Prozesssimulation und -optimierung

Die komplexe Steuerung und Regelung wasserwirtschaftlicher Prozesse, Anlagen und Aufbereitungsverfahren lässt sich nicht einfach typisieren.

Die Aufgaben umfassen

• das modellgestützte Wassermanagement überregionaler Speichersysteme und ausgedehnter Wasserversorgungsnetze

• die Wachstumsregelung der Biozönose in modernen Kläranlagen

• die hochgradig nichtlineare Regelungen chemischer Titrationsverfahren

• robuste Zu- und Abflussregelungen dezentraler Wasserversorgungs- und Abwasseranlagen.

Jede spezifische Regelung ist dediziert zu entwerfen und den Anforderungen entsprechend zu parametrieren. Dabei dient das Monitoring verschiedener technischer Daten als Grundlage zur Systemoptimierung und zur Festlegung entsprechender Zieldefinitionen – denn nicht nur der Rohstoff Wasser, sondern auch die für die Versorgungsaufgabe notwendige Energie soll effizient und nachhaltig eingesetzt werden.

(c) Fraunhofer AST

Konkrete Möglichkeiten, Wasserressourcen besser für alle Nutzer zur Verfügung zu stellen, bieten intelligente IT-Lösungen. Sie beziehen alle Informationen der hochkomplexen Systeme, z.B. in Simulationsmodellen, ein und unterstützen somit fundierte Entscheidungen zur Planung der Infrastruktur, der Optimierung der Wasserverteilung und des Energieverbrauchs sowie zum Management von Sondersituationen wie Trockenheit oder Hochwasser. Durch Szenarienrechnungen können die Auswirkungen von Klimawandel, Änderung der Landnutzung, ökonomische Aspekte und Bevölkerungswachstum beurteilt und Maßnahmen auf ihre Wirksamkeit hin geprüft werden.

Neben dem Management von Wasserversorgungs- und Abwasserbehandlungssystemen erfordert auch die Planung des Neubaus und der Erweiterung von Kanälen, Reservoiren, Wasseraufbereitungsanlagen, -verteilnetzen und Abwasseraufbereitungsanlagen umfangreiches Know-how im Bezug auf die zugrundeliegenden Systeme. Die Fraunhofer-Allianz SysWasser bietet für ihre Kunden ein umfassendes Produktportfolio für die Modellierung aller Systeme im Wasserkreislauf beginnend mit den Einzugsgebieten bis zu den Abwasseraufbereitungsanlagen. Diese Modelle sind besonders auf die Anforderungen der Automatisierung und Entscheidungshilfe zugeschnitten. Dadurch wird es möglich, komplexe Aufgaben zu lösen wie

• die optimale Wasserverteilung und -versorgung unter Einbeziehung aller verfügbaren Wasserressourcen (Oberflächenwasser, Grundwasser, aufbereitetes Abwasser),

• die mehrkriterielle optimale Steuerung von Reservoiren (Wasserversorgung, Hochwasserschutz) oder

• die Leckerkennung und -minimierung innerhalb von Wassernetzen.