Beiträge

Das Forschungsprojekt “Smart Water City – Intelligenter Umgang mit Wasser im kommunalen Gefüge” in Zusammenarbeit mit der Universität Innsbruck (Abteilung Umwelttechnik), Sensor Network Services GmbH, G. Bernhardt’s Söhne Ges.m.b.H und Dipl.-Ing. Karl Grimm stattet erstmalig die urbane Wasserinfrastruktur ganzheitlich mit ICT-Systemen aus. Durch die ermöglichte “Kommunikation” der Wasserzähler, wird eine intelligente real time control (RTC) – online Echtzeitsteuerung ermöglicht. Die Umsetzung einer smarten Überwachung und Steuerung wird einen deutlichen Qualitätsanstieg in Bezug auf die Versorgungssicherheit (Erkennen von Rohrbrüchen und Leckagen sowie Kontaminationen) bzw. Versagenswahrscheinlichkeit (Steuerung Abflussvorgänge im Kanal) bewirken.

SENS errichtet und betreibt im Zuge des Projektes die LoRaWANTM-Infrastruktur, welche als Grundlage zur Anwendungsentwicklung für die innovative Wasserbewirtschaftung dient. Weiters sind wir für die technische Anbindung der Sensoren an das Netzwerk zuständig.

(c) Universität Innsbruck

Ziele der "Smart Water City"

  • Implementierung einer smarten, integrativen urbanen Wasserinfrastruktur im erweiterten Stadtgefüge
  • Umsetzung von innovativen Kommunikationstechnologien für die Interaktion von Bevölkerung, Planer und Entscheidungsträger
  • Untersuchung der Potentiale und Auswirkungen von Interaktionen der Zivilgesellschaft mit technischer Wasserinfrastruktur (Entwicklung, Mehrfachnutzung, Inspektion, Wartung, Pflege)
  • Umsetzung von smarten, öffentlichen und privaten Dienstleistungen für eine effizientere Ressourcennutzung (Bewusstseinsbildung, Lastensteuerung, Fehlererkennung und Prävention)
  • Vernetzung von dezentralen, städtebaulichen Elementen zur positiven Beeinflussung des Stadtklimas und Untersuchung der langfristigen Auswirkungen (smarte Regenwasserretention sowie gezielte Nutzung des Regenwassers zur Bewässerung)
  • Smarte Steuerung und Überwachung von grüner Infrastruktur
  • Auswirkung von Bürgerbeteiligungen und ihr Einfluss auf die Praxis und von der Praxis in die Forschung
  • Ermittlung der Lebenszykluskosten, des kommunalen Mehrwertes und der Klimabilanz von batteriebetriebenen Sensoren in der urbanen Wasserwirtschaft
(c) Anwendungen "Smart Water City" - Universität Innsbruck

Neue Ansätze zur innovativen Wasserbewirtschaftung

Die urbane Wasserinfrastruktur garantiert neben der kontinuierlichen Versorgung der gesamten Kommune mit Frischwasser, auch die umweltgerechte Abführung von anfallenden Schmutzwässern und die sichere Ableitung des Regenwassers. Die einzelnen Systemen werden derzeit noch als getrennte Systeme angesehen. Aufgrund der ganzheitlichen Betrachtungsweise können neue Ansätze für den Betrieb und die intelligente Steuerung umgesetzt und neue Betriebs- und Wartungsmodell als Multi-Akteur-Partnerschaften entwickelt werden, wie zum Beispiel das „smarte Regentonnen“ Konzept.

Die „smarten Regentonnen“ sind ein in Echtzeit kontrollierbares Speichervolumen für eine innovative Regenwasserbewirtschaftung (Rückhalt von Niederschlagswasser für Bewässerungszwecke) die auf Haushaltsebene installiert werden. Durch das Zusammenwirken einer Vielzahl von smarten Regentonnen in einem Siedlungsgebiet können z.B.: Mischwasserüberlastungen [1] reduziert werden. 

Mehrstufiges Testverfahren

Der Smart Campus (Universitätsgelände der Universität Innsbruck) fungiert als erste Stufe dabei als idealisiertes Experimentier- und Demonstrationsobjekt um jegliche Akteure einen Einblick in Funktionsweise, Potentiale und Möglichkeiten einer Smart Water City aufzuzeigen und zu erleben. In der zweiten Stufe wird die Umsetzung einer smarten Wasserversorgung in der Stadt erprobt und untersucht. Anhand vom Eco Plus Park Wiener Neudorf sollen die Potentiale einer smarten Wasserversorgung unter realen Randbedingungen erschlossen werden.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „Smart Cities Demo – Living Urban Innovation 2018“ durchgeführt https://www.smartcities.at

Projektzeitraum: April 2019 – April 2021

[1] Beim Mischsystem werden Schmutz- und Regenwasser gemeinsam zur Kläranlage geführt. Das Regenwasser übersteigt die reine Schmutzwassermenge normalerweise bei weitem, was zu großen Schwankungen des Abflusses bei Trocken- oder Regenwetter führt. Die Kanalisation hat die Aufgabe. den Abfluss auf den Wert zu begrenzen, für den die Kläranlage bemessen ist. Über eine Mischwasserentlastung kann die überschüssige Abwassermenge entweder in einen Vorfluter abgegeben oder zwischengespeichert und später weitergeleitet werden. Quelle: https://www.uibk.ac.at/umwelttechnik/teaching/master/da_kleidorfer.pdf S. 1 f.

Globale Wasserkrise: „Digitale Zähler können Trinkwasserverluste stark minimieren“

Neue Herausforderungen brauchen neue Technologien. Die von SENS verwendete Funktechnologie LoRaWANTM zur Übertragung kleiner Datenmengen hat eine Reichweite von bis zu 20 Kilometer, durchdringt sogar Kellerwände, und die angebundenen Sensoren können bis zu zehn Jahre Laufzeit im Batterie-Betrieb erreichen. In Kooperation mit G. Bernhardt´s Söhne GmbH läuft momentan ein Probebetrieb mit mehr als 100 über LoRaWANTM vernetzten Wasserzählern im ecoplus Park Wiener Neudorf.

Wasserzähler sind mittlerweile zu smarten Produkten avanciert. Der Wasserverbrauch wird nicht mehr nur einmal pro Jahr abgelesen, sondern kann mittels LoRaWANTM-Funktechnologie Verbräuche und andere Vorkommnisse, etwa ein leckes Rohr, je nach Bedarf mehrmals pro Tag kommunizieren. „Jeder einzelne Wasserzähler meldet sich in ein Netzwerk ein, womit man relativ genau eingrenzen kann, wo sich ein Leck mit Wasserverlust befindet“, erklärte der Geschäftsführer von G. Bernhardt´s Söhne GmbH, Peter Mittner, kürzlich im Rahmen der Informationsveranstaltung „Digitalisierung zum Anfassen“ im ecoplus Wirtschaftspark Wiener Neudorf. „In der EU haben Trinkwasserleitungen einen Verlust von 20 Prozent, den man so effizient minimieren könnte“. Mittner ist der Meinung, dass jeder Nutzer seinen Verbrauch anhand der persönlichen Gewohnheiten programmieren können sollte – dazu läuft im Moment in Kooperation mit SENS ein Probebetrieb mit mehr als 100 vernetzten Wasserzählern im ecoplus Park.

Die Verbrauchsdaten werden vom Wasserzähler über das LoRaWANTM an die SENS Data Plattform, welche in Österreich betrieben wird, gesendet und können über eine API-Schnittstelle direkt auf die Kunden-Applikationen übertragen werden. Netzbetreibern und Wasserwerken ist es so möglich, Abrechnungen transparenter und günstiger durchzuführen, ihre Ressourcenplanung zu optimieren, Zusatzdienstleistungen anzubieten und vor allem durch Früherkennung von Unregelmäßigkeiten hohe Wasserschäden und -verluste zu vermeiden. Durch die aktuelle Verbrauchsinformation werden die Konsumenten sensibilisiert und haben somit ihren Konsum selbst in der Hand.

„Smarte Wasserzähler sind beispielhaft für eine traditionelle Branche, die durch die Möglichkeiten der Digitalisierung über LoRaWANTM neue Wertschöpfung generiert und gleichzeitig einen schonenderen Umgang mit unseren Ressourcen ermöglicht“ sagt Andreas Novi, Geschäftsführer der Sensor Network Services GmbH. „Auch in der Landwirtschaft, wo Wasser ein essentielles Gut darstellt, können IoT-Lösungen über LoRaWANTM einen positiven Beitrag leisten.“

LoRaWAN: Einsatzgebiete und Anwendungsmöglichkeiten

Das neue Joint Venture Sensor Network Services (SENS), gegründet von den drei österreichischen Unternehmen Kapsch BusinessCom, Microtronics und ORScomm, glaubt an die Zukunft der IoT-Kommunikation über den speziell dafür entwickelten Funkstandard LoRaWANTM. Bei der von der NÖ Wirtschaftsagentur in Kooperation mit SENS organisierten Informationsveranstaltung „Digitalisierung zum Anfassen“ wurde das Angebotsportfolio der Sensor Network Services GmbH vorgestellt und eine Show Case Area mit Einblicken in eine „smarte“ Welt bereitgestellt: Von intelligenten Feuerlöschern über einen Erste Hilfe-Koffer bis hin zum smarten Parksensor zur Optimierung der Parksituation im städtischen Bereich.

Neben Anwendungen im Bereich Smart Energy, Smart City und in traditionellen Bereichen wie der Landwirtschaft kann die LoRaWANTM-Technologie auch für das Tracking von Waren und Flotten, Tieren oder Personen eingesetzt werden – ebenso für die Beobachtung von Tank-, Container- oder Flaschenfüllständen. Eine Kooperation mit SENS bietet zum Beispiel kommunalen Betreibern die Möglichkeit, ihre öffentliche Infrastruktur besser im Blick zu haben.

Vorteile von LoRaWAN: hohe Reichweite, gute Gebäudedurchdringung

„Den Einsatzmöglichkeiten von SENS sind kaum Grenzen gesetzt“, betont Geschäftsführer Andreas Novi. „Unsere Lösungen und Services ermöglichen eine rasche Digitalisierung von Produkten und Prozessen und stärken damit die Wettbewerbsfähigkeit österreichischer Unternehmen“. Drei IoT-Experten leiten die Sensor Network Services GmbH: Sprecher Andreas Novi und die Prokuristen Martin Buber und Thomas Schaberl.
LoRaWANTM bietet einzigartige Vorteile: Besonders geringen Stromverbrauch, hohe Reichweite, gute Gebäudedurchdringung, geringe Bandbreite und bidirektionale Kommunikation. Die Technologie gestaltet sich somit kosten- als auch energieeffizient und eröffnet einem breiten Ökosystem viele Anwendungsmöglichkeiten und Einsatzfelder der von SENS angebotenen IoT-Gesamtlösungen.

Netzausbau in vollem Gange

Der Netzausbau ist bereits in vollem Gange: Das LoRaWANTM von SENS soll bis Ende 2018 in allen Landeshauptstädten Österreichs verfügbar sein. In Wien, Graz, Linz und Bregenz ist es bereits soweit, in den restlichen Städten wird gerade intensiv am Aufbau der Infrastruktur gearbeitet. Nach Abschluss sollen 40% der österreichischen Bevölkerung outdoor und 25% indoor mit dem SENS LoRaWANTM versorgt sein. 2019 steht der Roll-out entlang der österreichischen Autobahnen auf dem Plan. Je nach Bedarf wird auch der Aufbau einer punktuellen Netzversorgung angeboten.

SENS ist Mitglied der LoRa Alliance, einem offenen, gemeinnützigen Verein, der seit seiner Gründung im März 2015 auf mehr als 500 Mitglieder angewachsen ist und somit zur größten und am schnellsten wachsenden Allianz im Technologiesektor zählt. Als Sponsoren fungieren internationale Marktführer wie die Alibaba Group, IBM oder auch Google. Ziel der Organisation ist es, den Erfolg des LoRaWANTM-Protokolls als führenden Global-Standard im Long Range Wide Area-Bereich zu fördern und voranzutreiben. Durch die große Anzahl an internationalen Mitgliedern können hohe Synergien im Endgeräte- und Applikationsbereich sowie im internationalen Roaming ausgeschöpft werden.