Wasserinfrastruktursysteme

Wasserinfrastruktursysteme sind das Rückgrat für die Bereitstellung, Behandlung und Verteilung von Trinkwasser sowie für die Sammlung, Reinigung und Entsorgung von Abwasser in Siedlungen. Diese Systeme umfassen ein komplexes Netzwerk aus Rohrleitungen, Pumpstationen, Kläranlagen und Speicherbecken, welche zusammenarbeiten, um eine kontinuierliche Versorgung mit sauberem Trinkwasser sicherzustellen und gleichzeitig die Umweltauswirkungen durch Abwasser zu minimieren. Die Planung, der Bau und die Instandhaltung solcher Wasserinfrastrukturen sind entscheidend, um die öffentliche Gesundheit zu schützen, die Umwelt zu erhalten und die Verfügbarkeit von Wasserressourcen für gegenwärtige und zukünftige Generationen zu sichern.

Die Schaffung von widerstandsfähigen Wassersystemen, die den sich verändernden Umweltbedingungen und den Folgen des Klimawandels standhalten, ist das Ziel unserer Forscherinnen und Forscher.

Kompetenzen der Fraunhofer-Allianz Energie im Bereich Wasserinfrastruktursysteme

Automatisierung und Digitalisierung

Die Entwicklung von Wasserinfrastruktursystemen geht Hand in Hand mit der Automatisierung. Die Automatisierung in der Wasserwirtschaft ist von entscheidender Bedeutung, um Effizienz, Zuverlässigkeit und Reaktionsfähigkeit in der Wasserversorgung und -behandlung zu gewährleisten. Unsere Expertinnen und Experten arbeiten an innovativen Lösungen und Technologien, die eine intelligente Steuerung und Überwachung von Wassersystemen ermöglichen. Durch die Integration digitaler Methoden und Automatisierungstechnologien tragen unsere Institute dazu bei, die Leistungsfähigkeit von Wasserinfrastrukturen zu verbessern und eine nachhaltige Wasserversorgung zu gewährleisten.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

AquaBioTox

Das Breitband-Sensorkonzept beruht darauf, die Vitalität sehr schnell reagierender biologischer Kleinstlebewesen durch eine Kamera mit automatischer Bildauswertung online zu überwachen.

 

Automatisierte Kanalinspektion

Das Fraunhofer IFF entwickelt im Auftrag der Emschergenossenschaft diverse automatisierte Inspektions- und Reinigungssysteme für den Abwasserkanal Emscher.

 

SMaRT-OnlineWDN

Die Entwicklung eines Frühwarn- und Sicherheitsmanagementsystems für vorsätzliche oder unbeabsichtigte Kontamination ist Gegenstand des aktuellen deutsch-französischen Projekts »SMaRT-Online«.

 

FROST®-Server

Vor dem Hintergrund der Anforderungen aus zahlreichen Anwendungen hat sich das Fraunhofer IOSB entschlossen, einen Server für den Standard SensorThings API zu entwickeln. Auch Wasserqualiätsmessungen bieten ein potentielles Anwendungsfeld.

 

W-Net 4.0

Das Projekt »W-Net 4.0« zielt darauf ab, eine modulare und skalierbare Plattform zu entwickeln, die GIS-System, Simulationssoftware und Datenanalyse-Tools vereint und hohen IT-Sicherheitsstandards genügt. 

Entwicklung und Integration künstlicher Intelligenz KI

Die Integration digitaler Technologien und die Entwicklung künstlicher Intelligenz sind im Kontext von Wasserinfrastruktursystemen wegweisende Ansätze. Die Nutzung von künstlicher Intelligenz in der Wasserwirtschaft ermöglicht eine präzisere Vorhersage, Überwachung und Steuerung von Wassersystemen. Die Institute der Fraunhofer-Energieforschung setzten dabei auf die Analyse großer Datenmengen zur Entwicklung intelligenter Algorithmen, um beispielsweise Leckagen zu erkennen, den Wasserverbrauch zu optimieren und die Wasserqualität zu überwachen.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

Nitrat-Monitoring 4.0

Ziel ist die verbesserte Vorhersage von Nitrat im Grundwasser. Diese erfolgt mittels Künstlicher Intelligenz (KI) und darauf aufbauenden intelligenten Unterstützungssystemen, die zum Schutz des Grundwassers und damit zur Reduzierung von Nitrat beitragen. 

Wasserinformationssysteme

Wasserinformationssysteme spielen eine entscheidende Rolle in der effizienten Verwaltung und Überwachung von Wasserinfrastrukturen. Auch unsere Expertinnen und Experten engagieren sich in der Entwicklung und Implementierung von Wasserinformationssystemen. Diese Systeme integrieren unterschiedliche Datenquellen, Sensortechnologien und Analysen, um einen ganzheitlichen Überblick über Wasserinfrastrukturen zu ermöglichen zum Beispiel durch die Entwicklung eines umfassenden Wasserinformationssystems zur Unterstützung von Entscheidungsträgern im Wassersektor. Insgesamt trägt die Forschung unserer Mitgliedsinstitute dazu bei, fortschrittliche Wasserinformationssysteme zu schaffen, die eine verbesserte Überwachung, Analyse und Steuerung von Wasserinfrastrukturen ermöglichen und damit die Effizienz und Nachhaltigkeit im Umgang mit Wasserressourcen vorantreiben.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

WaterFrame®

Vor dem Hintergrund diverser Wasserrichtlinien koorperieren einige Bundesländer zur Entwicklung von Gewässerinformationssystemen. Die Grundlage hierfür bietet unsere Waterframe-Technologie.

 

AquaBioTox

Das Breitband-Sensorkonzept beruht darauf, die Vitalität sehr schnell reagierender biologischer Kleinstlebewesen durch eine Kamera mit automatischer Bildauswertung online zu überwachen.

 

ResiWater

Ziel des deutsch-französischen Verbundprojekts »ResiWater«, einem Zusammenschluss aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen, ist es, die Sicherheit und Robustheit von Trinkwasserversorgungssystemen gegenüber Ausfallereignissen zu erhöhen. 

Resiliente und nachhaltige Wasserinfrastrukturen

Resiliente und nachhaltige Wasserinfrastrukturen sind von essenzieller Bedeutung, um den Herausforderungen des Klimawandels und zunehmenden Umweltbelastungen zu begegnen. Die Institute der Fraunhofer- Energieforschung fokussieren sich auf die Entwicklung von resilienten und nachhaltigen Systemen, die sich durch ihre Anpassungsfähigkeit an veränderte Umweltbedingungen und ihre Fähigkeit zur Wiederherstellung nach Störungen auszeichnen. Diese Systeme integrieren innovative Technologien und intelligente Ansätze, um Wasserressourcen effizient zu nutzen und gleichzeitig die Umweltauswirkungen zu minimieren. Die Schaffung widerstandsfähiger und nachhaltiger Wasserinfrastrukturen steht im Zentrum der Forschungsanstrengungen und bildet die Grundlage für innovative Lösungen zur Sicherung der Wasserversorgung und des Gewässerschutzes für kommende Generationen.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

ResiWater

Ziel des deutsch-französischen Verbundprojekts »ResiWater«, einem Zusammenschluss aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen, ist es, die Sicherheit und Robustheit von Trinkwasserversorgungssystemen gegenüber Ausfallereignissen zu erhöhen. 

 

SAFEWATER

Das europäische FP7-Projekt »SAFEWATER« zielt darauf ab, eine umfassende Lösung zur Ereigniserkennung und Ereignisverwaltung für das Management der Trinkwassersicherheit und die Abschwächung gegen CBRN-bezogene Kontaminationen zu entwickeln.

 

INTEGRIS

Ziel ist es herauszufinden, inwieweit durch Bündelung von Infrastrukturen umweltgerechtere Lösungen gestaltet werden können. Diese sollten rechtlich als aus Sicht der nachhaltigen Regionlentwicklung gesehen auf ganz Deutschland übertragbar sein.

 

TWIST

Im Projekt sollen integrierte und zukunftsweisende technische Lösungen gefunden werden, die auf intelligente Weise Entsorgungsaufgaben für Abwasser mit Versorgungsaufgaben für Trinkwasser vereinen und die Flexibilität des Gesamtsystems erhöhen. 

 

i.WET

»i.WET« ist ein praxisnahes Konzept zur Wärme- und Wasserwiederverwendung, das einen naturnahen urbanen Wasserkreislauf fördert und sich durch eine verbesserte Energiebilanz im Vergleich zu einer konventionellen Wasserinfrastruktur auszeichnet.

 

WHy

Das Projekt »WHy - Wasser für die grüne Wasserstoffwirtschaft« hat es zum Ziel, in Studien sowie im Dialog mit den Beteiligten Akteuren die Wassersituation in einzelnen Regionen zu analysieren, Nutzungskonflikte ausmachen und diese lösen. 

Innovative Akteursmodelle

Durch moderne Governance-Ansätze wächst auch im Bereich der Wasserinfrastruktur die Anzahl der Akteure. Dabei ist es von großer Bedeutung, die verschiedenen Interessengruppen mithilfe von partizipativen Modellen einzubinden. Diese Modelle beziehen nicht nur Regierungen und Behörden, sondern auch die Industrie, die Zivilgesellschaft und die Wissenschaft aktiv mit ein. Sie fördern kooperative Ansätze, bei denen die Akteure zusammenarbeiten, um effektive Lösungen für Herausforderungen im Wassersektor zu entwickeln und umzusetzen. Die Institute der Fraunhofer-Energieforschung arbeiten an der Integration neuer Ideen und Technologien in Wasserinfrastrukturen und schaffen dadurch Raum für Innovation und verbessern die Effizienz sowie die Nachhaltigkeit der Wasserversorgung und -bewirtschaftung. Dabei markiert die Etablierung solcher innovativen Akteursmodelle einen wichtigen Schritt hin zu zukunftsweisenden, anpassungsfähigen und kollaborativen Wasserinfrastrukturen.

Projekte aus dem Kompetenzbereich

 

Ultraeffizienzfabrik

Das Projekt strebt eine optimal gestaltete Fabrik an, von der keine Umweltbelastungen ausgehen und in der die eingesetzten Ressourcen verlustfrei verarbeitet werden. Dadurch kann die Ultraeffizienzfabrik auch in urbanen Räumen produzieren.

 

TransNIK

In »TransNIK« sollen Treiber und Hemmnisse für die Entwicklung und Verbreitung innovativer nachhaltiger Ansätze in den Feldern Energie, Wasser, Bauen und Wohnen untersucht und Punkte für eine Transition zu neuen Lösungen identifiziert werden. 

 

Morgenstadt Insights

Für eine nachhaltige Entwicklung von Städten sind technische und organisatorische Innovationen und ihre schnelle Umsetzung notwendig. Zu diesem Zweck haben sich zehn Fraunhofer-Institute mit Kommunen und Unternehmen zusammengeschlossen.