Digital Water: Trends
vom smarten Wassernetz bis zur KI

Die Digitalisierung betrifft sämtliche Prozesse in der Wasserversorgung, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaß. Besonders Planungs-, Überwachungs- und Verwaltungsaufgaben laufen schon heute weitgehend oder vollständig digital ab.

Die Möglichkeiten sind so vielfältig wie die Technologien auf dem Markt. So spricht etwa nichts dagegen, Hydranten in die Cloud zu holen, oder Wasserverluste aus Lecks durch den Einsatz von KI zu minimieren.

Angesichts der Herausforderungen im Wasserbereich, die uns in den nächsten Jahren bevorstehen, ist eine rasche und effektive Digitalisierung auch notwendig.

Nicht alles ist digitalisierbar - aber mit fortschrittlichen Technologien wie Digital Twins können digitale Versorgungsunternehmen dem sehr nahekommen. Und dafür braucht es vor allem eines: genaue, aktuelle Daten.

Moderne, vernetzte Sensoren sind die Basis für die Digitalisierung in der Wasserversorgung. Sie liefern mehr, genauere und aktuellere Daten als ältere Messgeräte und händisches Ablesen. Durch den Fernzugriff auf Informationen können Versorger viele Verwaltungsaufgaben und Betriebsabläufe vereinfachen oder ganz automatisieren. 

So machen etwa smarte Wasserzähler ein Ablesen überflüssig, erschweren Manipulationen und messen auch geringe Durchflussmengen. Damit können Wasserversorger jederzeit genau beobachten, wo und wann im Versorgungsgebiet wie viel Wasser gebraucht wird. 

Das sorgt für bessere Planbarkeit und eine transparente Verrechnung. Versorger können ihren Kunden den eigenen Verbrauch praktisch in Echtzeit mitverfolgen lassen. Außerdem: Werden Verbraucher bei einem ungewöhnlichen Anstieg gewarnt, so bleiben ihnen unliebsame Überraschungen auf der Rechnung erspart - und ernste Wasserschäden durch Lecks.

Möglich macht das Ganze nicht nur die moderne Sensortechnik an sich, sondern auch der Fortschritt im IoT-Bereich. Das Resultat sind extrem effiziente Geräte, die nicht nur mit einer Batterieladung jahrelang automatisch Daten liefern, sondern auch die vorhandenen mobilen Datennetze nutzen.

Dazu tragen auch die Verbreitung von 5G und spezieller Standards für die energiesparende Kommunikation bei, wie z. B. NB-IoT oder LoRaWAN. Der Trend zur Smart City befeuert diese Entwicklung noch.

Diese Systeme sind für die Fernüberwachung von Wasserversorgungsanlagen enorm nützlich. Sie werden unter anderem für folgende Anwendungsbereiche eingesetzt:

• Füllstand und Durchfluss
• Wasserzähler
• Überflutung
• Temperatur und Druck
• Überwachung von Armaturen, wie z. B. Regelventile, Be- und Entlüftungsventile
• Zugangsüberwachung, z. B. per Türkontakt
• Leckortung über Geräuschlogger
• Qualitätskontrolle mit Spektrophotometer
• Überwachung von Hydranten.

Für Unternehmen wie Wasserversorger, deren Infrastruktur weitläufig verstreut ist, sind geografische Daten besonders interessant. Damit lassen sich unter anderem interaktive Karten schaffen, die auch noch von überall aus zugänglich sind.

In Anwendungen wie der Hawle.live APP lässt sich ein Leitungsnetz so übersichtlich darstellen. Verantwortliche können damit jederzeit die geografische Position und den Zustand von Hydranten, Regelventilen, Schiebern und anderen Armaturen einsehen.

Neben Karten bieten gerade Smartphones und mobile Anwendung aber noch weitere nützliche Funktionen. Vor und bei Service-Einsätzen können Mitarbeiter Wartungsprotokolle einsehen, Produktinformationen abrufen, Testergebnisse aufzeichnen oder auf die Daten von Hawle.live BOX Sensoren zugreifen.

Ein konkreter Anwendungsfall sind Feuerlöschhydranten. Sie gehören zur Notfall-Infrastruktur und werden mit Trinkwasser gespeist. Sie müssen daher stets einsatzbereit sein, dürfen aber nicht zur Quelle von Verunreinigungen werden. 

Da sie leicht zugänglich aufgestellt werden, werden sie einerseits gelegentlich angefahren - andererseits aber auch regelmäßig zum Ziel von Wasserdieben. Unfälle und illegale Entnahmen können Hydranten beschädigen und das Trinkwasser kontaminieren. Ohne ständige Überwachung werden diese Schäden aber oft nicht sofort entdeckt. Abhilfe schaffen smarte Hydranten. Diese werden ab Werk mit IoT-Technologie ausgestattet oder mit speziellen Kappen nachgerüstet, mit GIS-Daten und Seriennummer verortet und an die Verwaltungssoftware angebunden.

Informationen zu Anlagen - etwa die Lage eines Schiebers - sind natürlich nicht nur im Feld nützlich. Ob Verrohrung, Pumpe oder Hochbehälter: Der Trend geht hin zu detaillierten Aufzeichnungen, Echtzeit-Überwachung und Modellierung. 

Viele Hersteller stellen daher digitale 3D-Modelle ihrer Produkte bereit, die sich in CAD- und BIM-Systeme einbetten lassen. Das macht die Anlagenplanung wesentlich einfacher.

Die Bandbreite der mitgelieferten Informationen reicht von den Abmessungen und Materialinformationen bis hin zur Funktionssimulationen. Ist beispielsweise eine Pumpe exakt genug beschrieben, so können gegebenenfalls Zuleitungen, Regelventile oder auch Befestigungselemente automatisch dimensioniert werden.

Gerade in der Versorgungsbranche ist Langlebigkeit ein wichtiges Kriterium. Digitalisieren heißt hier daher oft Nachrüsten.

Dank der immer ausgereifteren Technik wird das zunehmend mehr zum Plug & Play: Ultraschall-Durchflussmesser können einfach auf Leitungen aufgesetzt werden, Ventile werden durch Stellmotoren automatisiert, batteriebetriebene Geräuschlogger nutzen existierende Schächte.

Die Digitalisierung speist sich aus Daten und generiert gewaltige Mengen davon. Mittels maschinellem Lernen und KI können Versorger aus diesem Datenschatz viel Nutzen generieren. 

Mit immer mehr Daten und Machine-Learning-Techniken lassen sich etwa Anlagen und Abläufe immer genauer simulieren, bis hin zum Digital Twin (“digitaler Zwilling”). Diese Technik ist besonders für komplexe, kritische Systeme wie Wasseraufbereitungsanlagen interessant. 

Dank Training mit realen Daten verhalten sich Digital Twins genauso wie ihre physischen Gegenstücke: vom digitalen Wasser über die realitätsgetreu simulierten Sensorwerte bis hin zur modellierten Steuerung. 

Der Clou daran ist, dass damit sehr verlässliche Vorhersagen gemacht werden können. Damit lassen sich unter anderem Experimente durchführen, die in der realen Anlage unmöglich sind. Für das Training von Mitarbeitern sind digitale Zwillinge ebenfalls enorm wertvoll. 

Auch einfachere Vorhersagemodelle können gut einschätzen, in welchem Zustand sich Teile des Wasserversorgungsnetzes befinden. Fixe Wartungsintervalle werden hier durch effizientere, vorausschauende Wartung abgelöst. 

Die Idee ist hier, Probleme schon zu erkennen, bevor sie akut werden. Zugleich aber soll nicht teuer gewartet oder getauscht werden, wo es nicht nötig ist. So lässt sich berechnen, wo im Leitungsnetz Rohrbrüche am wahrscheinlichsten sind - und wo auch eine hochbetagte Leitung kein Grund zur Sorge ist.

Die digitale Transformation des Wassersektors schreitet voran: Vom besseren Kundenerlebnis über punktgenaue Wartung bis hin zur Planung neuer Anlagen sind digitale Abläufe nicht mehr wegzudenken. 

Ob IoT-Sensortechnik, GIS-Anwendungen, mobile Apps oder KI-Modelle: Wasserversorger rüsten sich mit einer wachsenden Vielfalt an smarten Technologien für die Zukunft. Der nächste Trend wird jedenfalls schon mit Spannung erwartet.