamt Bereiche, in denen die digitale Datenerfassung und -analyse dazu beitragen kann, robustere Systeme für Wasser, Mensch und Umwelt zu schaffen. InfoTiles hat mit Kommunen in Norwegen zusammengearbeitet, um Synergien in all diesen kritischen Bereichen zu schaffen, die von einer einzigen zentralen Plattform aus verwaltet werden können, auf die aus der Ferne zugegriffen werden kann.
Häuslicher Wasserverbrauch
Die zunehmenden Wetterextreme und die zu erwartende Häufigkeit von Dürren in ganz Europa bedeuten, dass die Wasserversorgung immer unberechenbarer wird. Um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, hat die Gemeinde Molde in Norwegen ein Projekt gestartet, bei dem intelligente Wasserzähler zusammen mit Sensoren im Leitungsnetz eingesetzt werden, um den Wasserverbrauch von Haushalten und Gemeinden zu ermitteln. Ziel ist es, diese Daten an die zentrale Datenplattform InfoTileszu übermitteln, um den Wasserverbrauch von Haushalten und Gemeinden erstmals auf einer granularen Ebene abzubilden - sowohl für Verbraucher als auch für Wassermanager.
Diese Technologie wird nicht nur den Verbrauchern helfen, ihr Verhalten beim Wasserverbrauch in den Haushalten besser zu verstehen und zu reduzieren, sondern auch den Wassermanagern dabei helfen, ungewöhnlich hohe Verbräuche zu erkennen und Lecks zu identifizieren, sei es in einem Haus oder in den Verbindungsleitungen. Dies wird der Stadtverwaltung helfen, das Trinkwassernetz besser zu warten und Reparaturen effizienter auszuführen.
Zwei Internet of Things (IoT)-Technologien werden eingesetzt, um Daten von den Zählern und Sensoren auf die zentrale Datenplattform InfoTileszu übertragen, wo sie von Wassermanagern analysiert und abgefragt werden können. Dabei handelt es sich um eine LoRaWAN-Übertragung (Long Range Wide Area Network), ein drahtloses Telekommunikationsnetz, das Daten über große Entfernungen überträgt, und ein Schmalband-IoT (NB-IOT), das Daten über Mobilfunknetze überträgt.
Gesundheit der Flüsse und Hochwasserschutz
Die Technologie kann auch zur Bewertung des Zustands der Flüsse und der Wasserentnahmen eingesetzt werden. Die Sensoren werden an strategisch wichtigen Punkten angebracht, um Daten zur Wasserqualität zu sammeln, darunter Wasserstand, Nährstoffgehalt und Bodenfeuchtigkeit. In Kombination mit öffentlich zugänglichen Wetterdaten der nationalen Wetterdienste, z. B. Niederschlag und Temperatur, können neue Erkenntnisse für die Wasserwirtschaft gewonnen werden.
Dieser Ansatz hat das Potenzial, viel weiter zu gehen und nicht nur die Daten eines einzelnen Flusses, sondern eines ganzen Einzugsgebiets zu erfassen. Die Erfassung und Analyse solcher Daten wird sich als unschätzbar wertvoll erweisen, wenn es darum geht, größere Schäden und Versorgungsunterbrechungen durch unvorhersehbare Hochwasserereignisse zu verringern oder sogar zu verhindern.
Das maschinelle Lernen wird auch eingesetzt, um die Daten des gesamten Einzugsgebiets mit meteorologischen Daten zu kombinieren. Diese Art der künstlichen Intelligenz ermöglicht es Softwareanwendungen, im Laufe der Zeit genauere Vorhersagen zu treffen, ohne dass sie explizit dafür programmiert werden müssen.
Die Algorithmen des maschinellen Lernens verwenden historische und anonymisierte Daten, darunter auch Datensätze von anderen Flüssen, an denen bereits Hochwasserschutzmaßnahmen bestehen, als Ausgangspunkt für die Vorhersage künftiger Ergebnisse. Alle Daten, die von neuen Sensorpunkten gesammelt werden, fließen in die Software ein und bilden eine immer genauere Darstellung des Einzugsgebiets, so dass die Nutzer auf der Grundlage von Fakten und nicht von Annahmen handeln. Das maschinelle Lernen verarbeitet ständig Daten und erstellt ein fein abgestimmtes Modell, das auf einer granularen oder skalierbaren Ebene agieren kann.
Dieses System wird in der norwegischen Stadt Lillestrøm am Fluss Leira eingesetzt, der ein hohes Überschwemmungsrisiko birgt und eine rasche Reaktion erfordert, um größere strukturelle Schäden und den Ausfall öffentlicher Einrichtungen zu vermeiden.
Mit den über die Plattform InfoTilesgesammelten Daten, die zur Entwicklung von Frühwarnsystemen beitragen, kann die Stadtverwaltung die Ersthelfer effektiver mobilisieren, die Sperrung integrierter Brücken planen und rechtzeitig wärmende Meldungen herausgeben.
Durch die Vorhersage des Flussverhaltens und die Verfolgung der Pegelstände mit einer Genauigkeit von bis zu 50 mm können die Behörden das Hochwasserrisiko einschätzen und in Echtzeit sehen, wie es sich entwickelt. Sie können auch genauer vorhersagen, wann ein Hochwasser 6 bis 12 Stunden im Voraus eintreten könnte und welche Art von Reaktion erforderlich ist.
Nach Angaben der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung verursachen Überschwemmungen weltweit jedes Jahr Schäden in Höhe von mehr als 40 Milliarden US-Dollar. Daher ist es verständlich, dass Wasserversorgungsunternehmen und Kommunen dringend handeln, um ihre Prozesse und Abläufe zu verbessern und sie für eine unvorhersehbare Zukunft fit zu machen.
Wie funktioniert das Produkt InfoTiles
Vermögensverwaltung
Dieselbe Plattform kann auch Daten erfassen, die die Wahrscheinlichkeit kritischer Ausfälle in der Wasser- und Abwasserinfrastruktur und -ressourcen aufzeigen, wie z. B. Ausfälle bei der Aufbereitung, Überlaufen von Abwässern, Ausfälle von Anlagen und Infrastrukturschäden.
Durch die Erfassung von Daten, die den Zustand und die Effektivität von Anlagen kontinuierlich bewerten, können Wassermanager potenzielle Probleme vorhersehen, erkennen und beheben, bevor sie auftreten, und Wartungsteams und Investitionen können viel effizienter eingesetzt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, diese Maßnahmen aus der Ferne über tragbare Geräte wie Tablets oder Mobiltelefone durchzuführen, mit denen die meisten Menschen inzwischen sehr vertraut sind. Wassermanager und andere Nutzer können die Daten direkt einsehen, egal wo sie sich befinden.
Diese Beispiele zeigen, dass die wahre Stärke bei der Nutzung digitaler Wassertechnologien in der Benutzerfreundlichkeit einer zentralen Datenplattform und ihrer Fähigkeit liegt, Daten über alle Anlagen und Betriebsabläufe zu modellieren, zu visualisieren und zu präsentieren, die für alle relevanten Mitarbeiter zugänglich sind.
Tempo des Wandels
In der Wasser- und Abwasserwirtschaft werden digitale Technologien eingesetzt, um Daten nutzbar zu machen und Prozesse in einem noch nie dagewesenen Tempo zu verändern. Die digitale Transformation der Wasserwirtschaft wird von der International Water Association als "eine Transformation zur Optimierung ihrer Prozesse und betrieblichen Effizienz" beschrieben.
Die Vereinigung sagt,
"Die Entwicklung neuer Systeme erfolgt vor dem Hintergrund von cyber-physischen Systemen, Digitalisierung und Big Data, bei denen Software, Sensoren, Prozessoren, Kommunikations- und Steuerungstechnologien zunehmend integriert werden, um fundierte Entscheidungen in einer sich zunehmend verändernden, komplexen und unsicheren Welt zu ermöglichen."
Die Investitionen in digitale Wassertechnologien sind auf einem steilen Aufwärtstrend. Zwischen 2018 und 2030 werden nach Angaben von Global Water Intelligence 405 Milliarden US-Dollar für neue Wasserinfrastrukturen und 178 Milliarden US-Dollar für die Sanierung ausgegeben. Aufgrund des Potenzials digitaler Wassertechnologien, neue Ebenen der Ressourceneffizienz bei neuen Infrastrukturen und Sanierungen zu erschließen, wird erwartet, dass der Markt bis 2025 63 Milliarden US-Dollar erreichen wird.
In naher Zukunft wird es für alle Wasserversorgungsunternehmen auf der ganzen Welt zur Norm werden, sich bis zu einem gewissen Grad digital umgewandelt zu haben. Die gute Nachricht ist, dass die digitalen Wassertechnologien, die zur Bewältigung der heutigen Herausforderungen benötigt werden, bereits vorhanden sind und dass vorausschauende Wasserversorgungsunternehmen diese Innovationen als Mittel zur Schaffung einer nachhaltigen Wasserzukunft für ihre Bevölkerung nutzen.
Der Artikel wird auch veröffentlicht in Zeitschrift Process Industry Informer.