Moderne Technologien zur Steigerung der Energieeffizienz von Wasserversorgungssystemen

Wir leben in einer Zeit, in der der Klimawandel, die Dekarbonisierung der Wirtschaft und steigende Energiepreise jeden Aspekt unserer Zivilisation verändern – auch das, was bis vor kurzem unsichtbar war: das Wasserversorgungsnetz. Obwohl man bei Wasserversorgungsnetzen normalerweise an Wasser denkt, verbrauchen sie bis zu 4 % des weltweiten Stroms. Diese beispiellose Herausforderung erfordert die Anwendung moderner digitaler Werkzeuge, Automatisierung und Erneuerbarer Energien, um Teil eines nachhaltigen, emissionsarmen Energiesystems zu werden.

Die energetische Transformation der Wasserversorgung im Zeitalter der Digitalisierung

Der Klimawandel verschärft Dürreperioden und Unwetter, während die Dekarbonisierung Unternehmen dazu verpflichtet, ihre CO₂-Emissionen zu reduzieren. Hinzu kommen stark steigende Energiepreise und der Druck auf die Leistungsfähigkeit der Infrastruktur. Wasserversorgungsunternehmen sind zwar im Alltag kaum wahrnehmbar, machen jedoch 3 % bis 4 % des weltweiten Stromverbrauchs aus – 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 entwickelt sich der Versorgungssektor zum digitalen Pendant der Industrie – dank Automatisierung, Cloud-basierten Analysen 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, riesige Datenmengen von Druck-, Durchfluss- und Wasserqualitätssensoren zu erfassen. Prädiktive Algorithmen erkennen Abweichungen im Pumpenbetrieb und planen Wartungsarbeiten, wodurch Verluste minimiert werden, während intelligente Regelventile den Druck im Netz optimieren. Die Analysen dieser Informationen mithilfe von KI-Algorithmen ermöglichen es, den Energieverbrauch auf der Skala des gesamten Wasserversorgungsnetzes um bis zu 30 % zu senken.

Die digitale Nachbildung des Netzes, der sogenannte „Digital Twin“, 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 unmittelbar nach ihrem Auftreten zu erkennen und die Dauer der Reparaturen um die Hälfte zu verkürzen. Darüber hinaus ermöglicht der digitale Zwilling die Simulation verschiedener Notfallszenarien und

die Wirksamkeit von Strategien der Netzverwaltung 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 Automatisierung der Steuerung ermöglicht zudem einen Ausgleich des Energieverbrauchs durch die Integration in Mikronetze, die durch Erneuerbare Energiequellen versorgt werden – PV-Anlagen, Windkraftanlagen oder Biogasanlagen unterstützen Wasseraufbereitungsanlagen dabei, emissionsfrei zu arbeiten.

Vorschriften und Fördermittel als Triebkräfte der Transformation

Die Richtlinie (EU) 2023/1791 des Europäischen Parlaments und des Rates („EED“) hat verbindliche Ziele zur Senkung des Endenergieverbrauchs 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. Die Aufbau- und Resilienzfazilität (Recovery and Resilience Facility), die 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 und ermöglichen so die Umsetzung umweltfreundlicher Lösungen wie energieeffiziente Filtertechnologien, Wasserrückgewinnungssysteme und Infrastruktur zur Verringerung 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 Wasserversorgungsunternehmen in Polen. Das Programm wird im Rahmen des Nationalen Plans für Wiederaufbau und Stärkung der Widerstandsfähigkeit durchgeführt und aus Mitteln der Europäischen Union kofinanziert. 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 unter das nationale Cybersicherheitssystem fallen.

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, die unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und magnetischen Störungen sind und im gesamten Temperaturmessbereich R800 arbeiten. Dank elektronischer Kommunikation (NFC, LoRaWAN, Wireless M-Bus) und der Schutzart IP68 können sie in jeder Position ohne zusätzliche gerade Rohrstücke 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 Volumen von Wasser mit einer Temperatur von bis zu 50 °C oder 70 °C in geschlossenen Rohrleitungen mit vollem Durchfluss bei einem maximalen Betriebsdruck von bis zu 16 bar (PN16), insbesondere wenn eine präzise Messung des Wasserverbrauchs sowie die Anwendung 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.

Anwendungsbeispiel – Wasserversorgung Słupsk

Die Wasserversorgung Słupsk hat gemeinsam mit lokalen Anbietern von Erneuerbaren 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:

• die Überwachung des Betriebs des Fernwärme- und Stromnetzes in Echtzeit,

• automatische Berichterstattung über die Energieerzeugung und CO₂-Einsparungen,

• Schnelle Fehlererkennung und Optimierung des Wartungsplans.

Durch die Investition wurden niedrigere Energiekosten, Versorgungssicherheit und eine reale Steigerung des Anteils der Erneuerbaren Energiequellen am Energiehaushalt der Stadt erreicht.

Schlussfolgerungen

Die Wasserversorgung der Zukunft besteht aus digitalen, ressourcenschonenden und nachhaltigen Systemen. 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 Einwohner werden, die zuverlässige, kostengünstige und umweltfreundliche Wasserdienstleistungen erhalten.