26/07/2016

Big Data zur Rettung der Wasserwerke?

An dem Beispiel der USA wird klar, dass man sich hohe Infrastruktur-Investitionen durch IoT und Big-Data sparen kann, sogar in eine Landschaft von sehr kleinen und zerstreuten Wasserwerken. Ein Beispiel, aus dem man sicher in der Schweiz viel herausholen könnte.

Die Wasserleitungssysteme der USA sind stark ins Alter gekommen und sanierungsbedürftig. Big Data weist nun einen Weg aus der Misere.

Im Untergrund der mächtigsten Nation der Welt schwelt ein Problem vor sich hin, dass nur ab und an mit seinen schrecklichen Symptomen an das Licht der Öffentlichkeit gelangt. Die Wasserleitungsinfrastruktur der USA ist mittlerweile so marode geworden, dass Kinder in Flint (MI) Bleivergiftungen erhielten. Während man hierzulande in aller Selbstverständlichkeit Trinkwasser direkt vom Hahn geniessen kann, schwebt man beim selben Konsumverhalten in den USA in Lebensgefahr. Ein unwürdiger Zustand für das Land der Freien, zumal das Problem offensichtlich mit einer Gesamtrenovierung der Infrastruktur zu beheben wäre. Doch dies gestaltet sich durch mehrere Faktoren erheblich schwieriger, als dass es den Anschein hätte.

The Hoover Dam Photo by Janitors (Flickr) under the CC license.

Im Untergrund der USA ist laut der American Water Works Association (AWWA) schon lange nichts mehr geschehen. Der Grossteil der Trinkwasserinfrastruktur sei vor mehr als 50 Jahren während des demographischen und wirtschaftlichen Aufschwungs in der Nachkriegszeit gebaut worden. In vielen Grossstädten gäbe es gar Altstadtquartiere, deren Wasserleitungen mittlerweile über 100 Jahre alt sind, führt die AWWA in ihrem Bericht «Buried No Longer: Confrontating America’s Water Infrastructure Challenge» aus.

Das Greisenalter dieser Wasserinfrastruktur führt einen ganzen Rattenschwanz von Problemen nach sich. In einigen Städten versickert 30-40% des Wassers aufgrund von undichten Stellen im Leitungssystem, von Rohrbrüchen oder es fliesst durch fehlerhafte Wasserzähler, die es nicht registrieren. Die AWWA schätzt, dass etwa ein Sechstel (oder 7,5 Milliarden Liter) des aufbereiteten Wassers den Endnutzer nie erreicht.

Für grossangelegte Sanierungsprojekte ist kein Geld vorhanden

Dadurch entgehen den Wasserwerken Einkünfte, die sie dringend benötigten, um in die marode Infrastruktur zu investieren. Und hier liegt das zweite grosse Problem begraben, um die Missstände beseitigen zu können: Das Austauschen und Erneuern der amerikanischen Wasserinfrastruktur ist durch den ubiquitär schlechten Zustand mittlerweile zu einem Unterfangen gewaltigen Ausmasses geworden, für welches derzeit kaum Gelder vorhanden sind. Die AWWA schätzt die Renovierungskosten auf mehr als 330’000 USD pro Kilometer, in einigen Regionen wie der Bay Area werden die Kosten aufgrund der Bebauung und der topografischen Lage auf das Doppelte geschätzt. Aber da den Wasserwerken durch den oben beschriebenen Wasserverlust viel Umsatz verloren geht, sind sie oft zu knapp bei Kasse, um in die Renovation der Wasserinfrastruktur investieren zu können. Viele Wasserwerke sind zudem mit Leihschulden geplagt, warum die spärlichen Erträge in erster Linie dafür konzipiert sind, die Aufbereitung und Distribution des Wassers zu decken und die Schulden abzubauen. Für Grossprojekte bleibt da am Ende nicht mehr viel übrig.

Die Rettung liegt in Big Data und dem Internet of Things

Big Data und das sogenannte Internet of Things (IoT) dringt dank visionären Firmen allmählich in den Energiesektor ein und versorgt dort Ingenieure, Manager, private Hausbesitzer, öffentliche Einrichtungen und viele mehr mit detaillierten Informationen zu ihrem Stromverbrauch sowie mit Tipps zum Stromsparen. Dieselbe Technologie könnte zum Einsatz kommen, um potenzielle Lecks und defekte Wasserzähler im riesigen Leitungssystems aufzuspüren und zu katalogisieren. Dank sogenannten «Smart Readers» wären die Wasserwerke zudem in der Lage, Diskrepanzen zwischen dem gepumpten Wasser und den Wasserrechnungen aufzuspüren. Gerade grössere Städte könnten diese Technologien benutzen, um des Problems Herr zu werden.

Aber genau darin liegt der Hund begraben. Die meisten Wasserwerke sind sehr klein. Die EPA zählt 52’000 Wasserwerke in den USA. Nur ein kleiner Bruchteil davon – etwa 8% – versorgt 82% der Gesamtbevölkerung. Diese starke Fragmentierung des Wassersektors trägt ihren Teil dazu bei, dass schnelle Lösungen nicht umsetzbar sind. Nur etwa 300 Werke haben mehr als 30’000 Kunden, womit sie es sich leisten könnten, in diese neue Technologie zu investieren.

Auch die Kleinen können profitieren

Doch nun ist auch für die KMU im Wasserversorgungssektor eine Lösung in Sicht. Ein Start-Up hat eine Cloud-basierte Softwareplattform für Wasserwerke konzipiert, die es nun als Service an die kleineren Werke vertreibt. Damit erhält jedes Wasserwerk eine an seiner Grösse angepasste Lösung. Wer sich die teure Technologie On Premise nicht leisten kann, der abonniert ein Serviceprogramm, um fehlerhafte Zähler und Lecks in den Leitungen aufzuspüren und zu ersetzen. Denn mit der Software muss man die Leitungen nicht mehr freilegen, um das Problem zu inspizieren, was massiv Kosten spart.

Ein Beispiel dafür, wie das Problem gelöst werden kann, ist die Kleinstadt South Bend (IN). Der Ort stand unter massivem Druck, um die Richtlinien der Wasserversorgung vonseiten des Bundes zu erfüllen. Da die Stadt kein Budget hatte, um die vorhandene Infrastruktur auszubauen, musste sie eine Lösung suchen, wie sie diese effizienter nutzen konnte. Sie begann im Jahr 2012 damit, Big Data zu nutzen, um die Abflussüberschwemmungen einzudämmen. Dafür baute sie 100 von Sensoren an neuralgischen Stellen ein, um die notwendigen Daten erheben zu können. Das Resultat spricht für sich: South Bend hat mittlerweile über 100 Millionen USD gespart, indem es keine Investition in die Vergrösserung der Infrastruktur tätigen musste und weitere 60 Millionen durch ausgebliebene Bussen, weil sie die Wasserverschmutzung der Flüsse eindämmen konnte.

Der Schwesternstaat Schweiz darf sich ruhig eine Scheibe abschneiden

Big Data und IoT sind also in der Lage, das Problem der Wasserversorgung in den USA zu lösen. In der Schweiz stellen marode Wasserleitungen zum Glück kein Problem dar. Dennoch ist auch hier aufgrund des föderativen Systems der Wasserversorgungssektor stark fragmentiert, so dass fast jede Gemeinde ein eigenes Wasserwerk hat. So liessen sich nach dem Beispiel von South Bend gerade in stark expandierenden Gemeinden auch in der Schweiz Kosten sparen, indem man die heutigen Möglichkeiten von Big Data ausschöpfen würde. Und mit der Software-as-a-Service Lösung oder gar einer gemeinsamen, bundesweiten Plattform für alle Wasserwerke der Schweiz wäre dies auch für die kleinen Gemeinden erschwinglich. Auf diese Weise liessen sich die Probleme der Vergangenheit mit den Lösungen der Zukunft beheben.

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