NEWSLETTER Juni 2024 - Leitartikel Seite 2
Dr. Carolin Völker, ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung

 

Grundlagen des smarten Wassermanagements

Smartes Wassermanagement umfasst eine Vielzahl von Technologien und Strategien, die darauf abzielen, die Wasserressourcen effizienter zu nutzen und besser zu verwalten. Die zentralen Komponenten hierbei sind:

Sensoren und IoT: Moderne Sensoren können eine Vielzahl von Daten in Echtzeit erfassen, darunter Wasserstände, Durchflussraten, Qualität und Temperatur. Diese Sensoren sind häufig mit dem Internet of Things (IoT) vernetzt, was eine kontinuierliche Überwachung und Fernsteuerung ermöglicht.

Datenanalyse und Künstliche Intelligenz (KI): Die gesammelten Daten werden durch fortschrittliche Analyseverfahren und KI ausgewertet. Dies ermöglicht nicht nur eine bessere Entscheidungsfindung, sondern auch Prognosen und präventive Maßnahmen, etwa bei der Erkennung von Lecks oder der Vorhersage von Dürren.

Automatisierung und intelligente Steuerung: Automatisierte Systeme können Wasserflüsse in Echtzeit anpassen, um den Bedarf zu decken und Verschwendung zu minimieren. Intelligente Bewässerungssysteme in der Landwirtschaft beispielsweise passen die Wassermenge basierend auf Wettervorhersagen und Bodenfeuchtigkeit an.

Was geschieht bei uns in Hessen?

Wie hessische Kommunen die beschriebenen Ansätze und Technologien bereits anwenden und erproben, sehen Sie anhand folgender Projekte, die teilweise durch das Hessische Ministerium für Digitalisierung und Innovation im Rahmen des Programms „Starke Heimat Hessen“ gefördert werden. Dabei können grundsätzlich zwei Ansätze unterschieden werden, die sich unter dem Dachbegriff „Smart City“ vereinen: Projekte, die auf die Ausbringung von Sensorik und die Schaffung von Datengrundlagen und Plattformen zur Datenspeicherung, -verarbeitung und -auslieferung abzielen (z. B. urbane Datenplattformen, die Städten und Regionen als Entscheidungshilfe dienen können), und solche, die die Digitalisierung der Verwaltung und ihrer Prozesse fokussieren.

Einige Kommunen befinden sich aktuell noch in der Strategiephase. Andere befassen sich bereits mit der Umsetzung und Erprobung von Projektideen.

So planen die Landkreise Marburg-Biedenkopf und Hochtaunus die Digitalisierung ihrer Unteren Wasserbehörden. Zukünftig sollen Daten digital übermittelt und die Anzeige von Grundwassernutzungen digitalisiert werden. Derzeit müssen die Unteren Wasserbehörden Messwerte manuell in zwei Systeme eingeben. Eine Schnittstelle soll dies künftig vereinfachen, um Doppelarbeit zu vermeiden. Das Modul „Brunnen“ wird über Civento, eine kostenlose Digitalisierungsplattform des Landes Hessen, angeschlossen. Bürger können dann Grundwassernutzungen über ein Online-Portal selbst eingeben.
In Bürstadt und Lampertheim wird aktuell mittels smarter Bewässerungsbänke eine nachhaltige Bewässerung von Bäumen erprobt. Die automatische Baumbewässerung wird dabei durch intelligente Sensoren und Bewässerungssysteme umgesetzt. Sensoren überwachen kontinuierlich den Feuchtigkeitsgehalt im Boden und senden die Daten an eine zentrale Steuerungseinheit. Diese analysiert die Informationen und aktiviert bei Bedarf die Bewässerungssysteme, um den Bäumen genau die benötigte Wassermenge zuzuführen.
In Darmstadt wurde im Projekt „Schlaues Wasser“ ein strategischer Ansatz erarbeitet, der darauf abzielt, die Stadt widerstandsfähig gegen Klima- und Umweltveränderungen zu machen. Das Projekt setzt auf sensor- und datenbasierte digitale Technologien für das Wassermanagement. Aktuell werden städtische Grünflächen von April bis Anfang Oktober pauschal bewässert, wobei stichprobenartig kontrolliert wird. Zukünftig soll smarte Bewässerung mit Feuchtesensoren diese Kontrolle übernehmen, um den Baumbestand zu erhalten und Wasser zu schonen.
Trebur, Nauheim und Büttelborn entwickeln das digitale Bürgerportal "Mein Wasser+". Per App können sich Bürgerinnen und Bürger über aktuelle Wasserdaten, Informationen zu Störfällen sowie Tipps zum Wassersparen informieren. Zudem sollen im Projekt „Schutz der Bäume durch digitalisierte Bewässerung“ Bäume zielgenau und bedarfsgerecht bewässert werden.

Ähnliche Ansätze werden auch in Frankfurt am Main verfolgt: Im Projekt „Smartes Wassermanagement“ – das im Newsletter ausführlich beschrieben wird – sowie dem Projekt „NEWS“ werden zahlreiche Anwendungsfälle zum nachhaltigen Umgang mit Wasser unter Einsatz von Sensoren und digitalen Technologien erprobt.
Im Projekt „Katastrophenschutz goes digital“ überwacht der Odenwaldkreis mit Sensoren und Wetterstationen die lokalen Gewässer. Auch der Landkreis Fulda hat im Rahmen des Projekts „eRisikomanagement“ ein Starkregenfrühwarnsystem in Betrieb genommen, das mit Daten aus einem Sensor-Messnetz gespeist wird. Zusätzlich ist eine Meldeplattform integriert, auf der Bürgerinnen und Bürger Informationen zu lokalen Starkregenereignissen mitteilen können. Im Hochtaunuskreis soll die Sensorik neben Starkregenmonitoring auch genutzt werden, um eine Niedrigwassergefahrenlage und die Entwicklung der Grundwasserpegel bei anhaltender Trockenheit und Hitze zu erkennen und Indikatoren zu einem drohenden Wassernotstand zu liefern.

Diese und weitere Beispiele finden Sie in der Best-Practice-Datenbank.

Nachhaltige Wassernutzung durch Digitalisierung

Digitalisierung und intelligente Systeme ermöglichen es, den Wasserverbrauch präzise zu überwachen und zu optimieren. Dennoch erfordert eine nachhaltige Wassernutzung mehr als nur technologische Innovationen. Es ist ebenso wichtig, einen bewussten und sparsamen Umgang mit Wasser zu fördern. Nur durch Suffizienz gepaart mit technologischen Effizienzgewinnen kann das Wassermanagement langfristig erfolgreich und nachhaltig gestaltet werden. Diese integrierte Strategie trägt dazu bei, die ökologischen Herausforderungen zu meistern und gleichzeitig den Wasserbedarf der Gesellschaft verantwortungsvoll zu decken. Für Kommunen beutet das, dass der Einzug der sensorbasierten Systeme in die Praxis zur Optimierung des Wasserverbrauchs führt und durch Schulungen für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und Aufklärungsprogramme für die Bevölkerung begleitet werden muss.

* BMUV (2023): Nationale Wasserstrategie. https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Binnengewaesser/
BMUV_Wasserstrategie_bf.pdf (Zugriff 13.06.2024)

** Kuhlemann, L. M., Tetzlaff, D., Soulsby, C. (2020): Urban water systems under climate stress: An isotopic perspective from Berlin, Germany. Hydrological Processes, 34(18), 3758−3776.