Moderne Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz von Wasserversorgungssystemen

Wir leben in Zeiten, in denen der Klimawandel, die Dekarbonisierung der Wirtschaft und steigende Energiepreise jeden Aspekt unserer Zivilisation verändern – auch das, was bis vor kurzem unsichtbar war, nämlich Wasserversorgungsnetz. Obwohl Wasserversorgungsnetzen normalerweise mit Wasser in Verbindung gebracht werden,verbrauchen sie bis zu 4 % der weltweiten Stromerzeugung. Diese beispiellose Herausforderung erfordert den Einsatz moderner digitaler Werkzeuge, Automatisierung und Erneuerbarer Energiequellen, um Teil eines nachhaltigen, emissionsarmen Energiesystems zu werden. 

Energiewende in der Wasserwirtschaft im Zeitalter der Digitalisierung

Der Klimawandel verschärft Dürre- und Sturmperioden, während die Dekarbonisierung Unternehmen zur Reduzierung ihrer CO₂-Emissionen zwingt. Hinzu kommen ein rasanter Anstieg der Energiepreise und der Druck auf die Effizienz der Infrastruktur. Die Wasserversorgung, obwohl im Alltag unbemerkt, ist für 3 % bis 4 % des weltweiten Stromverbrauchs verantwortlich – hauptsächlich durch Pumpen und Wasseraufbereitungsanlagen. Traditionelle Modelle, die auf zentralen, energieintensiven Kraftwerken basieren, weichen langsam Systemen, die auf Erneuerbaren Energiequellen, Mikronetzen und lokalen Energiespeichern beruhen.

Gleichzeitig wird der Versorgungssektor zum digitalen Gegenstück der Industrie – dank Automatisierung, Cloud-Datenanalyse und der Technologie des digitalen Zwillings des Wassernetzes können Betreiber jeden Meter der Rohrleitungen fernüberwachen, den Betrieb der Pumpen optimieren und Wasserverluste minimieren.

Wie Technologie das Wassermanagement verändert

Die Einführung von Lösungen auf Basis von Big Data, künstlicher Intelligenz (KI) und dem Internet der Dinge (IoT) ermöglicht es den Betreibern von Wasser- und Abwassersystemen, eine enorme Menge an Daten von Druck-, Durchfluss- und Wasserqualitätssensoren zu erfassen. Prädiktive Algorithmen erkennen Abweichungen im Pumpenbetrieb und planen Wartungsarbeiten, wodurch Verluste minimiert werden, während Druckminderventile den Netzwerkdruck optimieren. Durch die Analyse dieser Informationen mithilfe von Algorithmen der künstlichen Intelligenz kann der Energieverbrauch im gesamten Wasserversorgungsnetz um bis zu 30 % gesenkt werden.

Die digitale Netzwerkzuordnung, d. h. „digitaler Zwilling”, ermöglicht die dynamische Anpassung der Betriebsparameter von Pumpen und Ventilen. Implementierungen auf Basis des Berichts „Water Technology Trends 2024“ von Idrica zeigen, dass eine intelligente Echtzeitüberwachung es ermöglicht, Leckagen sofort nach ihrem Auftreten zu erkennen und die Reparaturzeit um die Hälfte zu verkürzen. Darüber hinaus ermöglicht der digitale Zwilling die Simulation verschiedener Notfallszenarien und die Wirksamkeit von Netzwerkmanagementstrategien vor der Umsetzung von Änderungen zu bewerten. Dadurch können Betreiber nicht nur schneller auf aktuelle Vorfälle reagieren, sondern auch Wartungspläne optimieren, was zu einer Senkung der Betriebskosten und einer Verlängerung der Lebensdauer der Infrastruktur führt.

Die Steuerungsautomatisierung ermöglicht zudem einen Ausgleich des Energieverbrauchs durch die Integration mit Mikronetzen, die durch Erneuerbare Energiequellen versorgt werden – PV-Anlagen, Windturbinen oder Biogasanlagen unterstützen Wasseraufbereitungsanlagen im emissionsfreien Betrieb.
 

Vorschriften und Fördermittel als Triebkräfte der Transformation

Die Richtlinie (EU) 2023/1791 des Europäischen Parlaments und des Rates („EED“) hat verbindliche Ziele zur Reduzierung des Endenergiebedarfs um 11,7 % bis 2030 eingeführt. Daher verpflichtet sie die Mitgliedstaaten ab 2028 zu jährlichen Energieeinsparungen in Höhe von 1,9 %, wobei der öffentliche Sektor und schutzbedürftige Haushalte Vorrang haben.

EU-Fördermittel spielen eine entscheidende Rolle bei der Modernisierung polnischer Kommunalunternehmen, insbesondere im Bereich der Digitalisierung und Energieeffizienz von Wasserversorgungsnetzen. Der Wiederaufbau- und Resilienz-Mechanismus (Recovery and Resilience Facility), der eine Säule des Programms NextGenerationEU darstellt, unterstützt die digitale Transformation von Wasser- und Abwasserbetreibern durch die Finanzierung von Investitionen in intelligente Überwachungssysteme, Prozessautomatisierung und die Einführung digitaler Zwillinge. Parallel dazu konzentrieren sich die Kohäsionsfonds und das LIFE-Programm auf die Modernisierung von Wasseraufbereitungsanlagen und Verteilungsnetzen, was die Implementierung umweltfreundlicher Lösungen ermöglicht, wie etwa energieeffiziente Filtrationstechnologien, Wasserrückgewinnungssysteme und eine Infrastruktur zur Reduzierung von Transportverlusten.    

In Polen wurde im Jahr 2025 das Programm „Cyberbezpieczny Wodociąg“ (Cybersichere Wasserversorgung) ins Leben gerufen. Dabei handelt es sich um eine Regierungsinitiative zur Verbesserung der Cybersicherheit in Wasserversorgungs- und Abwasserbetrieben in Polen. Das Programm wird im Rahmen des nationalen Wiederaufbauplans und der Resilienzsteigerung umgesetzt und durch Mittel der Europäischen Union mitfinanziert. Ziel des Programms ist der Schutz der Wasserversorgungsinfrastruktur vor Cyberangriffen, einschließlich der operativen Systeme (OT). Das Programm steht Wasserversorgungsbetrieben, öffentlichen Versorgungsunternehmen sowie lokalen Gebietskörperschaften offen, die dem nationalen Cybersicherheitssystem unterliegen.

Von der Technologie bis zur Umsetzung – Apator als Partner von Kommunalverwaltungen und kommunalen Unternehmen

Apator entwickelt seit Jahren Lösungen für die Fernablesung und -steuerung von Medien. Die Ultraschallwasserzähler der Serie Ultrimis sind Geräte ohne bewegliche Teile, beständig gegen Verunreinigungen und magnetische Störungen und arbeiten im gesamten Messbereich R800. Dank elektronischer Kommunikation (NFC, LoRaWAN, Wireless M-Bus) und der Schutzart IP68 können sie an jeder Position ohne zusätzliche gerade Rohabschnitte installiert werden.

Der hochwertige polnische Ultraschallwasserzähler Ultrimis bietet:

• Zahlreiche patentierte konstruktive und technologische Lösungen;

   

• Der wahrscheinlich leichteste und kleinste Ultraschallwasserzähler auf dem Markt;

   

• Stabile Messwerte unabhängig von Verschmutzungen der Messkomponenten während des Betriebs.

Ultraschallwasserzähler werden zur Messung von Durchfluss und Wasservolumen bei Temperaturen von bis zu 50 °C oder 70 °C in geschlossenen Rohrleitungen mit vollem Durchfluss bei einem maximalen Betriebsdruck von bis zu 16 bar (PN16) eingesetzt, insbesondere wenn eine präzise Wasserverbrauchsmessung sowie der Einsatz moderner Kommunikationstechnologien, einschließlich NFC und Funksystem für die Auslesung, erforderlich sind. Der Wasserzähler verfügt über ein elektronisches LC-Display (IP68); er kann in jeder Betriebsposition (H; V; H/V) installiert werden und erfordert weder gerade Einlaufstrecken U0D0 noch einen Filter oder ein Rückschlagventil.

Implementierungsbeispiel – Wasserversorgung Słupsk

Die Wasserversorgung Słupsk hat gemeinsam mit lokalen Anbietern Erneuerbarer Energiequellen den Bioenergie-Cluster Słupsk gegründet, der eine Biogasanlage, PV-Anlagen und einen Windpark integriert. Apator lieferte ein fortschrittliches IT-System, das Daten von Stromzählern, Durchflussmessern und Drucksensoren erfasst und visualisiert und Folgendes ermöglicht:

• Echtzeit-Überwachung des Fernwärme- und Stromnetzes,

   

• automatische Berichterstattung über die Energieerzeugung und CO₂-Einsparungen,

   

• Schnelle Fehlererkennung und Optimierung des Wartungsplans.

   

Durch die Investition konnten niedrigere Energiekosten, Versorgungssicherheit und eine reale Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energiequellen an der Energiebilanz der Stadt erreicht werden.

Schlussfolgerungen

Wasserversorgung der Zukunft sind digitale, ressourcenschonende und nachhaltige Systeme. Ihre Energieeffizienz ist keine Modeerscheinung, sondern eine Notwendigkeit – sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus ökologischer Sicht. Die dafür erforderlichen Technologien wie Big Data, KI, IoT und Digital Twins sind bereits verfügbar; der Schlüssel liegt in ihrer Umsetzung und den entsprechenden Kompetenzen. Polen verfügt über lokale Marktführer wie Apator, die bereit sind, Kommunen und kommunale Unternehmen bei der digitalen Transformation zu unterstützen. Dadurch kann die Transformation nicht mehr eine Frage der fernen Zukunft sein, sondern zum Alltag für Kommunen, kommunale Unternehmen und Bewohner werden, die zuverlässige, kostengünstige und umweltfreundliche Wasserdienstleistungen erhalten.