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Wasser 4.0: Blaues Gold wird smart gemanagt

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Über das Innovationsgeschehen in der Wasserkraft hört man wenig, dabei hat die Digitalisierung auch diesen Bereich längst erfasst.

Rund zwei Mal die Wassermenge des Bodensees regnet es jährlich auf Österreich herunter, die durchschnittliche Niederschlagsmenge von rund 1100 mm pro Jahr, macht es damit zu einem der wasserreichsten Länder in Europa. Der Wasserschatz, auf dem Österreich sitzt, ist ein unglaublich wertvolles Gut und die Sicherstellung der Wasserversorgung und der Trinkwasserqualität hat in der Wasserwirtschaft oberste Priorität.

Safety first

Innovationen in der Wasserwirtschaft werden daher oft weniger schnell implementiert als in anderen Bereichen der Wirtschaft, was der hohen Sicherheit geschuldet ist, die zu jeder Zeit gewährleistet bleiben muss. „Die Prozesse in der Wasserwirtschaft sind aufgrund der kritischen Infrastruktur sehr sensibel, jeder Prozessschritt ist wichtig und wenn etwas falsch läuft, hat es verheerende Auswirkungen“, erklärt Tim Arntz, Senior Key Account Manager beim internationalen Pumpenhersteller Grundfos. Der Prozess auf einer Kläranlage ist genau durchgeplant, wenn nur ein Zahnrad nicht funktioniert, dann ist der gesamte Prozess in Gefahr und sauberes Wasser kann im schlimmsten Fall nicht garantiert werden. Einschneidenden Veränderungen oder experimentellen Methoden wird daher zunächst eine gesunde Skepsis entgegengebracht, denn Fehler dürfen nicht passieren.

Und trotzdem gibt es einige Unternehmen, die an neuen Technologien forschen und Innovationen vorantreiben. Die Digitalisierung stoppt auch vor der Wasserwirtschaft nicht – im Gegenteil, „der Bereich entwickelt sich stark, es gibt einiges zu tun“. 19.000 Mitarbeiter zählt Grundfos, das mit einem Nettoumsatz von 3,54 Milliarden Euro in 2020 Weltmarktführer in der Pumpenherstellung ist. In den drei Geschäftsbereichen Gebäudetechnik, Industrie und Wasserwirtschaft werden digitale Lösungen entwickelt, je nachdem was der Markt braucht. Kürzlich wurde ein eigener Innovationshub in der Organisation gegründet, der Start-up-Charakter haben soll.

Das Innovationslab, wo Know-how und Schnelligkeit zusammentreffen, soll die langen Entwicklungszyklen im klassischen Maschinenbau verkürzen. Techniker und Programmierer sollen inhouse neue Technologien und digitale Lösungen entwickeln können, um diese am Markt zu testen. Zum einen liegt hier der Fokus auf dem Bereich ‚Condition Monitoring‘, bei dem Lösungen gesucht werden, um die Zustandsüberwachung von Maschinen aus der Ferne zu gewährleisten. „Auf die Pumpen werden Sensoren montiert, die anhand von Vibrationsmustern mögliche Fehleinstellungen messen – das funktioniert so, indem die aufgezeichneten Schwingungsmuster auf eine Cloud geladen und innerhalb einer großen Datenbank abgeglichen und analysiert werden. Verschiedene Fehlermeldungen können so erkannt werden und wir können den Kunden proaktiv Rückmeldung geben, falls etwas mit der Maschine nicht in Ordnung ist.“ Die cloudbasierte Pumpenlösung unterstützt das Serviceteam des Kunden durch intelligente Datenanalyse und Wartungsempfehlungen von Grundfos.

Digitales Ökosystem

Ein weiterer Fokus liegt auf der Entwicklung einer „Smart City Plattform“, bei der der komplette Prozess digitalisiert werden soll. „Die Rohrleitungen werden als eine Art ‚digitaler Zwilling‘ abgebildet, samt Zustandsdaten der einzelnen Pumpen. Alle Betriebsdaten kann man online einsehen und verändern, um eine Steuerung vorzunehmen.“ Eine Lösung, die Grundfos entwickelt hat, „Demand Driven Distribution“ misst über Sensoren im Rohrnetz der Wasserversorgung den Druck. Diese Information wird dann an die Pumpe gemeldet, die somit die optimale Fördermenge einstellen kann – zum Beispiel so, dass es zu keinem Überbedarf kommt. „Das garantiert eine passgenaue Förderung und Pumpleistung der einzelnen Komponenten im System. Bisher war es so, dass ein Standardwert errechnet wird, der sich nur begrenzt an die spezifischen Anforderungen anpasst.“ Am Beispiel eines Hotels: Der Wasserbetrieb um drei Uhr nachts verhält sich naturgemäß anders als tagsüber, wo die Gäste viel mehr Wasser benutzen – genau dies kann man nun steuern. Das ist auch eine nachhaltige Lösung, denn die Pumpe passt sich dem direkten Bedarf an und spart Energie und Strom ein.

Grundfos forscht und entwickelt außerdem weitere Lösungen etwa im Bereich der proaktiven Hochwasserwarnung oder an Systemen, die bei Fremdwasserzufluss bestimmen können, ob es sich um Regenwasser oder etwa Grundwasser handelt.

Goldene Daten

In Zukunft wird man den Kunden noch mehr ins Zentrum setzen können, indem Daten in der Wasserwirtschaft vermehrt digital abgebildet werden können – und zwar bis ins kleinste Detail. „Ich denke, dass die Zukunft so aussehen wird, dass das komplette Rohrnetz als digitaler Zwilling einsehbar ist und aus diesem System Steuerungseingriffe in die Leitung und Einzelkomponenten vornehmbar sind. Technisch sind wir davon nicht weit entfernt.“ Zunächst müssen aber noch Hürden wie die IT-Sicherheit geklärt werden. Ein Hackerangriff im Zentrum der Wasserversorgung kann katastrophale Auswirkungen haben und daher muss zuerst die nötige technische Infrastruktur geschaffen werden, um das ausschließen zu können.

Virtual-Reality-Brille für die Wartung

Längst keine Zukunftsmusik mehr ist der Einsatz von Virtual-Reality-Brillen, über die im Wartungsfall den Technikern Anleitungen zugespielt werden können. „Techniker können sich die VR-Brille aufziehen, vor der betreffenden Pumpe stehen und Grundfos-Personal auf die Brille zuschalten, das dann direkt mitschauen kann. Wir können dann dem Techniker vor Ort Tipps geben, was er ausprobieren könnte.“ Das sei keine Vision mehr, sondern längst der normale Status quo.

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