In Anlehnung an die Initiative „Industrie 4.0“ führte die „German Water Partnership“ den Begriff „Wasser 4.0“ ein, der die Digitalisierung und Automatisierung in den Mittelpunkt einer Strategie für eine ressourceneffiziente, flexible und wettbewerbsfähige Wasserwirtschaft stellt und die Transformation zu Cyber-Physical-Systems beschreibt. Die optimale Vernetzung virtueller und realer Wassersysteme ist dabei essentiell und soll in Zukunft für Planung, Bau und Betrieb berücksichtigt werden.
Das Forschungsprojekt "Digitaler Zwilling Wasserwirtschaft" (kurz: DZW) dient dazu, die Einsatzbereiche und Potenziale von künstlicher Intelligenz im Umfeld von Wasseraufbereitung, Wasserwerken etc. zu beleuchten.
Die Kooperation zwischen der Hochschule Trier (Umwelt-Campus Birkenfeld) und dem DFKI hat unter anderem zum Ziel, in Zusammenarbeit mit Wasserwerken und diversen Unternehmen aus dem Wasser-Sektor gemeinsame Referenzmodelle zu entwickeln. Die erarbeiteten Ergebnisse sollen zukünftig als praxistauglicher Ansatzpunkt für die Entwicklung von Digitalisierungsmaßnahmen dienen. Im Mittelpunkt des Projekts steht das Potenzial der Entwicklung von digitalen Zwillingen in der Wasserwirtschaft.
Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Abbild eines physischen Produkts oder Prozesses, welches mit realen Daten versorgt wird, die meist durch Sensoren oder ähnlichen Messwerkzeugen bereitgestellt werden. Durch den Einsatz eines digitalen Zwillings können Unternehmen eine realistische Modellierung vornehmen und Produktionsprozesse optimieren und planen, bereits vor Inbetriebnahme oder während des laufenden Betriebs. Konkrete Anwendungsfälle in der Wasserwirtschaft sind die Ortung eines Lecks, die Energieeffizienz, die Verbesserung der Wasserqualität, die Planung der Wartungsarbeiten und die frühzeitige Reaktion auf Notfälle. Basis hierfür sind Simulations- und Prognosemodelle, die mit Hilfe eines digitalen Zwilling erstellt werden können.
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| Projektleitung an der Hochschule Trier | Prof. Dr. Stefan Naumann |
| Konsortium | Hochschule Trier (Umwelt-Campus Birkenfeld), Institut für Softwaresysteme, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) |
| Projektlaufzeit | Juli 2022 bis Juni 2027 |
| Förderung | Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz |
| Fördersumme | 165.000 €/a Gesamtprojekt, davon 40.000 €/a an der Hochschule Trier |
Am 14. Februar 2024 versammelten sich in Mainz etwa 100 Fachleute der Wasserwirtschaft aus Rheinland-Pfalz zu der Fachtagung „Wasserwirtschaft im Wandel - Die Rolle der Künstlichen Intelligenz“. Diese ganztägige Veranstaltung wurde in Kooperation von namhaften Institutionen ausgerichtet: dem Umweltcampus Birkenfeld, dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Ecoliance – einem Netzwerk für Umwelttechnik, sowie dem rheinland-pfälzischen Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität. Ein besonderer Beitrag zur Organisation und Durchführung kam vom Institut für Softwaresysteme des Umweltcampus Birkenfeld, geleitet von Prof. Naumann. Dieses Institut arbeitet seit 2022 eng mit der Außenstelle Trier des DFKI, unter der Leitung von Prof. Bergmann, im Rahmen des Forschungsprojektes „Digitaler Zwilling Wasserwirtschaft“ (DZW) zusammen. Ziel dieses Projekts ist es, die Potenziale der Digitalisierung und Künstlichen Intelligenz für die Wasserwirtschaft zu erforschen und nutzbar zu machen.
Im Mittelpunkt der Tagung stand der intensive Erfahrungsaustausch und eine Reihe von Vorträgen, die sich speziell mit den Chancen und Herausforderungen der Digitalisierung und Künstlichen Intelligenz in der Wasserwirtschaft auseinandersetzten. Einen Höhepunkt bildete der Eröffnungsvortrag des DZW-Forschungsteams, der die Entwicklung der Künstlichen Intelligenz von ihren Anfängen in den 1950er Jahren bis hin zur aktuellen Nutzung fortschrittlicher Sprachmodelle wie ChatGPT nachzeichnete. Dabei wurden nicht nur erste Forschungsergebnisse vorgestellt, sondern auch konkrete KI-Anwendungen in der Trinkwasserversorgung und Abwasseraufbereitung aufgezeigt.
Insgesamt sieben Beiträge von Vertretern kommunaler Wasserversorger und Lösungsanbietern gaben Einblick in praktische Erfahrungen und Projekte. Die Bandbreite der Themen umfasste unter anderem die Optimierung der Eigenstromversorgung von Wasser- und Abwasserwerken mittels KI-gestützter Prognosen, die intelligente Bewirtschaftung von Hochbehältern in der Trinkwasserversorgung und die automatisierte Planung von Kanalsystemen.
Angesichts des großen Interesses und der wachsenden Bedeutung des Themas planen die Veranstalter, solche Fachtagungen regelmäßig abzuhalten, um den Austausch zwischen Forschung, Praxis und Behörden weiter zu fördern und die Fortschritte der Digitalisierung und Künstlichen Intelligenz in der Wasserwirtschaft voranzutreiben.
Adresse
Institut für Softwaresysteme in Wirtschaft, Umwelt und Verwaltung
Campusallee, Gebäude 9925
55768 Hoppstädten-Weiersbach
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