#Chip happens Podcast: Staffel 2, Folge 3 I Unser Trinkwasser

Situation:

Berlin gewinnt sein Trinkwasser ausschließlich aus dem Pumpen von Grundwasser. Jedoch werden nur etwa 30 % unseres Verbrauchs, vor allem in den Wintermonaten, über den Niederschlag regeneriert.

Die restlichen zwei Drittel des Grundwassers werden über die Uferfiltration regeneriert, bei der Teile des Spree- und Havelwassers versickern und das Grundwasser auffüllen. Neun Wasserwerke sichern die Versorgung Berlins. Durchschnittlich werden etwa 620.000 m³ am Tag verbraucht.

Problemstellung:

Die Wassernachfrage schwankt stark, zu unterschiedlichen Jahreszeiten, Tagen und Uhrzeiten. Am Ostersonntag wird mit unter 500.000 m³ beispielsweise meist am wenigsten Wasser verbraucht, während der letzten Hitzewelle im Juli waren es ~880.000 m³ am Tag.

Die Versorgung muss trotz dieser Schwankungen jederzeit hygienisch und ausfallsicher bleiben, sodass das riesige Netz in der Stadt eine kontinuierliche Wartung benötigt.

Lösungsansätze/Innovationspotenziale:

Die Uferfiltration ist ein guter erster Garant für die Wasserqualität. Das Regen-, Spree- und Havelwasser fließt hierfür über Monate und Jahre durch viele Bodenschichten und wird so auf natürliche Weise gereinigt. Natürlich wird sich auf diesen Prozess nicht blind verlassen; ein Netz von Zehntausend Laborproben im Jahr sichert die Qualität wissenschaftlich ab. In den Wasserwerken gibt es zudem Echtzeit-Sensoren, welche die Wasserqualität anhand fünf verschiedener Parameter messen.

Riesige Reinwasserbehälter puffern darüber hinaus Lastspitzen, ein einziger dieser Behälter kann einen ganzen Tagesverbrauch an Wasser aufnehmen kann. Zudem gibt es viele ausgewiesene Wasserschutzgebiete, mit denen die Räume zur Regeneration geschützt werden.

Auch die konkrete Trinkwasserverordnung und regionale Geschmacksunterschiede durch Mineralien wie Eisen, Mangan, Calcium und Magnesium sowie die Instandhaltung des fast 8.000 Kilometer langen Rohr- und 9.800 Kilometer langen Kanalnetzes in Berlin werden von Stephan Natz besprochen. So wird das gesamte Netz mithilfe eines KI-Netzes überwacht, welches Daten zu den einzelnen Rohren kontrolliert und beispielsweise Empfehlungen zur Reihenfolge von Instandhaltungsmaßnahmen ausgibt.

Weiterer Forschungs-/Entwicklungsbedarf / Aktuelle Projekte:

Die Berliner Wasserbetriebe experimentieren zurzeit mit Bioindikatoren (u.a. speziellen Fischsorten, Bachflohkrebsen), um über Verhaltensänderungen auf die Wasserqualität zu schließen, diese Untersuchungsmethoden sind jedoch noch nicht serienreif.

Situation:

Die zunehmende Urbanisierung sowie sich häufende Hitzeperioden verändern die Entnahmegewohnheiten in der gesamten Gesellschaft. Der mit dieser Erwärmung einhergehende Temperaturanstieg des Wassers in Leitungs- und Gebäudesystemen begünstigt gleichzeitig die Vermehrung von Keimen und rückt Hygiene noch stärker in den Fokus. Das Ziel für Haushalte muss es sein, eine saubere Wasserverfügbarkeit zur »richtigen« Zeit und eine bestmögliche Ressourceneffizienz zu erreichen.

Problemstellung:

Die Wasserversorger erhalten lediglich Makro-Daten zum Wasserverbrauch. Abgesehen von der jährlichen Zähler-Ablesung sind die Wohnhäuser quasi eine Black-Box für sie. Hier braucht es laut Susanne Buck eine bessere Datenlage darüber, wie Wasser in den Häusern und Wohnungen konkret genutzt wird.

Lösungsansätze/Innovationspotenziale:

In diesem Zuge spricht sie über das Projekt »Integrierte Digitalisierung der Trinkwasserversorgung – InDigWa« und wie integrierte Digitalisierung der Trinkwasserversorgung faktisch funktionieren kann. Sie erklärt dabei, wie digitale Lösungen helfen können, Verbrauch, Hygiene und Versorgung zu optimieren – mit der Vision einer Morgenstadt, in der Ressourcen immer effizienter genutzt werden.

Über ein digitales Monitoring von Entnahmegewohnheiten können die benötigten Daten generiert werden, damit z. B. Warmwasser zur richtigen Zeit schon vorgewärmt werden kann. Ein anderer Ansatz ist die Nutzung von »Grauwasser«, also z. B. die Toilettenspülung mit altem Duschwasser zu betreiben. Auch außerhalb eines Wohnhauses können digitale Technologien und Mikroelektronik zum Einsatz kommen, so können z. B. Sensoren erkennen, wann und wie viel Wasser Bäume und Rasenflächen benötigen.

Weiterer Forschungs-/Entwicklungsbedarf / Aktuelle Projekte:

In Zukunft könnte man die Monitoring- und Steuerungssysteme in ein datengetriebenes KI-Umfeld integrieren.

Dieses könnte, unter der Berücksichtigung von Hygiene und Effizienz, weitere Entscheidungen zu Verteilung und Nutzung von Wasser treffen.

Situation:

Klassische Wasseranalytik wird oft chemisch/elektrochemisch durchgeführt und benötigt Labore zur Auswertung von Proben. Diese Analyse können aufwendig, langsam und personalintensiv sein.

Problemstellung:

Da die traditionellen Prüfungen (z. B. auf Legionellen) oft teuer und langsam sind, gibt es Bedarf an schnellen, quantitativen Checks, welche direkt vor Ort durchgeführt werden können.

Lösungsansätze/Innovationspotenziale:

Die industrielle-Forschung arbeitet aktuell daran, die Kosten einzelner photonischer Sensoren zur Analyse in den einstelligen Euro-Bereich zu drücken sodass diese problemlos vor Ort genutzt werden können. Photonische Sensoren sind winzige, chipbasierte Lichtwellenleiter, die ihre Farbe bei Kontakt mit bestimmten Stoffen ändern. So ermöglichen sie schnelle, präzise und kostengünstige Messungen direkt vor Ort – ohne den Umweg über das Labor.

Weiterer Forschungs-/Entwicklungsbedarf / Aktuelle Projekte:

Diese Sensoren können, je nach Ausrichtung und Funktionalität, auch in den Life-Sciences, für Drogentests oder beim Monitoring von Meerwasser eingesetzt werden.