Assistenzsystem mit künstlicher Intelligenz für Wasserwerksbetrieb

Das Wasserwerk Haltern von GELSENWASSER fördert in ein offenes Netz. Im Netz befindet sich ein Erdhochbehälter in der Halde in Gelsenkirchen Scholven sowie zwei kleinere Stahlhochbehälter in Herten. Die Behälter wurden bislang hinsichtlich der Versorgungssicherheit, Trinkwasserqualität und eines früheren Nachtstromtarifs nach einer pegelabhängigen Ganglinie gefahren. Somit konnte der ehemals günstigere Strom in den Nachtstunden genutzt werden, um den Behälter zu befüllen. Durch die Energiewende haben sich diese Voraussetzungen geändert, da durch die zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien die Preisschwankungen am Beschaffungsmarkt größer werden.

Aus diesen Entwicklungen ist die Idee eines prognosebasierten Assistenzsystems für Wasserwerke (AsWa) entstanden. Das KI-Projekt wird zusammen mit dem Softwareunternehmen Logarithmo GmbH und Co. KG durchgeführt. Mit Hilfe von vorhandenen Daten und einer eigens entwickelten Wasserverbrauchsprognose unter Einsatz künstlicher Intelligenz wird ein optimierter Betrieb der Anlagen realisiert. Basierend auf der Prognose des Wasserverbrauchs wird dem Leitstandfahrer ein energiekostenoptimierter Fahrplan für den nächsten Tag zur Verfügung gestellt, der zusätzlich über eine direkte Schnittstelle an den Energiehandel zur Beschaffung übermittelt wird. Bei der Optimierung werden neben den Preisinformationen viele Nebenbedingungen wie z. B. Speicher- und Leistungsgrenzen sowie mögliche Pumpenkonstellationen berücksichtigt. Dabei werden auch, in der Komplexität sehr stark vereinfacht, die Beeinflussungen der Pumpenempfehlungen auf das Rohrnetz betrachtet. Neben der Kosteneinsparung in der Energiebeschaffung trägt das Assistenzsystem zur Netzstabilität bei und arbeitet möglichst ressourceneffizient. 

Seit 1. Januar 2021 befindet sich AsWa in einer Testphase, in der die Verlässlichkeit des Systems bereits bestätigt werden kann. Der Leitstandfahrer bekommt nicht nur einen Fahrplan vorgeschlagen, sondern kann sich direkt in der Software den ständigen Abgleich zwischen Ist und Prognose in unterschiedlichen Grafiken anschauen. Im Laufe des Liefertages schlägt AsWa alle 30 Minuten, bei der Nichteinhaltung bestimmter Restriktionen (z. B. vorgegebene Speichergrenze bzw. -schlauch), einen alternativen Fahrplan vor. Es werden durch AsWa keine Prozesse vollautomatisiert übernommen. Die Leitstandfahrer bekommen eine Fahrplanempfehlung, sodass eine Kooperation zwischen Mensch und Maschine entsteht.