Ein digitaler Zwilling für Kläranlagen

Severn Trent setzte in seinem Flaggschiff-Werk in Strongford einen physikbasierten digitalen Zwilling und eine KI-gestützte Software ein, um die Lachgasemissionen zu reduzieren, den Energieverbrauch zu reduzieren und Netto-Null zu erreichen.

Unverzichtbar und doch weitgehend unsichtbar, läuft die Abwasserbehandlung rund um die Uhr, verbraucht viel Energie und verursacht einen erheblichen Teil der Treibhausgasemissionen. Im Vereinigten Königreich haben jahrzehntelange Unterinvestitionen, steigende Nachfrage und der Klimawandel veraltete Anlagen an ihre Grenzen gebracht und grüne Infrastruktur fest an die Spitze der Branchenagenda gerückt.

In Strongford wandelt Severn Trent mit Unterstützung des Ofwat Innovation Fund seine Abwasseraufbereitungsanlage in ein Vorzeigeprojekt für den Sektor um und zeigt, dass Prozessemissionen durch praktische Innovationen bekämpft werden können. Das Unternehmen integriert und modernisiert eine Reihe physischer kohlenstoffarmer Technologien sowie eine High-Fidelity-Technologie Digital Twin in die Einrichtung, um die Umweltbelastung zu reduzieren und ihren Weg zu Netto-Null-Emissionen zu unterstützen.

Digitales Modell + Daten aus der realen Welt + physikalische Regeln = weniger N₂O

Lachgas (N₂O) ist 273-mal stärker als CO₂ und kann bis zu die Hälfte des gesamten CO2-Fußabdrucks einer Pflanze ausmachen. Um dieses starke Gas zu reduzieren, erforscht Severn Trent sowohl physische als auch digitale Technologien. Neben der Erprobung fortschrittlicher N₂O-Zerstörungstechnologie untersucht das Strongford Net Zero Hub-Projekt auch eine bahnbrechende Lösung — das erste Lachgasmodell, das eine virtuelle Replik verwendet, die auf realen Daten und Physik basiert — mit unserer Technologie.

Der Digital Twin und die KI-gestützte Softwarelösung arbeiten zusammen, um in Echtzeit Einblicke in Abwasserprozesse zu bieten, die traditionell schwer zu beurteilen sind. Sie stützen sich auf 60.000 dynamische und statische Datenpunkte und 29.000 verschiedene Gleichungen, um die komplexen biologischen, chemischen und physikalischen Prozesse zu modellieren, die vom Eintritt des Wassers bis zu seiner Existenz in der Pflanze stattfinden.

KI-gestützte Softwarelösung bietet Überwachung in Echtzeit

„Der SIWA Treatment Optimizer stellt den Betreibern empfohlene Regelsollwerte zur Verfügung, sodass sie ihre Prozesse so ausführen können, dass diese Emissionen minimiert werden“, erklärt Adam Cartwright, der zuvor unsere Softwarestrategie für Wasser und Abwasser leitete.

Neben dem Strongford-Projekt gibt es KI-gestützte SIWA-Anwendungen wie SIWA Lecksucher und SIWA Blockage Predictor verwenden auch Live- und historische Daten, um normale von abnormalen Bedingungen in Wassernetzen zu unterscheiden.

Digitalisierung treibt Ökologie und Energieeffizienz voran

Softwarebasierte Modelle oder Softsensoren schätzen wichtige Variablen — wie den biologischen Sauerstoffbedarf und die Lachgasemissionen — anhand verfügbarer Daten ab, auch wenn eine direkte Messung nicht möglich ist. Dies gibt den Betreibern einen tieferen Einblick in die Leistung und unterstützt die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

In Kombination mit der Überwachung der Wasserqualität in Echtzeit ermöglichen SIWA-Anwendungen den Betreibern unter anderem die Feinabstimmung der Belüftung und der Chlordosierung, wodurch die Unsicherheit sowie der Energie- und Chemikalienverbrauch reduziert werden.

„Was wir wirklich tun wollten, ist, die Simulationsfähigkeit zu bieten, damit unser Betriebsteam alle konkurrierenden Fahrer, die es heute hat, ausbalancieren kann.“, sagt Jess Alce, Strategic Innovation Lead bei Severn Trent.

Die Infrastruktur zu modernisieren und gleichzeitig einen kontinuierlichen Service zu bieten, ist keine leichte Aufgabe. Ungefähr 400.000 Menschen in Newcastle-under-Lyme und Stoke-on-Trent sind auf die Wasseraufbereitung in Strongford angewiesen. Wir waren stolz darauf, unsere jahrzehntelange Prozesserfahrung in dieses Projekt einzubringen und dabei zu helfen, sauberere, nachhaltigere Abläufe zu ermöglichen und die Messlatte für eine Branche, die uns sehr am Herzen liegt, höher zu legen.

Severn Trent ist ein in Großbritannien ansässiges Wasser- und Abwasserunternehmen, das 4,6 Millionen Haushalte und 220.000 Unternehmen in den englischen Midlands und Teilen von Wales versorgt.

Severn Trent Water