Über ein umfassendes Leitungsnetz versorgen die kommunalen Unternehmen in Deutschland jeden Bürger mit durchschnittlich 121 Litern Trinkwasser pro Tag. Die Abläufe in der Wasserversorgung und -aufbereitung werden zunehmend mithilfe von smarten Technologien optimiert. Auch das Behandeln von Abwasser gewinnt durch automatisierte Leitstellen und eine intelligente Netzsteuerung an Effizienz.
Immer mehr Menschen leben in großen Städten. Die Schadstoffbelastung steigt, Ressourcen wie Flächen, Energie und Wasser werden knapper – auch in der Abwasserbehandlung sind neue Lösungen gefragt. Vielversprechend ist vor allem das Konzept der Smart Cities: Durch die intelligente Vernetzung bestehender Infrastrukturen – etwa Anlagen oder Maschinen – werden Daten gewonnen, auf deren Basis sich beispielsweise der Verbrauch der verfügbaren Ressourcen senken lässt. Die vernetzten Komponenten lassen sich mit speziellen Automatisierungslösungen zentral steuern. So können Verbesserungspotenziale aufgezeigt, Prozesse optimiert und Störungen frühzeitig erkannt werden.
Daten zu Wasserverbrauch, Wasserdruck und Systemleistung
Auch in der Wasserwirtschaft werden zunehmend smarte Technologien eingesetzt, um die flächendeckende Versorgung mit qualitativ hochwertigem Trinkwasser und einen nachhaltigen Verbrauch sicherzustellen. Sensoren erfassen beispielsweise den Wasserverbrauch, Wasserdruck sowie die Systemleistung und machen so herkömmliche Wasserzähler überflüssig. Durch die Einbindung in ein intelligentes Netzwerk (Smart Grid) lassen sich langfristig Aussagen und Prognosen über den Wasserverbrauch machen. Weitere Sensoren identifizieren mögliche Schäden an Rohrleitungen, damit diese frühzeitig behoben werden können. Auch Pumpen, Absperranlagen, Rührwerke oder Wasseraufbereitungssysteme lassen sich software-gestützt überwachen, steuern und vorausschauend warten. Das macht die Instandhaltung des meist weit verzweigten Verteilnetzes aus kilometerlangen Rohrleitungen, weit verteilten Kläranlagen und Pumpstationen einfacher und effizienter. Auf Basis prädiktiver Analyse- und ML-Techniken (Machine Learning) kann der Wasserversorger zudem unerwartete Verbrauchsspitzen zuverlässig vorhersagen und diesen gegensteuern, um Engpässe zu vermeiden. Smarte Technologien tragen damit zur unterbrechungsfreien Wasserversorgung bei und helfen gleichzeitig, Zeit und Kosten einzusparen.
Effizient und sauber: Trinkwasser aus dem Bodensee
Ein Beispiel ist die Wasserförderung und -aufbereitung am Bodensee, durch die in Baden-Württemberg täglich vier Millionen Menschen mit Wasser beliefert werden können. Das Seewasser wird aus 60 Meter Tiefe entnommen und mit Pumpen zur Aufbereitungsanlage gefördert. Dort wird es mit Mikrosieb-, Ozon- und Filteranlagen zu einem qualitativ hochwertigen Trinkwasser aufbereitet und in Rohrleitungen bis in den Norden Baden-Württembergs befördert. Um die Wasserversorgung in quantitativer wie qualitativer Hinsicht sicherzustellen, wird Automatisierungssoftware wie zenon von COPA-DATA eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine so genannte SCADA-Lösung (Supervisory Control And Data Acquisition) zur Steuerung und Datenerfassung.
Übersichtlich: Datenanzeige in Grafiken und Diagrammen
zenon ist flexibel einsetzbar und leicht zu bedienen und ermöglicht eine gezielte Steuerung der unterschiedlichen Komponenten sowie Aktualisierungen ohne Anlagenstopp. Mit der Software lassen sich etwa Pegelstände, Pumpwerke oder Schieber, die die Wassermenge in den Hochbehältern begrenzen, visualisieren und kontrollieren. In Trend-Diagrammen können Schwankungen der Wasserverteilung innerhalb eines gesamten Netzwerks übersichtlich angezeigt werden. Damit lassen sich Rückschlüsse auf den laufenden Betrieb ziehen. Unter Umständen weisen Alerts auf die Notwendigkeit eines Eingreifens hin. Darüber hinaus liefert die Automatisierungssoftware eine detaillierte Analyse des Trinkwassers. Ob Chlorgehalt, pH-Wert, Leitfähigkeit oder Trübung des Wassers – die entsprechenden Werte werden in regelmäßigen Abständen aufgezeichnet und übersichtlich im Trend-Diagramm angezeigt.
Wartung: Die Techniker haben die ganze Anlage im Blick
Intelligente Lösungen ermöglichen zudem eine reibungslose Wartung und Instandhaltung. Dank einer standardisierten Benutzeroberfläche lassen sich Anlagen mobil von einem Tablet-PC oder Smartphone überwachen. Auch bei der Arbeit an einem weit abgelegen Teil der Anlage haben Techniker immer die gesamte Anlage im Blick. Störungen – etwa nach Blitzeinschlägen – werden sofort via E-Mail, SMS oder Text-to-Speech-Anruf gemeldet. Dabei gibt die Softwareplattform intelligente Handlungsempfehlungen, wie etwa ein Leck schnell zu lokalisieren und zu beheben ist. Eine vorausschauende Wartung ermöglicht die Predictive-Analytics-Funktion der Software. Damit lassen sich ausfallgefährdete Anlagenteile frühzeitig identifizieren. Plötzlich eintretende Ausfälle im Versorgungsnetz können so vermieden werden.
Mithilfe von Turbinen lässt sich aus der Energie des Wassers außerdem Strom erzeugen. Die rückgewonnene Energie kann über Mittelspannungsanlagen ins Netz eingespeist werden. Auch bei solchen zukunftsweisenden Verfahren überwacht und visualisiert zenon wichtige Kenngrößen wie Generatorströme, Spannung, Leistung und Netzfrequenz. Die offene und flexible Softwareplattform lässt sich zudem problemlos an bestehende Gegebenheiten anpassen und in vorhandene Infrastrukturen integrieren.
Abwasserentsorgung: Vernetzte Talsperren und Kläranlagen
In der Abwasserentsorgung leisten smarte Technologien ebenfalls wertvolle Dienste. Hier geht es in erster Linie darum, workflowgestützte Organisationsprozesse weiterzuentwickeln und Automatisierungssysteme von Talsperren und Klärwerken intelligent zu vernetzen. Durch eine Verknüpfung der Steuerung der Stauräume im Kanalnetz mit der Steuerung der Kläranlage beispielsweise lässt sich die Reinigungsleistung optimieren und so die Belastung des Gewässers reduzieren. Auch beim Überwachen der Kanalisation, der Steuerung der Wasserableitung sowie bei der Wartung und Instandhaltung von Sammel-, Pump-, Absperr- und Reinigungsanlagen werden immer häufiger modulare Automatisierungsplattformen wie zenon eingsetzt.
Laut Resolution der Vereinten Nationen sind sauberes Wasser und eine sanitäre Grundversorgung ein Menschenrecht. Ob auf dem Land oder in der Stadt: Mit smarten Technologien lässt sich ein effizientes Wassermanagement und -monitoring und damit eine nachhaltige Trinkwasserversorgung sicherstellen.
(Andreas Zerlett, Ing. Punzenberger COPA-DATA GmbH)
Weitere Informationen:
www.copadata.com
