Wie Starkregenereignisse die Umwelt belasten
Bild: Fraunhofer IMSInfolge des Klimawandels häufen sich Starkregenereignisse, die die Umwelt erheblich belasten. Die zunehmende Versiegelung von städtischen Flächen und veraltete Abwassersysteme können die Wassermassen nicht mehr bewältigen. In der Folge gelangen ungeklärte Abwässer in die Umwelt. Doch wie lassen sich diese Folgen von Starkregenereignissen mildern?
Lokale Starkregenereignisse, die gehäuft und in kurzen Abständen auftreten, sind eine direkte Folge des Klimawandels. Der Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur führt dazu, dass die Atmosphäre mehr Feuchtigkeit speichern kann, die dann in Form von starken Niederschlägen freigesetzt wird. Insbesondere auf den versiegelten Böden in städtischen Gebieten kann das Wasser nicht versickern. Stattdessen staut es sich und läuft schließlich unkontrolliert über. Die Folgen für die Infrastruktur, wie geflutete Gebäude oder unpassierbare Straßen sind an sich schon gravierend genug. Die ökologische Folgen für Gewässer und deren Ökosysteme wiegen aber mindestens genauso schwer, auch wenn sie nicht direkt ersichtlich sind.
Mischwasserüberläufe belasten Ökosysteme
Ein Abwassersystem ist hoch komplex und enthält viele Verzweigungen, ähnlich einem Autobahnnetz. Zu viel Wasser im System führt dazu, dass es an vielen Stellen zum Stau kommt, wo es hingegen an anderen Stellen noch Kapazitäten gibt. Die Problematik wird durch veraltete Abwassersysteme verschärft: Bei Starkregenereignissen kann das Mischwasser, bestehend aus Haushalts-, Industrie- und Niederschlagswasser, nicht ausreichend behandelt werden. So gelangt, als Folge der begrenzten Kapazität von Kläranlagen, das ungeklärte Mischwasser in die Umwelt, was zu einer Abnahme des Sauerstoffgehalts und dem Anstieg der Schadstoffkonzentration in Gewässern führt.
Das Projekt RIWWER
Das Projekt RIWWER bietet vielversprechende Lösungsansätze, die dazu beitragen, den Schadstoffeintrag zu verringern, beziehungsweise ganz zu verhindern, und ungeklärte Abwässer besser zu bewältigen . Als Forschungsvorhaben wird es vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Aktionsfeld „Edge Datenwirtschaft – Förderrahmen `Entwicklung digitaler Technologien“ gefördert.
Zu den Projektmitgliedern zählen neben dem VDI e.V.
- das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS Duisburg,
- die Universität Duisburg-Essen,
- Krohne Messtechnik GmbH Duisburg,
- HST Systemtechnik GmbH Meschede,
- Technologie- und Innovationsmanagement (TIM) der RWTH Aachen,
- Okeanos Smart Data Solutions GmbH Bochum sowie
- die Berliner Hochschule für Technik BHT.
Datenanalysen und Techniken des Maschinellen Lernens liefern RIWWER die Basis, um die Qualität von Abwassersystemen bewerten und instand halten zu können. Die Kombination aus einer kontinuierlichen Überwachung von Füllständen und einem dezentralen, KI-gesteuerten Verteilungssystem soll eine optimierte Wasserführung ermöglichen: Ein gezieltes Öffnen von Schiebern und Durchflussreglern im Kanalsystem zu bestimmten Zeiten steuert den Wasserfluss und minimiert unkontrolliertes Überlaufen, so das Projektziel. „Die Herausforderung Kanalnetze automatisch zu steuern, wird durch KI lösbar gemacht", so Dr-Ing. Benjamin Mewes, Hydrologe und Co-Gründer der Okeanos Smart Data Solutions GmbH. An welchen Stellen diese Schieber und Durchflussregler im Abwassersystem einzusetzen seien, um eine optimale Verteilung zu gewährleisten, gelte es im Modellsystem herauszufinden, so Benjamin Mewes. Als Modellstandorte dienen die Kanalsysteme in Duisburg-Vierlinden und -Hochfeld.
Neue VDI-Expertenempfehlung zur Digitalisierung in der Abwasserwirtschaft
Parallel dazu und unter Einbeziehung der RIWWER-Projektpartnerschaft entsteht im VDI e.V. die Expertenempfehlung VDI-EE 4900 „Digitalisierung in der Abwasserwirtschaft“, die sich an Betreibende und Planungsunternehmen von Abwassersystemen richtet. Der VDI möchte sicherstellen, dass die Ergebnisse des Projekts RIWWER auf Planer und Betreiber von Abwassernetzen, Städte und Kommunen, deren Eigenbetrieben sowie Abwasserzweckverbände übertragen werden können. Damit leistet RIWWER neben einem wirtschafts- und gesellschaftspolitischen vor allem auch einen ökologischen Beitrag. Das erste Treffen zur VDI-EE 4900 findet am 5. Dezember 2023 im VDI-Haus in Düsseldorf statt. Interessierte Fachleute können sich gerne bei Frau Dr. Gerdey melden.
Ansprechpartnerin im VDI:
Dr. Jill Gerdey
Gesellschaft Energie und Umwelt
Telefon: +49 211 6214-410
E-Mail: jill.gerdey@vdi.de