Private Funknetze für die Wasserwirtschaft

Wasser ist eine zentrale Ressource und unser wichtigstes Lebensmittel. Als lebenswichtiges öffentliches Gut unterliegt Wasser umfassenden Regelungen zur Bewirtschaftung. Wasserversorger müssen alles tun, um Ihrem Versorgungsauftrag auch unter erschwerten Bedingungen zu erfüllen. Die fortschreitende Digitalisierung und der Klimawandel zwingt die Unternehmen zum Handeln.
Deshalb ist es jetzt an der Zeit über clevere Lösungen zur Bewältigung der Aufgaben nachzudenken.

 

 

Der Klimawandel und die Folgen für die Wasserwirtschaft:

Der Sommer 2020 war für die Nordhalbkugel der Erde der wärmste jemals gemessene. Mit 1,07 Grad Erwärmung übertreffen die Temperaturen sogar die im Sturm El-Nino-Jahr 2016. In Europa ist sogar das gesamte bisherige Jahr 2020 wärmer als alle früheren Achtmonatsmittel – die Temperaturen liegen um 2,08 Grad über dem Langjahresmittel, wie die US-Atmosphärenbehörde NOAA berichtet. Der Wasserverbrauch schwankt im Sommer sehr stark und Hitzewellen bringen die Wasserspeicher an ihre Grenzen. Der Klimawandel in den nächsten Jahren wird enorme, nur teils vorhersehbare Veränderungen der Verfügbarkeit von Wasser mit sich bringen.
Die Landwirtschaft ist mit Abstand der wichtigste Verbraucher des verfügbaren Süßwassers. 70% der Entnahme des „blauen Wassers” aus Wasserläufen und Grundwasser gehen auf ihr Konto, dreimal mehr als noch vor 50 Jahren. Bis 2050 soll der Bedarf der Landwirtschaft um weitere 19% wachsen. Wie und wo eine weitere Ausweitung der Bewässerung und zusätzliche Entnahmen aus Flüssen und Grundwasser in Zukunft möglich und sinnvoll sind, ist umstritten. Denn zunehmend konkurriert die Landwirtschaft mit den Wasseranforderungen der restlichen Umwelt und droht so, Ökosysteme buchstäblich auszutrocknen.

Dieser dramatische Wandel bringt eine Reihe von Herausforderungen an die Wasserwirtschaft mit sich. Wir möchten Ihnen im technischen Bereich Wege aufzeigen, um mit Hilfe inovativer digitaler Systeme Ihre Prozesse zu unterstützen und die Betriebssicherheit der Ihrer produktiven Systeme zu erhöhen.

Private Funknetze bringen hohe Performance und Sicherheit

Oft bremsen langsame Netzwerkverbindungen die Arbeitsabläufe aus, da die bestehenden Datennetze nicht genügend Leistung haben.
Hier wird oft noch auf UMTS oder LTE für mobile Anbindungen zurückgegriffen. Diese Netze bieten leider meist nur in Ballungsgebieten ausreichend Leistung, jedoch in ländlichen Bereichen, wo sich meist die Standorte der Wasserwirtschaft befinden, sind diese entweder gar nicht oder mit viel zu geringer Leistung verfügbar.
Einen guten Lösungsansatz bieten private Funknetzwerke. Diese können sowohl auf dem Betriebsgelände als auch zwischen den einzelnen Standorten schnelle und zuverlässige Verbindungen herstellen. Dies bringt Reaktionsgeschwindigkeit zum Beispiel im Abwasserbereich bei Starkregen-Ereignissen, wenn jede Minute zählt.
Die Kontrolle über ein eigenes Netz bietet naturgemäß eine deutlich höhere Sicherheit.

Die Leistung in einem eigenen Netz kann genau an die Bedürfnisse des Unternehmens angepasst werden. Auch die Verfügbarkeit kann nach Bedarf relativ einfach erhöht werden (z.B. Redundanzen mit automatischer Umschaltung). Als Beispiel möchte ich an dieser Stelle ein Projekt erwähnen, wo wir in 6 Monaten 28 Standorte eines Wasserversorgers in Rhein-Hessen über eine Fläche von mehr als 500 Quadratkilometern mit einem privaten Funknetz zusammengefasst haben. Über dieses Netz ist die Leitstelle mit allen Pumpwerken, Hochbehältern und der Wassergewinnung verbunden. Sämtliche Steuerungsprozesse laufen so über einheitliche Schnittstellen in einem eigenen Netz ohne externe Provider. Da die Übertragungskapazitäten recht groß sind (300 Mbit/s), können künftig auch weitere Bandbreiten-intensive multimediale Dienste in diesem Netz übertragen werden. Die Pegelstände von Hochbehältern oder die Leistung von Pumpen werden in Echtzeit angezeigt.

Funknetze überwinden räumliche Grenzen

Durch die enorme Weiterentwicklung der Funktechnik ist die Einbindung von entfernten Standorten in das lokale Netzwerk über ein privates Funknetz kein Problem mehr.
Wo kein Netzwerkkabel vom lokalen Netzwerk liegt, ersetzt und ergänzt heute eine Funkanbindung mit 1 Gbit/s lokale Strukturen!
Das bedeutet, dass auch ohne Nutzung von Providern entfernte Sensoren und Aktoren in Echtzeit in Ihrem Netzwerk angebunden sind. Service-Personal kann direkt am Arbeitsort auf alle Daten sämtlicher Stationen zugreifen und so Zeit und Wege sparen.

Die Synergien von Automatisierungstechnik und hybriden Datennetzen

Schnittstellenvielfalt und verschiedene Übertragungswege erhöhen die Komplexität bei Automatisierungs-Projekten. Hybride Datennetze, die ausschließlich als Übertragungsweg Ethernet nutzen, reduzieren den Aufwand und vereinfachen die Integration von Low-Speed und High-Speed Anwendungen.
Jedes Gerät was Informationen liefert (Sensor) oder Informationen empfängt (Steuerung) sollte mit gleichen Standards im gleichen Netz miteinander verbunden sein.
Mit nur einem Übertragungsstandard (Ethernet) verschwindet der Wirrwarr von Übertragungs-Geräten und Schnittstellen. Diese Vereinheitlichung vereinfacht den Aufbau und reduziert die Komplexität und Kosten.
Dies schafft Freiraum für produktives Arbeiten und beschleunigt den Automatisierungsprozess erheblich.
Somit sind die hybriden Netzwerke nicht nur Motor sondern auch Wegbereiter einer effizienten Automatisierung.

Hybride Datennetze bringen Wirtschaftlichkeit

Da diese Datennetze die Reaktionszeiten verkürzen und die Arbeitsabläufe der Service-Mitarbeiter effektiver machen, können auch im Personalbereich erhebliche Kosten eingespart werden. In Verbindung mit der höheren Betriebssicherheit der technischen Systeme erreichen Sie somit eine hohe Wirtschaftlichkeit Ihrer Investition.
Damit Ihre Investition auch nachhaltig ist, heißt es nun, die richtigen Schritte zu gehen, damit die Digitalisierung zu einer möglichst schnellen Amortisation ihrer Ausgaben führt.
Mit hybriden Netzwerken schaffen Sie durch die modulare Erweiterbarkeit und Skalierbarkeit die gewünschte Nachhaltigkeit
Zur initialen finanziellen Unterstützung solcher Projekte sind gerade jetzt sehr gute staatliche Förderprogramme für Digitalisierungsmaßnahmen vorhanden, wie etwa „Digital Jetzt“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

 

Fazit

Die Herausforderungen durch den Klimawandel: extrem schnelle Reaktionen auf plötzliche Veränderungen, robuste und ausfallsichere Produktivsysteme, Steigerung der Produktivität der Servicemitarbeiter.
Um mit vertretbaren Ressourcen diese Herausforderungen zu meistern, müssen Potentiale ausgeschöpft werden, die die Digitalisierung bietet.

Die Top3 kritischen Erfolgsfaktoren für Digitalisierung in Ihrer Rangfolge der Wichtigkeit gemäß der Studie von Herrn Dr. C. Leyh:

1. Unternehmenskultur
2. Die richtige Hardware und Software (digitale Technologie)
3. Analyse von Big Data

Nach Meinung der Studie von Herrn Dr. C. Ley von der TU Dresden bildet die digitale Technologie stets die Grundlage der digitalen Transformation. Sie ermöglicht erst die weiteren Transformationsmaßnahmen.

Hybride Datennetze sind das Herz der Digitalisierung, denn Sie bilden die Basis der Infrastruktur auf der die digitalen Prozesse laufen!

Somit werden sie zu einem der wichtigsten Bausteine in Ihrem Unternehmen, um die Maßnahmen umsetzen zu können, die Ihre Zukunftsfähigkeit erhalten.

Wenn Sie mehr über die Vorteile hybrider Datennetze wissen möchten, klicken Sie hier

 

 

Quellennachweis:

DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser

Digitalisierung der Wasserwirtschaft

Zentralverband des deutschen Baugewerbes

Studie der TU Dresden, Fachbereich Wirtschaftsinformatik Herr Dr. C. Leyh: Erfolgsfaktoren von Digitalisierungsprojekten