Wegbereiter für digitalisierte Wasserbewirtschaftung
Beim Management europäischer Wassersysteme stehen enorme Herausforderungen an, angefangen bei der landwirtschaftlichen und industriellen Nutzung als auch im Zusammenhang mit zunehmender Verstädterung. Digitale Technologien können zur Verbesserung der Wasserbewirtschaftung einen wichtigen Beitrag leisten. Mangels hinreichender Geschäftsmodelle, wissenschaftlicher Evidenz ihrer Vorteile und digitaler Lösungen ist die Umsetzung jedoch schwierig. „Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts DWC war daher die Verbesserung der integrierten Bewirtschaftung von Wassersystemen in fünf europäischen Großstädten – Berlin, Mailand, Kopenhagen, Paris und Sofia – indem wir das Potenzial von Datentechnologien und intelligenter Digitalisierung nutzen“, erklärt Projektkoordinator Nicolas Caradot. Koordiniert durch das Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH, ein Forschungszentrum für städtische Wassersysteme, entwickelten 24 Partner aus zehn Ländern innovative digitale Lösungen zur Bewältigung der großen Herausforderungen im Wassermanagement und demonstrierten deren Vorteile.
Echtzeitüberwachung der Wasserqualität und Frühwarnsysteme
In diesem Zusammenhang wurden neue Technologien zur vollautomatischen Überwachung der Wasserqualität entwickelt, etwa das ALERT-System, ein präziser Sensor zur Erkennung möglicher Risiken für die öffentliche Gesundheit durch potenziell verunreinigtes Wasser. „Das Sensorsystem halbiert die Reaktionszeit, minimiert Aufwand und Transport und liefert ähnlich zuverlässige Auswertungen wie ein Labor“, erläutert Caradot. Das Projekt brachte mit SWIM:AI auch ein auf maschinellem Lernen basiertes Frühwarnsystem zur Bewirtschaftung von Badestellen auf den Markt, das mit bis zu 95%iger Genauigkeit Tage mit unzureichender Wasserqualität vorhersagen kann.
Überwachung von Abwasserbehandlungsanlagen
Entwickelt wurde eine kostengünstige Überwachungsmethode für Mischwasserüberläufe, damit Versorgungsunternehmen eine Vielzahl von Mischkanalisationsüberläufen zuverlässig im Blick haben können. Zudem zeigte DWC, wie wichtig Sensoren zur Erkennung von Fehlanschlüssen in der Kanalisation (zwischen Abwassersystem und Regenwasserkanälen) sind. „Die neue Methodik von DWC ist um das Zehnfache effizienter und kostengünstiger als herkömmliche Sichtprüfungen, um Hotspots von Falschanschlüssen im Kanalsystem aufzuspüren“, bestätigt Caradot. DWC legte den Fokus außerdem auf die Bedeutung des maschinellen Lernens bei der Modellierung von Abwasserströmen. „Das Potenzial von Sensoren und maschinellem Lernen wurde zur Entwicklung einer neuen Echtzeit-Steuerung für das integrierte Management von Kanalisationsnetzen und Abwasserbehandlungsanlagen genutzt. Damit können etwa 25 % des Kanalumgehungsvolumens und 20 % der Stickstoffemissionen eingespart werden“, erläutert Caradot.
Erweiterte Entscheidungsunterstützung zu Risiken bei der Wasserwiederverwendung
Weiterhin wurde ein digitales Verfahren zur Abwasseraufbereitung bzw. zur Wiederverwendung von Abwässern für die landwirtschaftliche Bewässerung in Echtzeit im Rahmen der Risikobewertung und des Risikomanagements gemäß Verordnung (EU) Nr. 741/2020 entwickelt. Zur Verbesserung der Wiederverwendung durch die Landwirtschaft konzipierte DWC eine Lösung durch Drohnentechnologie sowie eine Online-Anwendung für die bedarfsgesteuerte Bewässerung mit aufbereiteten Abwässern.
Interoperabilität und Cybersicherheit
Um semantische Interoperabilität zwischen Daten, Modellen und Systemen zu erreichen, schlug DWC dem Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen neue Ontologieerweiterungen entsprechend den DWC-Anforderungen vor, die zur Weiterentwicklung globaler und weitverbreiteter Ontologien beitragen sollen. „Schließlich verbesserten wir das FIWARE-Ökosystem durch semantische Interoperabilitätssoftware, die eine eigenständige, kompatible Komponente darstellt“, schließt Caradot. Zur Optimierung der Cybersicherheit baute DWC auf den Ergebnissen des Horizont 2020-Projekts STOP-IT auf, dessen Schwerpunkte Cyberangriffe und physische Bedrohungen des Wassersektors waren. Weitere Informationen zu den digitalen Lösungen und weiteren Projektaktivitäten sind über die Webseite des Projekts DWC abrufbar. Die wichtigsten Projektergebnisse können hier eingesehen werden.
Schlüsselbegriffe
DWC, Wasserbewirtschaftung, digitale Lösungen, Wasserqualitätsüberwachung, Kanalisationsüberwachung, Bewirtschaftung von Abwasserbehandlungsanlagen, Abwasseraufbereitung, Interoperabilität, Cybersicherheit
