Künstliche Intelligenz: Wassersparen smart gemacht

Beim schwedischen Wasserversorger VA SYD tragen rund zehn Prozent des an die Kunden gelieferten Wassers nicht zum Umsatz bei. Das mag wenig erscheinen, hat aber einen einfachen Grund: Leckagen im Rohrleitungsnetz. Nun setzt VA SYD auf künstliche Intelligenz (KI), um Lecks an den Wasserleitungen effizienter zu erkennen und zu beheben.

„Der respektvolle Umgang mit natürlichen Ressourcen ist in Schweden eine Selbstverständlichkeit, und der Wasserverbrauch bildet da keine Ausnahme“, betont Victor Pelin. „Auch wenn wir hier nicht an Wassermangel leiden, fühlt sich Wasserverschwendung einfach falsch an. Zudem verbraucht das Heben und Aufbereiten des Wassers sowie die Erzeugung des Wasserdrucks Energie – das ist ein großer Kostenfaktor“, ergänzt Simon Granath.

 

Simon und Victor arbeiten als Entwicklungsingenieure bei VA SYD und sind verantwortlich für die Entwicklung und Realisierung des Leckage-Erkennungssystems.

Wir wollen uns mit den Besten messen. Dafür brauchen wir KI-basierte Lösungen wie SIWA LeakPlus. 
Simon Granath (l.) und Victor Pelin (r.), Entwicklungsingenieure, VA SYD

Kleine Lecks mit großer Wirkung

Der schwedische Wasserversorger VA SYD mit Sitz in Malmö betreibt Leitungen mit einer Gesamtlänge von rund 5.000 Kilometern. 2 000 Kilometer davon sind Trinkwasserleitungen. Da ist das Aufspüren von Lecks eine komplexe Aufgabe. „Dabei konnten wir bis vor Kurzem nur die größten Leckagen erkennen, die zu Versorgungsunterbrechungen führten. Tatsächlich sind es aber gerade die kleinen, langsamer wirkenden Lecks, die oftmals an kleineren Versorgungsleitungen auftreten. Sie machen den größten Teil des nicht umsatzwirksamen Wassers aus“, erläutert Simon.

Besserer Service für den Kunden

Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Servicequalität für die Kunden. „Wir kümmern uns um eine Vielzahl von Leitungen in einem großen Gebiet, deshalb wollten wir die Lokalisierung von

Leckstellen durch Smart-Metering-Zonen verbessern. Und so machten wir uns auf die Suche nach einer KI-basierten Lösung“, erinnert sich Victor.

 

Dazu evaluierte VA SYD in den vergangenen Jahren mehrere Systeme. Sie sollten dem neuesten Stand der Technik entsprechen und die vorhandenen Durchflussmesser und intelligenten Zähler optimal nutzen, die in dem für den Proof of Concept ausgewählten Gebiet vorhanden waren. SIWA LeakPlus von Siemens erfüllte diese Anforderungen.

Gemeinsam zur optimalen KI-Lösung

„Bei der Implementierung stießen wir jedoch auf einige Hindernisse. So mussten wir einen Weg finden, die KI-basierte Leckage-Erkennung vor Ort zu nutzen, anstatt in einer Cloud-Umgebung. Wir haben mit Siemens, deren Kooperationspartner BuntPlanet und unseren internen IT- und OT-Abteilungen intensiv über das beste Konzept zur Installation der SIWA LeakPlus-Lösung in unseren eigenen Rechenzentren diskutiert. Meines Wissens nach ist es das erste Mal, dass so etwas in der schwedischen Wasserwirtschaft gemacht wurde – und wir haben es geschafft“, sagt Victor und Simon ergänzt: „Wir wollen uns mit den Besten messen. Dafür brauchen wir KI-basierte Lösungen wie SIWA LeakPlus.“

Simulierter Ansatz für bessere Daten

Im nächsten Schritt wurden die hydraulischen Modelle für die Rohrleitungen verfeinert und die Daten der Messsysteme und Pumpstationen unter Verwendung von OPC UA mit SIWA LeakPlus verknüpft.

Die anschließenden Tests verliefen Victor zufolge vielversprechend: „Wir haben mit dem System verschiedene Lecks simuliert und die Daten ausgewertet. Demnach konnten wir Lecks bis zu einer Größe von nur 0,5 Litern pro Sekunde aufspüren – eine enorme Verbesserung gegenüber der vorherigen Lösung, die keinerlei Möglichkeit zur Erkennung kleiner Leckstellen bot.“

SIWA LeakPlus

Die Anwendung SIWA LeakPlus wurde von Siemens speziell für die Wasser- und Abwasserbranche entwickelt. Die intelligente Lösung nutzt einen KI-basierten Algorithmus, um Anomalien im Rohrnetz zu identifizieren und zu klassifizieren. Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten, wird SIWA LeakPlus zunächst mit Durchfluss- und Druckdaten aus der Vergangenheit „trainiert“. Dadurch lernt das System, Anomalien vom Regelbetrieb zu trennen und jeder Anomalie die richtige Ursache zuzuordnen.

„In den kommenden Wochen werden wir eine weiterentwicklte Variante der Leckage-Erkennung einführen, mit der wir die Position des Lecks genau bestimmen können. Dann haben wir die Möglichkeiten, all diese kleinen Probleme da draußen effizient zu beheben“, schildert Simon.

Einsparungen locken weitere Interessenten

Da sich der Proof of Concept in der Endphase befindet, arbeiten Simon und Victor auch daran, die Lösung auf andere Teile des Netzes hochzuskalieren. Die nächste Region, die von SIWA LeakPlus profitieren wird, ist die Stadt Lund. Dort installiert VA SYD derzeit zusätzliche Durchflussmessgeräte, um mehr Daten aus dem Rohrleitungsnetz zu erhalten. „Ein intelligentes System zur Leckage-Erkennung benötigt weniger Daten aus den Leitungen, sodass wir die Anzahl der installierten Zähler reduzieren können. Das zahlt sich sofort aus“, ist Simon überzeugt.

Abgesehen von den wirtschaftlichen Vorteilen hat SIWA LeakPlus bei VA SYD bereits jetzt dazu beigetragen, die nächsten Schritte auf dem Weg zu einem weiteren ehrgeizigen Ziel zu gehen: Bis 2030 möchte VA SYD zu einem klimaneutralen, energiesparenden Wasserversorger mit null ungeplanten Betriebsunterbrechungen werden.

Mai 2021

VA SYD ist einer der größten Energieversorger Schwedens, der stark in die nachhaltige Wasser- und Abwasseraufbereitung investiert und sich für umweltfreundliche Lösungen im kommunalen Bauwesen einsetzt. Das Unternehmen versorgt in den Regionen um Lund und Malmö im Süden Schwedens mehr als 546 000 Kunden mit Trinkwasser.

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