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Beschreibung

Intelligentes Wassermanagement zielt darauf ab, die Wassernutzung in einer Weise zu steuern, die Effizienz, Suffizienz und Nachhaltigkeit fördert. Um dieses Ziel zu erreichen, werden moderne Managementansätze durch die Integration innovativer Technologien wie Sensoren, intelligente Wassermessung, Informationssysteme, Datenerfassung und Entscheidungsunterstützungssysteme untermauert.

Laut Statista (2021) könnten bis zum Jahr 2050 bis zu zwei Drittel der Weltbevölkerung in Regionen mit begrenztem Zugang zu Süßwasserressourcen leben. Dieser Bericht argumentiert weiter, dass Wasserknappheit auch in den Industrieländern zu spüren sein wird, da der Klimawandel zu häufigeren wetterbedingten Katastrophen führt und die steigende industrielle Nachfrage nach Wasser voraussichtlich enormen Druck auf die Verfügbarkeit von Süßwasser ausüben wird.

Um die Sicherheit der Wasserversorgung zu gewährleisten, müssen daher innovative Wege beschritten werden, um eine saubere und stetige Wasserversorgung zu gewährleisten und gleichzeitig den Betrieb, die Wartung und das Management der Wasserversorgungsunternehmen zu optimieren. Intelligente Wassermanagementsysteme sind eine der stärksten Interventionen zur Erreichung der Wassersicherheit.

Vorteile

Der Nutzen zeigt greifbar, wie die Umsetzung einer Lösung die Stadt oder den Ort verbessern kann.

Intelligente Wassermanagementsysteme nutzen den Einsatz von Technologie, um die Wasserzuteilung zu verbessern, eine effiziente Wassernutzung zu unterstützen und die nachhaltige Bewirtschaftung der Wasserressourcen insgesamt voranzutreiben. Diese Systeme sammeln, simulieren und verarbeiten Daten, um die Entscheidungsprozesse zu optimieren. Wenn es richtig gemacht wird, kann dies einen Nutzen von bis zu 64 Pfund pro ausgegebenem Pfund bringen (Artesia Consulting Ltd., 2019). Die gesammelten Datensätze werden verwendet, um mögliche Maßnahmen in Bezug auf die Wasserversorgung, die Tarifgestaltung, die Wasserpolitik sowie die Kapazität und Funktionsweise der Verwaltungsstrukturen zu entwickeln, zu testen, zu bewerten und voranzutreiben. Zu den Vorteilen von Wassermanagementsystemen gehören:

Wichtigste Vorteile
  • Verbesserung der Wasserzuteilung

  • Unterstützung einer effizienten Wassernutzung

  • Erhöhung der Wassersicherheit

Potenzielle Vorteile
  • Reduzierung der Betriebskosten

  • Verbesserung der Effizienz der Energienutzung

  • Förderung von nachhaltigem Verhalten

  • Verbesserte Datenerfassung

Funktionen

Funktionen helfen Ihnen zu verstehen, was die Produkte für Sie tun können und welche Ihnen helfen werden, Ihre Ziele zu erreichen.
Jede Lösung hat mindestens eine Hauptfunktion, die zum Erreichen des grundlegenden Zwecks der Lösung erforderlich ist, und mehrere Zusatzfunktionen, die hinzugefügt werden können, um zusätzliche Vorteile zu bieten.
Hauptfunktionen
    Verbessern Sie die Effizienz der Wassersysteme

    Zum Beispiel die Verwendung von Geräten zur Erkennung von Wasserdruck, Temperatur, Durchfluss usw., um Leckagen, Rohrschäden und andere Probleme bei der Wartung der Infrastruktur frühzeitig zu erkennen. Die schnellere Durchführung von Reparaturen, Wartung und allgemeiner betrieblicher Effizienz minimiert Risiken und bietet Investitionsschutz.

    Unterstützen Sie einfacher Zugriff und schnelle Verarbeitung von Informationen

    Intelligente Messsysteme wie z.B. Smart Metering bieten Zugang zu Echtzeitdaten über den Wasser- und Energieverbrauch und ermöglichen ein besseres Verständnis des Verbrauchs (was zu Verhaltensänderungen führt), die Integration von Verbrauchsdaten in intelligente Netzwerke zur Verbesserung der Effizienz sowie die Unterstützung der Verantwortlichkeiten und Kapazitäten der Wasserdienstleister.

    Verbessern Sie Kundenerlebnis

    Mit einer höheren Abrechnungsgenauigkeit, Portal-Apps für Versorgungskunden und einer verbesserten Infrastruktur und Versorgung wird erwartet, dass die Kunden einen besseren Service bei der Wasserlieferung erfahren.

Zusatzfunktionen
    Verbessern Sie Wasserqualität

    Der Einsatz von Sensoren und IoT-Technologie erleichtert die Überwachung und Kontrolle der Wasserqualität in Echtzeit. So kann das Eindringen von Schadstoffen in die Wassersysteme einfach und schnell erkannt und bekämpft werden, bevor sie die Kunden erreichen.

    Verbessern Sie Schutz der Umwelt

    Die durch eine genauere Messung, Überwachung und Verwaltung zu erwartenden Wassereinsparungen werden die mit der Wasserentnahme verbundenen finanziellen, ökologischen und sozialen Kosten senken.

    Erzeugen Sie neue Formen des Regierens

    Die großen Datenmengen, die von intelligenten Wassernetzwerken erwartet werden, können App-Entwicklern und Privatpersonen viele Möglichkeiten eröffnen, die den Umgang mit Wasser verändern.

Varianten

Eine Variante ist im Allgemeinen etwas, das sich von anderen ähnlichen Dingen leicht unterscheidet. Im Zusammenhang mit Lösungen sind Varianten verschiedene Optionen oder möglicherweise Teilbereiche/Abzweigungen, mit denen die Lösung umgesetzt werden kann, z.B. verschiedene technologische Optionen.

Es gibt verschiedene Komponenten und Methoden für intelligente Wassermanagementsysteme. Einige der wichtigsten Technologien werden im Folgenden dargestellt und beschrieben.

(Jenny, 2020)

Beschreibung

Ein intelligentes Rohr ist eine modulare Einheit, in der Sensoren installiert werden können, die eine Echtzeitüberwachung und automatische Erkennung von Durchfluss, Druck, Lecks und Wasserqualität ermöglichen, ohne die Betriebsbedingungen des Wasserkreislaufs zu verändern. Ein Aktor ist die Hardware, über die die analysierten Daten der Sensoren verwendet werden, um die daraus resultierende Aktion des Wassersystems auszuführen.

Sensoren wie die Sensoren sind kostengünstige Alternativen mit einem breiten Spektrum an Fähigkeiten und Vielseitigkeit. Sensoren und Aktoren werden oft zusammen eingesetzt, z.B. kann ein Wasserdurchflusssensor von einem Aktor wie einem Wasserabsperrventil begleitet werden, um den Wasserfluss zu regulieren.

Die Hauptvorteile sind die kontinuierliche Überwachung des Netzwerks ohne Eingreifen des Bedieners vor Ort und der geringe Energieverbrauch des drahtlosen Sensors.

Beschreibung

Ein intelligenter Zähler ist ein Messgerät, das Wasserverbrauchswerte speichern und übertragen kann. Dies wird durch die Installation von Sensoren und/oder Aktoren in den Wassersystemen ermöglicht. Die Vorteile von intelligenten Zählern sind der Zugang zu Verbrauchswerten über große Entfernungen und der schnelle Zugriff auf Echtzeitdaten für Kunden und Wasserwirtschaftsunternehmen.

Beschreibung

GIS wird verwendet, um eine vollständige Liste der Komponenten des Netzwerks und ihrer räumlichen Standorte zu erstellen. Der Hauptvorteil von GIS ist die Darstellung von Datensystemen, die zum Sammeln, Speichern, Empfangen, Weitergeben, Bearbeiten, Analysieren und Präsentieren von Informationen mit geographischem Bezug entwickelt wurden. GIS sind von Anbietern wie ESRI, Hexagon AB und Bentley Systems Incorporated erhältlich.

Beschreibung

Cloud Computing bezieht sich auf die bedarfsgerechte Verfügbarkeit von gemeinsam genutzten Ressourcen wie Netzwerken, Servern, Speicherplatz, Anwendungen und Analysetools, die über das Internet bereitgestellt werden. SCADA-Systeme sind eine Kontrollsystemarchitektur, die Computer, vernetzte Datenkommunikation, grafische Benutzeroberflächen, Sensoren und andere verwandte Geräte zur Überwachung von Maschinen und Prozessen auf höchster Ebene umfasst. Es ist so konfiguriert, dass es sich an unterschiedliche Arbeitslasten anpasst, um die betriebliche Optimierung und das Asset Management voranzutreiben.

Beschreibung

Bezieht sich auf die Umsetzung eines gemeinsamen Rahmens für die Messung der Leistung auf der Grundlage einer Reihe relevanter Indikatoren und die Verwendung relevanter Anwendungen, Tools und Modelle, die durch die Erfassung von Daten unterstützt werden, die im gesamten Netzwerk der intelligenten Wasserwirtschaft generiert werden. Die Vorteile dieser Systeme liegen darin, dass sie für Erklärungen, Vorhersagen und präskriptive Werkzeuge genutzt werden, um Vertrauen und Transparenz für Entscheidungsprozesse unter den Beteiligten zu schaffen.

Wertschöpfungsmodell

Kosten-Nutzen-Bewertung der Lösung.
BENEFITS
WirtschaftlichSenkung der Wasser- und damit verbundenen Energieverbrauchsrechnung, da die Kunden über ein Kundenportal, Apps und intelligente Zähler schnell auf Abrechnungs- und Nutzungsinformationen zugreifen können (Kunden)
Die betriebliche Optimierung wird die mit der Versorgungsinfrastruktur (Leckagen, Diebstahl usw.), dem Personal und betrieblichen Ineffizienzen (Automatisierung von Prozessen, Datensilos usw.) verbundenen Kosten senken.
Kann Arbeitsplätze im Zusammenhang mit der Entwicklung von Anwendungen schaffen, die auf großen Mengen von produzierten Daten basieren
Gewährleistet die Bereitstellung einer sauberen und kontinuierlichen Wasserversorgung für Industrie und Gewerbe
UmweltVerhinderung von Verlusten an biologischer Vielfalt, Wasser- und Luftverschmutzung und Landschaftsschäden im Zusammenhang mit Wassergewinnungsprojekten und -lieferdiensten
Verringerung der Treibhausgasemissionen im Zusammenhang mit der Wasserlieferung und dem Energieverbrauch für die Erwärmung des Wassers
SozialesErleichtert die Bereitstellung einer sauberen und stetigen Wasserversorgung, was zu einer verbesserten Lebensqualität führt
Echtzeit-Datensätze und Ergebnisse der schnellen Verarbeitung großer Datensätze stehen Kunden, Versorgungsunternehmen, Regierungsbeamten und Forschungseinrichtungen zur Verfügung. Dies unterstützt die Transparenz und fördert eine effektive Entscheidungsfindung, relevante Forschungsmöglichkeiten sowie die Umsetzung praktischer Lösungen.

Stadtkontext

Für welche unterstützenden Faktoren und Merkmale einer Stadt ist diese Lösung geeignet? Welche Faktoren würden die Umsetzung erleichtern?

Da sich die Weltbevölkerung im 20. Jahrhundert etwa vervierfacht hat, ist der menschliche Wasserverbrauch für die Landwirtschaft, die Industrie und die Kommunen um das 5-, 18- bzw. 10-fache gestiegen (Makarigakas, 2019). Da ein größerer Prozentsatz der Weltbevölkerung in urbanen Zentren leben wird, besteht angesichts der Auswirkungen des Klimawandels und der zunehmenden Umweltverschmutzung die dringende Notwendigkeit, die städtischen Wassermanagementsysteme zu rationalisieren und zu verbessern.

Unterstützende Faktoren

Einsatz von Technologie: Technologie wird heute weitgehend bei der Verteilung und Regulierung von Dienstleistungen, Gütern und Ressourcen eingesetzt, insbesondere im städtischen Raum. Sensoranwendungen und drahtlose Verbindungen sind in Städten allgegenwärtig, in denen eine höhere Nachfrage nach der rechtzeitigen Bereitstellung von Dienstleistungen, Gütern und Ressourcen besteht.

Transparenz: Angesichts der großen Datenmengen, die jetzt gesammelt werden, fordern Bürgergruppen mehr Einblicke in die Ressourcennutzung und die Systemleistung. Intelligente Managementsysteme erleichtern die sofortige und kontinuierliche Erfassung und Verarbeitung von Daten.

Technisch versierte Arbeitskräfte: Menschen, die ins Berufsleben eintreten, sind in der Regel sehr technologieabhängig und mit der Technologie vertraut. Von ihnen wird daher erwartet, dass sie bestehende Technologien unterstützen und neuere Verfahren entwickeln.

Optimierungsmöglichkeiten: Automatisierung, Echtzeit-Überwachungssysteme sowie datengesteuerte und modellbasierte Ansätze ermöglichen die Identifizierung und Vorhersage von Systemproblemen und damit eine unmittelbare Reaktion auf potenzielle Infrastrukturschäden, Dienstleistungsunterbrechungen, Wasserverschmutzung und andere Systemausfälle.

Die Nachhaltigkeitsagenda: Das Nachhaltigkeitsziel 6 konzentriert sich auf den Zugang zu sauberem Wasser und angemessenen sanitären Einrichtungen für alle. Intelligentes Wassermanagement ist daher nicht nur ein Mechanismus für Kosteneinsparungen und betriebliche Effizienz, sondern auch ein Weg zur Wassersicherheit, ohne die Integrität der Umwelt zu gefährden.

Regierungsinitiativen

Welche Anstrengungen und Maßnahmen unternehmen die lokalen/nationalen öffentlichen Verwaltungen, um diese Lösung zu fördern und zu unterstützen?

Es gibt mehrere Regierungsinitiativen auf regionaler und nationaler Ebene, die eine intelligente Wasserwirtschaft unterstützen. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele:

Kohäsionsfonds: Die Kohäsionsfonds kofinanzieren kapitalintensive Investitionen in die Wasserinfrastruktur und unterstützen die EU-Mitgliedstaaten bei der Einhaltung der Wassergesetzgebung. Es gibt drei verschiedene Finanzierungskategorien, die sich auf die Wassereffizienz beziehen: 'Risikoprävention', 'Sonstige Maßnahmen zum Schutz der Umwelt und zur Risikoprävention' und 'Bewirtschaftung und Verteilung von Trinkwasser' (Europäische Union, 2021)

Life+ Fonds (GD ENV): Dieses Finanzierungssystem bietet finanzielle Unterstützung für Umwelt- und Naturschutzprojekte in der gesamten EU.

Deutsches Bundesministerium für Bildung und Forschung: Dieses Ministerium finanziert die Entwicklung von integrierten Planungsinstrumenten für die nachhaltige Nutzung von Wasserressourcen und die Anpassung von Wassertechnologien an unterschiedliche ökologische, soziale und wirtschaftliche Bedingungen.

Stakeholder Mapping

Welche Interessengruppen müssen bei der Planung und Umsetzung dieser Lösung berücksichtigt werden (und wie)?

Marktpotenzial

Wie groß ist der potenzielle Markt für diese Lösung? Gibt es EU-Ziele, die die Umsetzung unterstützen? Wie hat sich der Markt im Laufe der Zeit und in letzter Zeit entwickelt?

Es wird erwartet, dass der globale Markt für intelligentes Wassermanagement im Prognosezeitraum (2021 - 2026) eine CAGR von etwa 12,5% verzeichnen wird(Morder Intelligence, 2022). Faktoren wie die wachsende Bevölkerung, die zunehmende Urbanisierung, die alternde Infrastruktur und die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserressourcen treiben das weltweite Wachstum des Marktes an. So wird beispielsweise erwartet, dass 480 Millionen Menschen in Asien in Zukunft mit Wasserknappheit konfrontiert sein werden und mehr als 500 Millionen Menschen in Gebieten leben, in denen der Wasserverbrauch die lokal erneuerbaren Wasserressourcen um das Zweifache übersteigt (MordorIntelligence, 2022).

Die Einführung von intelligenten Wassermanagementsystemen wird oft durch den Mangel an Finanzmitteln zur Deckung der hohen Betriebskosten eingeschränkt. Nichtsdestotrotz belief sich der weltweite Markt für intelligente Wasserzähler im Jahr 2018 auf 1,38 Mrd. USD und wird bis 2026 voraussichtlich 3,07 Mrd. USD erreichen, was einer CAGR von 10,6 % während des Prognosezeitraums entspricht(FortuneBusiness, 2020).

Deutschland ist einer der größten Exporteure von Wasser- und Abwassertechnologien in Europa mit einem Exportvolumen von 1,1 Milliarden Euro im Jahr 2018 (Germany Trade and Investment, 2019). Der deutsche Markt für nachhaltiges Wassermanagement gehört auch zu den größten in Europa mit einer Wasserversorgung und Abwasserbehandlung im Wert von rund 17,2 Milliarden Euro jährlich (ebd.). Der US-Bundesstaat Kalifornien ist eine Region, die bei der Installation von intelligenten Wasserleitungen durch die Verantwortlichen der Städte führend ist, um den Verbrauchern durch den Zugang zu Echtzeit-Verbrauchsdaten ein besseres Management des Wasserverbrauchs zu ermöglichen(SmartEnergy International, 2018).

Für den asiatisch-pazifischen Raum wird zwischen 2016 und 2022 ein Wachstum von 3,5 % bei der Einführung intelligenter Zähler vorhergesagt, da starke Investitionen des Privatsektors dazu beitragen werden, die Verbreitung intelligenter Zähler in der Region zu beschleunigen (SmartEnergy Internationa, 2018). In Afrika hingegen befinden sich die intelligenten Wasserzähler noch in der Anfangsphase.

Kostenstruktur

Betriebsmodelle

Welche Geschäfts- und Betriebsmodelle gibt es für diese Lösung? Wie sind sie strukturiert und finanziert?

Für intelligente Zählersysteme können verschiedene Betriebsmodelle gewählt werden

Automatische Umstellung: Sie würde die Nachrüstung aller bestehenden Haushaltszähler zu intelligenten Zählern durch staatliche Anordnungen beinhalten.

Freiwillige Umstellung: Diese Option ist freiwillig, d.h. die Einführung von intelligenten Zählern würde kein staatliches Eingreifen erfordern.

Rechtliche Anforderungen

Einschlägige gesetzliche Richtlinien auf EU- und nationaler Ebene.
  • Die Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser (Richtlinie 91/271/EWG): befasst sich mit der Notwendigkeit der Sammlung, Behandlung und Ableitung von häuslichem Abwasser und Abwasser aus bestimmten Industriezweigen, um das Potenzial für schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu beseitigen.
  • Die Trinkwasserrichtlinie (Richtlinie 98/83/EG): Sie soll die menschliche Gesundheit vor den schädlichen Auswirkungen einer Verunreinigung von Wasser für den menschlichen Gebrauch schützen, indem sie sicherstellt, dass das Wasser gesund und sauber ist.
  • Die "Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates zur Schaffung eines Ordnungsrahmens für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik" oder kurz die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) dehnt den Geltungsbereich des Gewässerschutzes auf alle Gewässer, Oberflächengewässer und Grundwasser, aus: Erreichung eines "guten Zustands" für alle Gewässer innerhalb einer festgelegten Frist,
  • Die Richtlinie über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IVU), die sich mit der Verschmutzung durch große Industrieanlagen befasst und später in die Richtlinie über Industrieemissionen umgewandelt wurde.
  • Das Wasserhaushaltsgesetz, das Abwasserabgabengesetz, die Trinkwasserverordnung und die Abwasserverordnung schaffen die rechtliche Grundlage für eine grenzüberschreitende und nachhaltige Wasserwirtschaft in Deutschland.

Daten und Standards

Welche relevanten Standards, Datenmodelle und Software sind für diese Lösung relevant oder erforderlich?
  • Europäische Standards für Wasserbewirtschaftung. Diese Standards wurden von der European Water Stewardship im Rahmen des von der European Water Partnership (EWP) koordinierten Stakeholder-Prozesses entwickelt. Das European Water Stewardship (EWS) arbeitet im Rahmen der EU-Politik mit dem Ziel, Indikatoren für den gesamten Wasserkreislauf zu liefern: von der Entnahme bis zur Wiederverwendung.
  • ISO/AWI 24591-2: Datenmanagement-Leitlinien für Dienstleistungsaktivitäten in Bezug auf Trinkwasserversorgung, Abwasser und Regenwassersysteme

Anwendungsfälle

Sehen Sie sich Beispiele für die Umsetzung dieser Lösung in der Praxis an.

Wasser

Glasgow Smart Canal Projekt

In seiner erfolgreichen Bewerbung als eine der Rockefeller 100 Resilient Cities auf der ganzen Welt hat Glasgow beschlossen, sich auf seine Pläne für die Widerstandsfähigkeit gegen den Klimawandel zu konzentrieren. Dies betrifft insbesondere die zunehmenden Regenfälle und Überschwemmungen, die als lokale Folgen der globalen Erwärmung für die Stadtregion vorhergesagt werden.

Wasser

Verwaltung des Wasserressourcennetzes von São Paulo

Im Jahr 2020 setzt die Gesellschaft für sanitäre Grundversorgung des Bundesstaates São Paulo (Sabesp) auf die Zukunft ihres Unternehmens, indem sie Elliot Water in ihr Management aufnimmt. Sabesp ist für 30% der Investitionen in die sanitäre Grundversorgung in Brasilien verantwortlich.

ICT

Wasser

Intelligente Baumsensor-Technologie

Digitale Technologie, in diesem Fall der Einsatz von Sensoren, wird in Zukunft den Wasserbedarf der Bäume in Darmstadt ermitteln. Auf diese Weise kann das Wasser effektiver und effizienter zugeteilt werden, und die Erhaltung des städtischen Grüns wird verbessert.

Energie

ICT

Wasser

Luft

Gebäude

Connecta VLCi: 194 intelligente kommunale Gebäude und Einrichtungen

Das Projekt sieht eine modernere und effizientere Verwaltung von bis zu 194 städtischen Gebäuden und Einrichtungen durch eine Smart City-Plattform vor, in der die Gebäude integriert sind und alle Informationen über sie wie Verschmutzung, Temperatur, Feuchtigkeit, Energieverbrauch usw. bereitgestellt werden.

Wasser

TreeCop - Sensoren steuern die Bewässerung von Stadtbäumen in der Stadt Essen

Um das Bewässerungsmanagement zu optimieren und den Baumbestand zu erhalten, hat die Stadt Essen zusammen mit der Universität Trier TreeCop entwickelt, ein intelligentes Bewässerungsmanagementsystem für Stadtbäume im Jahr 2020.

Energie

ICT

Wasser

Sonstiges

Intelligente Lösung für Wasserversorger

Von der Stadt Stavanger werden offene Datenquellen, Sensordaten, Wetterdaten und SCADA gestreamt und verarbeitet, um die Zusammenhänge zwischen den Datenquellen in Echtzeit zu erkennen, was zur Wartung und Identifizierung von Verbesserungen im Wasser- und Abwassersystem genutzt wird.

Wasser

Modernisierung der Wasserinfrastruktur in Kranj, Slowenien

Dieser Anwendungsfall zeigt, wie Iskraemeco Smart Water Solutions beim Wasserversorgungsunternehmen Kranj implementiert wurde, um die betriebliche Effizienz zu steigern und die Datengenauigkeit zu verbessern.

Möchten Sie die Hinweise unserer Experten zu dieser Lösung sehen?

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