Digitale Technologien und Plattform für die Prognose und Betriebsoptimierung von Trinkwasserversorgungs-Systemen - TwinOptPRO

Abstract

Ziel des Verbundprojektes TwinOptPRO war die Entwicklung einer digitalen Plattform, die Wasserversorger beim nachhaltigen und energieoptimierten Betrieb des Trinkwassernetzes unterstützt. Die Plattform vereint ein echtzeitfähiges Simulationsmodell mit Prognosewerkzeugen und mathematischen Optimierungsverfahren. Sie prognostiziert die kurzfristige Verfügbarkeit von Wasser an den unterschiedlichen Einspeisepunkten und den Wasserverbrauch. Unter Berücksichtigung der vorhandenen Stromkapazitäten, vor allem aus erneuerbaren Energien, berechnet sie optimierte Fahrpläne für die Steuerung der Pumpen und Anlagen. Darüber hinaus sollte die Plattform auch für eine bedarfsgerechte Wasseraufbereitung und damit Minimierung des Einsatzes von Chemikalien sorgen. Getestet und bewertet wurde die Neuentwicklung für das Trinkwassernetz und die zahlreichen Hochbehälter der Wasserversorgung in der mittelbadischen Stadt Bühl. Die Projektergebnisse haben gezeigt, dass ein großes Potenzial von Kosteneinsparungen vorhanden ist, wenn mit Hilfe der Optimierung der tägliche Fahrplan an aktuelle Börsenstrompreise angepasst wird. Einsparungen von > 30% sind realistisch. Dabei spart nicht nur das Wasserversorgungsunternehmen Kosten für Energie. Aus gesamtwirtschaftlicher und ökologischer Sicht kann die Lösung auch wesentlich zur Einsparung von Treibhausgasemissionen und zur Stabilisierung der Stromnetze beitragen. Die entwickelte Plattform dient als Datendrehscheibe (Leitsystem, Sensoren, Verbrauch, Strompreis) und vereint KI-basierte Prognosemodelle mit Simulations- und Optimierungssoftware. Der Einsatz unter Echtzeitbedingen konnte nachgewiesen werden. Für eine benutzerfreundliche Präsentation der Monitoring- und Prognosedaten wurde ein interaktives Web-Dashboard implementiert.