Wie man Wasser mit Respekt behandelt
Wasserverschwendung fühlt sich für das schwedische Wasserunternehmen VA SYD einfach falsch an. Deshalb haben seine Ingenieure ein intelligentes Leckage-Erkennungssystem entwickelt, das dazu beiträgt, so viel wie möglich von dieser wertvollen Ressource zu schützen. Damit lassen sich dank der Unterstützung durch künstliche Intelligenz (KI) von Siemens selbst kleinste Leckagen an Wasserleitungen effizient erkennen und reduzieren.
„Der respektvolle Umgang mit natürlichen Ressourcen ist in Schweden eine Selbstverständlichkeit, und die Nutzung des Wassers sollte dabei keine Ausnahme sein“, sagt Victor Pelin. „Außerdem verbraucht das Heben und Aufbereiten des Wassers und die Erzeugung des Wasserdrucks Energie – und Energie ist ein großer Kostenfaktor“, ergänzt Simon Granath.
Simon Granath und Victor Pelin arbeiten als Entwicklungsingenieure bei VA SYD und waren für den Entwurf und die Realisierung des Leckage-Erkennungssystems verantwortlich. Ihr Ziel: die zehn Prozent Wasserverluste durch Leckagen – das sogenannte nicht umsatzwirksame Wasser – auf weniger als acht Prozent zu senken. Dies ist auch ein Beitrag zu dem ehrgeizigen Ziel von VA SYD, bis 2030 ein klimaneutraler, energiepositiver Wasserversorger zu werden.
Das Aufspüren von Lecks ist eine komplexe Aufgabe. „Bis vor sehr kurzer Zeit konnten wir nur die größten Lecks aufspüren, die zu Versorgungsunterbrechungen führten. Dabei sind aber gerade die kleineren, langsamer wirkenden Leckagen, die oft an kleineren Versorgungsleitungen auftreten, für den Löwenanteil des nicht umsatzwirksamen Wassers verantwortlich", erklärt Simon Granath. Für die wertvollste Ressource unseres Planeten war das einfach nicht gut genug.
Verbesserte Kundenbetreuung
Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Servicequalität für die Kunden. „Wir müssen eine Vielzahl von Leitungen in einem großen Gebiet unterhalten, und daher wollten wir unsere Fähigkeit zur Lokalisierung von Leckagen durch Smart-Metering-Zonen verbessern. Zu diesem Zweck machten wir uns auf die Suche nach einer KI-gestützten Lösung“, erklärt Victor Pelin.
VA SYD prüfte in den letzten Jahren mehrere Systeme auf der Suche nach einer Lösung, die dem neuesten Stand der Technik entsprach und die vorhandenen Durchflussmesser und intelligenten Zähler in dem Gebiet, das für den Proof of Concept ausgewählt worden war, optimal nutzen würde. SIWA LeakPlus erfüllte alle 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 Pelin und Simon Granath 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 Pelin 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 Granath.
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 Granath 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.
