Cloud-, Data-, und IoT-Technologie im Einsatz Weil jeder Tropfen zählt – Smartes Wassermanagement gegen die Not

Autor / Redakteur: Bernd Groß* / Elke Witmer-Goßner

Gerade einmal 2,5 Prozent der weltweiten Wasserreserven bestehen aus Süßwasser. Der größte Teil dieser an sich schon kleinen Menge ist für Menschen jedoch gar nicht verfügbar, weil er als Eis in den Gletschern von Arktis und Antarktis gebunden ist oder als Grundwasser tief unter der Erde liegt.

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Wasser ist ein kostbares Gut, dessen Qualität und Verfügbarkeit aber mithilfe intelligenter Technik verbessert und sichergestellt werden kann.
Wasser ist ein kostbares Gut, dessen Qualität und Verfügbarkeit aber mithilfe intelligenter Technik verbessert und sichergestellt werden kann.
(Bild: gemeinfrei© Sasin Tipchai / Pixabay )

Für uns Menschen bleibt am Ende deshalb nur ein winzig kleiner Teil davon übrig: 0,3 Prozent. Diese Menge ist überdies sehr ungerecht verteilt. Nach Zahlen von Unicef hat jeder vierte Mensch (2,2 von 7,8 Milliarden) keinen regelmäßigen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Damit fällt nicht nur ein essenzielles Nahrungsmittel weg; verdrecktes Wasser löst auch Krankheiten aus und wird so zu einer tödlichen Gefahr für alle, die es trinken.

Auf die Menge des verfügbaren Wassers haben wir als Technologieanbieter keinen Einfluss. Aber wir können mit intelligentem Wassermanagement dafür sorgen, dass von der verfügbaren Menge weniger verschwendet und der Rest besser und gerechter verteilt wird.

Smartes Wasser-Monitoring in Australien

Gemeinsam mit unserem Kunden Telstra, einem der führenden Telekommunikations- und Technologiekonzerne Australiens, haben wir über die cloud-basierte Plattform Cumulocity IoT ein smartes Monitoring für Wasserverteilnetze entwickelt. Das System ermöglicht über den Einsatz intelligenter Zähler („Smart Meter“) die Überwachung von Durchfluss, Druck, Wasserqualität und Lecksuche nahezu in Echtzeit. Falls es zu Abweichungen kommt, messbar etwa durch einen plötzlichen Druckabfall in der Leitung, senden die eingebauten Sensoren ein Alarmsignal.

Die Verwaltung und Steuerung der Smart-Meter erfolgt über die IoT-Plattform von Telstra sowie einen cloud-basierten Accelerator, der auf Cumulocity IoT zugreift. So sind die Versorger in der Lage, Probleme an Wasserleitungen frühzeitig zu erkennen und zu beheben, bevor auch nur ein Tropfen verloren geht oder verschmutzt wird.

Das System leistet einen wertvollen Beitrag, um das Versickern des so knappen Guts in Australiens Untergrund zu verhindern. Aber Lecks in den Leitungen sind nicht das einzige Problem in der Wasserwirtschaft, das sich durch den Einsatz von IoT und smarten Sensoren lösen lässt: Der Versorger Busselton Water im Westen Australiens versorgt mehr als 26.000 Menschen. Auch er nutzt die Lösung von Telstra und Software AG, um die Wasserverschwendung zu reduzieren.

Das langfristige Ziel des Versorgers ist es nicht nur Wasser zu sparen, sondern auch die Lösung weiterzuentwickeln, um zum Beispiel den Energieverbrauch sowie den CO2-Fußabdruck mithilfe von Algorithmen zu reduzieren. Zudem soll es über ein Kundenportal künftig möglich sein, Einblicke in das Unternehmen und dessen Abläufe zu erhalten. Bereits jetzt haben erste Tests gezeigt, dass durch die erhöhte Transparenz, intelligente Regeln sowie das smarte Monitoring schätzungsweise bis zu 20 Prozent Leckagen, 15 Prozent Energiekosten und zwischen zehn bis 35 Prozent des Pro-Kopf-Verbrauchs reduziert werden konnten.

Nachhaltige Landwirtschaft in Indien

Auch Indien hat mit Wassermangel zu kämpfen – trotz der enormen Niederschläge zu Monsunzeiten. Das Problem für indische Landwirte besteht darin, das vorhandene Wasser gezielt und zu den richtigen Zeiten für die Bewässerung der Felder zu nutzen. Das oft wechselhafte Wetter erschwert die Bewässerung zusätzlich. Schwachstellen dabei sind die Pumpen, die diese Arbeit oft entweder gar nicht oder nur unzureichend erledigen. Das führt schnell zu Ernteausfällen und zu Hungersnöten in der Bevölkerung.

Eine Lösung dafür basiert ebenfalls auf Cumulocity IoT der Software AG: Ein spezielles Condition-Monitoring-System hilft, die mit Solarstrom laufenden Pumpen via Mobilfunk zu überwachen. Ein in die Pumpen integriertes Gateway meldet alle paar Minuten seinen Status an eine IoT-Plattform, die überwacht, ob die Pumpe ihren Dienst ordnungsgemäß verrichtet. Tut sie das nicht, informiert das System den Landwirt per SMS über den möglichen Ausfall der Pumpe. Das System hilft nicht nur dabei, den Wasserfluss aufrechtzuerhalten, sondern ist auch anderweitig nachhaltig: Wenn sie gerade nicht für die Bewässerung genutzt werden, erzeugen die Pumpen genügend Solarstrom, um ihn ins Stromnetz einzuspeisen. So generieren die Landwirte zusätzliche Einnahmen, während sie von der schonenden Nutzung der Wasserressourcen profitieren.

Lösungen auch für Europa interessant

Wasserversorgung ist weiten Teilen Europas weniger kritisch als in Australien oder Indien. Allerdings haben auch hier die Versorger mit Leckagen und versickerndem Wasser zu kämpfen. In Großbritannien zum Beispiel versickern aufgrund maroder Leitungen Tag für Tag mehr als drei Milliarden Liter im Erdreich. In Deutschland ist der Verlust nach Angaben des BDEW mit rund einer Billion Liter pro Jahr in relativen Zahlen gemessen nur geringfügig kleiner, macht aber dennoch 5,2 Prozent der jährlich verbrauchten Menge aus.

Jedes Jahr gehen weltweit geschätzt mehr als 126 Milliarden Kubikmeter Wasser verloren – unter anderem, weil Leitungen schadhaft sind und die Durchleitung des kostbaren Gutes nur unzureichend gemessen oder überwacht wird. Die Cloud ist als Wasserspender nicht nur im richtigen Leben wichtig, sondern in der virtuellen Welt auch als Basis einer technologischen Lösung für ein datengestütztes, smartes Wassermanagement. Die Daten von Smart Meters und anderer Anlagen zum Wassermanagement liefern wertvolle Informationen über den Zustand und die Leistung der Systeme – relativ autark am Edge, aber auch als Teil eines IoT in einer systemumspannenden Cloud-Infrastruktur, die für die automatisierte Analyse der Daten zuständig ist.

Technologie macht den Unterschied

Intelligente Wasserzähler mit Verbindung in ein cloud-basiertes IoT werden zukünftig eine entscheidende Rolle bei der Wassernachfrage, der Verbesserung des Kundenerlebnisses und der Reduzierung der Betriebskosten spielen, das zeigen die Beispiele aus Indien und Australien sehr eindrücklich.

Bernd Groß, Software AG.
Bernd Groß, Software AG.
(Bild: Rainer Unkel)

Sie zeigen auch, wie ein IoT bereits mit relativ einfachen Mitteln und in technisch wenig erschlossenen Gegenden einen erheblichen Beitrag für den Schutz kostbarer Ressourcen leisten kann. Es ist nicht nur Zeit zu handeln. Moderne Technologien aus der Cloud zeigen auch auf, wie das gehen kann. Also: Worauf warten wir noch, jeder Tropfen zählt!

* Der Autor Bernd Groß ist Chief Technology Officer der Software AG.

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