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Ein Rohr, das kaputt ist und es kommt verschwendetes Wasser heraus.

Künstliche Intelligenz: Wasser sparen auf intelligente Weise

VA SYD, ein schwedisches Wasserversorgungsunternehmen, reduzierte das ungenutzte Wasser von 10 auf unter 8% mithilfe eines KI-gestützten Lecksuchsystems, das Leckagen von nur 0,5 Litern pro Sekunde erkennt. Die Lösung wird jetzt auf ihr Netzwerk und andere schwedische Gemeinden ausgeweitet.

Bei VA SYD gelten zwei allgemeine Prinzipien: Erstens, auch wenn Wasserknappheit in Schweden an sich kein Problem ist, fühlt es sich einfach falsch an, Wasser zu verschwenden. Die andere ist, wenn es um neue Technologien geht, klein anzufangen, Dinge auszuprobieren und aus Misserfolgen zu lernen, um Erfolg in größerem Maßstab sicherzustellen. Das erste Prinzip war die Motivation für die Einrichtung eines Leckageerkennungssystems. Und das zweite Prinzip definierte den Ansatz, nämlich einen Machbarkeitsnachweis in einem relativ kleinen Teil des Systems mit 5.000 Verbrauchern durchzuführen.

Kleine Lecks mit großer Wirkung

Der schwedische Wasserversorger VA SYD mit Sitz in Malmø betreibt insgesamt rund 5.000 Kilometer an Leitungen, von denen 2.000 Kilometer für Trinkwasser bestimmt sind. Das Lokalisieren von Lecks ist eine komplexe Aufgabe. „Bis vor Kurzem konnten wir nur die größten Lecks entdecken, die zu Betriebsunterbrechungen geführt haben. Tatsächlich sind es die kleineren, langsameren Leckagen, oft aus kleinen Versorgungsleitungen, die für den Löwenanteil des ungenutzten Wassers verantwortlich sind „, betont Simon Granath, Entwicklungsingenieur bei VA SYD.

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Verbesserter Kundenservice

Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung des Kundenservices. „Wir müssen viele Pipelines in einem großen Gebiet instand halten, und wir wollten unsere Fähigkeit verbessern, Leckagen in Smart-Metering-Zonen zu lokalisieren. Zu diesem Zweck haben wir uns vorgenommen, eine KI-basierte Lösung zu finden „, erinnert sich Simon Granath.

VA SYD hat mehrere Systeme evaluiert. Letztlich müsste die Lösung die verfügbaren Durchflussmesser und intelligenten Zähler in dem Bereich, der für den Machbarkeitsnachweis ausgewählt wurde, optimal nutzen. SIWA Leak Finder hat alle Kästchen angekreuzt. Diese intelligente Lösung verwendet einen KI-basierten Algorithmus, um Anomalien im Kanalnetz zu identifizieren und zu klassifizieren. Um zuverlässig arbeiten zu können, wird SIWA Leak Finder zunächst anhand historischer Durchfluss- und Druckdaten „trainiert“, sodass er lernt, Anomalien vom regulären Betrieb zu trennen und jeder Anomalie die richtige Ursache zuzuweisen.

Zusammenarbeit führt zu einer optimalen KI-Lösung

„Aber als es um das Implementierungskonzept ging, stießen wir auf einige Hindernisse. Wir mussten einen Weg finden, die KI-basierte Leckageerkennung in einer lokalen Einrichtung statt in einer Cloud-Umgebung zu verwenden „, sagt Simon Granath. Siemens war auch in der Lage, eine Lösung für diese Anforderung anzubieten. Er fährt fort: „Wir hatten einige eingehende Gespräche mit Siemens und unseren IT- und OT-Abteilungen über den besten Ansatz zur Installation der SIWA Leak Finder-Lösung in unseren eigenen Rechenzentren. Meines Wissens ist dies das erste Mal, dass so etwas in der schwedischen Wasserindustrie getan wurde — und wir haben es geschafft, die Arbeit zu erledigen, nicht zuletzt dank der Unterstützung und Expertise von Siemens.

Simulationsansatz für verbesserte Daten

Der nächste Schritt bestand darin, die Hydraulikmodelle für die Rohrleitungen zu verfeinern und die Daten der Messsysteme und Pumpstationen mithilfe von OPC UA mit SIWA Leak Finder zu verknüpfen. VA SYD war dann bereit, die ersten Tests durchzuführen. Simon Granath erklärt: „Wir haben das System verwendet, um verschiedene Lecks zu simulieren, und haben dann die Daten ausgewertet. Wir waren in der Lage, Leckagen von nur 0,5 Litern pro Sekunde zu erkennen — das war ziemlich beeindruckend und eine enorme Verbesserung gegenüber der vorherigen Lösung, die überhaupt keine Möglichkeit bot, kleine Lecks zu erkennen.“ Somit könnte der Wasserverbrauch ohne Einnahmen im Trinkwassernetz von VA SYD von 10 Prozent auf 8 Prozent gesenkt werden.

Einsparungen sprechen für die Lösung

Da sich der Machbarkeitsnachweis in der Endphase befindet, arbeitet VA SYD auch daran, die Lösung auf andere Teile des Netzwerks auszudehnen. Zum Beispiel die Stadt Lund, wo VA SYD zusätzliche Durchflussmesser installiert, um mehr Daten aus dem Leitungsnetz bereitzustellen. Darüber hinaus wurde das Projekt bei VA SYD in Schweden weithin als Best Practice anerkannt, was andere Gemeinden dazu veranlasste, dieselbe Lösung für die Wasserverteilung in ihren jeweiligen Gebieten anzuwenden. Ein solches Beispiel ist die Northwestern Skåne Water and Wastewater Utility (NSVA) im südwestlichen Teil des Landes. NSVA profitiert von der Expertise des Entwicklungsingenieurs Victor Pelin, der zuvor zusammen mit Simon Granath an der Implementierung der Leckageerkennung bei VA SYD gearbeitet hat.

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Simon Granath (links), Entwicklungsingenieur bei VA SYD, und Victor Pelin (rechts), Entwicklungsingenieur bei NSVA: „Wir wollen in der Lage sein, mit den Besten mithalten zu können. Das erfordert KI-basierte Lösungen wie SIWA Leak Finder.“

Abgesehen von den wirtschaftlichen Vorteilen hat SIWA Leak Finder VA SYD bereits dabei geholfen, die nächsten Schritte in Richtung eines weiteren ehrgeizigen Ziels zu unternehmen: Bis 2030 will das Unternehmen ein klimaneutraler, energiesparender Wasserversorger ohne ungeplante Betriebsunterbrechungen werden.

VA SYD ist mit seinen derzeit 8 Prozent unrentablen Wasserreserven auf einem guten Weg. „Das wollen wir wirklich übertreffen. Es gibt Gemeinden, die viel niedrigere Zahlen erreichen, und wir wollen in der Lage sein, mit den Besten mithalten zu können „, sagt Simon Granath. Und um dieses Ziel zu erreichen, führt kein Weg an intelligenter Leckageerkennung und KI-basierten Lösungen wie SIWA Leak Finder vorbei.


Mai 2021; aktualisiert im Februar 2024
Kontakt: Peder Welin
Redaktionsteam: Geschichten aus der Branche

SWA Lecksucher

SIWA Leak Finder ist eine der Anwendungen von Siemens Water (SIWA), die speziell für die Wasser- und Abwasserindustrie entwickelt wurde. Diese intelligente Lösung verwendet einen KI-basierten Algorithmus, um Anomalien im Kanalnetz zu identifizieren und zu klassifizieren. Um zuverlässig arbeiten zu können, wird SIWA Leak Finder zunächst mit historischen Durchfluss- und Druckdaten „trainiert“, sodass er lernt, Anomalien vom regulären Betrieb zu trennen und jeder Anomalie die richtige Ursache zuzuweisen.

VON SYD

VA SYD ist einer der größten Energieversorger Schwedens, der stark in nachhaltige Wasser- und Abwasserbehandlung investiert und sich für umweltverträgliche Lösungen beim Gemeindebau einsetzt. Das Unternehmen versorgt mehr als 546.000 Kunden in den Regionen um Lund und Malmö in Südschweden mit Trinkwasser.