Langanhaltende Trockenperioden gehören inzwischen in vielen Regionen Deutschlands zur Realität. Auch andere meteorologische Extremereignisse wie Starkregen stellen die Wasserversorgung vor Herausforderungen. Um den Wasserwerksbetrieb möglichst vorausschauend auf diese Situationen vorzubereiten, sind verlässliche und präzise Instrumente zur Prognose des Wasserbedarfs von hoher Relevanz.
Ebenso wie in anderen Branchen ist auch in der Wasserwirtschaft für die Prognose zukünftiger Szenarien die Anwendung von Algorithmen, mathematischen Modellen, maschinellem Lernen und KI besonders zukunftsweisend und erfolgversprechend. Expertinnen und Experten am TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser arbeiten bereits seit vielen Jahren daran, mit Hilfe dieser Instrumente praxistaugliche Tools in Kooperation mit Partnern aus der Wasserversorgung zu entwickeln.
Zwei DVGW-Forschungsprojekte beschäftigten sich mit der Kurzzeitprognose sowie mit dem Spitzenbedarf und schufen die Grundlage für weitere Arbeiten. So konnten Verfahren für die Vorhersage des kurzfristigen Wasserbedarfs (mit einem Vorhersagehorizont von wenigen Tagen bis zwei Wochen) und des langfristigen Wasserbedarfs (mit einem Vorhersagehorizont von Jahren und Jahrzehnten) entwickelt werden.
Im Rahmen eines dreijährigen BMBF-Forschungsprojekts konnte am TZW gemeinsam mit Praxispartnern inzwischen ein Prognosetool entwickelt werden, das sich sehr anwenderfreundlich und robust zeigt. Für die Vorhersage des mittleren Wasserbedarfs und des Spitzenbedarfs wurden Modelle auf Basis des maschinellen Lernens entwickelt. Die Modelle basieren auf den Bedarfsdaten von mehreren großen Wasserversorgern aus der Vergangenheit sowie weiteren Daten wie beispielsweise Temperatur, Niederschlag, Wochen- bzw. Feiertage oder Ferienperioden. „Die Praxistauglichkeit wurde bei zwei Fernwasserversorgern im großtechnischen Maßstab zur Prognose des Trinkwasserbedarfs für die jeweils nächsten Tage eingesetzt. Es zeigte sich eine hohe Prognosegüte mit maximalen Abweichungen im Bereich von drei Prozent“, erläutert der TZW-Digitalisierungsexperte und Projektleiter Dr. Martin Wagner.
Die neuen Tools für die Wasserbedarfsprognose treffen auf ein großes Interesse bei den Wasserversorgungsunternehmen. Sowohl kleine, mittlere und auch große Unternehmen in städtischen und ländlichen Räumen haben das Prognosetool bereits genutzt. Dazu gehören unter anderem die Leipziger Wasserwerke als Beispiel für einen großen städtischen Versorger, aber auch Mühlbach Wasser als ein Wasserversorgungsunternehmen in einer ländlichen Region. Die Unternehmen nutzen das Tool für den täglichen Betrieb und greifen dafür auf Vorhersagen des kurzfristigen Wasserbedarfs zurück.
Darüber hinaus wurde das TZW mit der Prognose des langfristigen Trinkwasserbedarfs für ein Bundesland beauftragt. Die Aufgabe bestand in der Vorhersage des sektoralen Wasserbedarfs auf unterschiedlichen räumlichen Ebenen - einzelne Versorgungsgebiete bis auf Ebene des gesamten Bundeslandes - für die kommenden Jahrzehnte.
Momentan stehen die Weiterentwicklung und Optimierung des Prognosetools im Fokus der Aktivitäten. Unter dem Namen PrognEAU wird es einem größeren Kundenkreis zur Verfügung stehen.
Weitere Informationen
DVGW-Projekt Kurzzeitprognose - Projektseite
DVGW-Projekt Spitzenbedarf - Projektseite
BMFTR-Projekt TrinkXtrem - Projektwebsite
PrognEAU - Website
