ZukunftSICHER! durch Forschung & Entwicklung
Eine zuverlässige Wasserver- & Entsorgung ist integraler Bestandteil einer jeden Stadt oder Gemeinde und in Deutschland heute weitestgehend eine Selbstverständlichkeit. Globale Mega-Trends wie der Klimawandel die hinreichend diskutiert werden und zunehmend regional spürbar sind, wirken verändernd auf die Anforderungen an die Wasserwirtschaft ein. Damit Deutschland auch in Zukunft eine der Spitzenpositionen in der weltweiten Wasserwirtschaft für sich beanspruchen kann, sind Lösungen zur Erhöhung der Flexibilität und der Betriebssicherheit gefragt.
Die Herausforderungen sind vielfältig:
- Schutz der Ressource Wasser vor schädlichen Emissionen durch z.B. Mikroplastik, Pharmazeutika oder andere anthropogene Spurenstoffe
- Management von häufiger auftretenden Wetterextremen in Form von Dürreperioden oder Starkregenereignissen
- Reduzierung klimaschädlicher Treibhausgase durch eine verbesserte Energieeffizienz und Senkung der Energiekosten
- Anpassung der kommunalen Infrastruktur und des wasserwirtschaftlichen Betriebes an Veränderungen aufgrund des demografischen Wandels und Bevölkerungsrückgangs in ländlichen Gebieten
- Sicherstellung einer ausreichenden Finanzierung für Zukunftsinvestitionen
HST Systemtechnik setzt bei seinen produktbasierenden Lösungen auf den vernetzten Einsatz von Maschinen und IT- bzw. Automatisierungslösungen, um für den Kunden individuelle und innovative Lösungen zu schaffen. Einen Meilenstein stellt das im Jahr 2016 initiierte F&E-Projekt „Kommunal 4.0 Customized Services für die Wasserwirtschaft“ (gefördert durch das BMWi) dar. Neue digitale Technologien stellen aus Sicht von HST das zentrale Mittel zur Entwicklung von Lösungsansätzen in Bezug auf die zukünftigen Herausforderungen dar.
Die innovationsoffene Unternehmenskultur bei HST stellt hierzu eine wesentliche Grundvoraussetzung dar. Um den wasserwirtschaftlichen Betreibern und Kunden auch in Zukunft innovative und zugleich höchst verlässliche Produkte, Lösungen und Dienstleistungen anbieten zu können, investiert HST fortlaufend in F&E Projekte mit Hochschulen & Universitäten sowie kooperierenden KMU. Das Ergebnis dieser langjährigen und fest in der Unternehmensstrategie verankerten F&E Tätigkeiten ist ein umfassendes Wissen zum Einsatz Digitaler Technologien sowie zur Identifizierung, Beantragung und Verwendung von Fördermitteln.
Für Anfragen zu bereits initiierten oder noch zu entwickelnden F&E-Forschungsprojekten mit wasserwirtschaftlicher Aufgabenstellung nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf.
Aktuelle F&E Förderprojekte der HST-Gruppe:
InSchuKa4.0 - Kombinierter Infrastruktur- und Umwelt-Schutz durch KI-basierte Kanalnetzbewirtschaftung
Hochwasser- bzw. Überflutungsereignisse infolge Starkregen treten in Deutschland immer häufiger auf und verursachen in Verbindung mit heftigen Gewittern oft große Schäden und durch unkontrollierte Gewässerreinleitungen von ungereinigtem Abwasser erhebliche Umweltbeeinträchtigungen. Schwerpunkte der F&E-Aktivitäten im Projekt InSchuKa4.0 sind daher die Schaffung von Rückhaltekapazitäten in Kanalsystemen, automatisierte präventive Kanalspülungen und zur Vermeidung unkontrollierter intelligenter Kanalnetzsteuerungen unter Verwendung von Echtzeit-Messdaten.
| Projektziel | Entwicklung einer dynamischen Kanalnetzbewirtschaftung zur kombinierten Stauraumaktivierung und Kanalspülung |
| Projektlaufzeit | 01.02.2022 – 31.01.2025 |
| Projektpartner |
Pegasys Gesellschaft für Automation und Datensysteme mbH Nivus GmbH JenaWasser Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof Hochschule Magdeburg-Stendal |
Weiterführende Links
BodenRadar – Entwicklung von Strukturen und Werkzeugen der Datenaufnahme und Datenübertragung sowie eines 360 Grad Steuerungsregimes
Entwicklung eines Datenmanagement- und Entscheidungshilfesystems zum Verständnis des Bodens als Wasserspeicher um z.B. Umsetzungsempfehlungen für die optimale Nährstoff- und Wasserversorgung von Böden in der Landwirtschaft oder für präventive Überflutungsschutzmaßnahmen zu bekommen.
| Projektziel | Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystems durch Zusammenführung mehrerer Datenebenen und -quellen unter Einbeziehung hochqualitativer Niederschlagsdaten |
| Projektlaufzeit | 01.02.2022 – 31.01.2024 |
| Projektpartner |
hydro & meteo GmbH Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof Technische Universität Berlin |
RIWWER (Reduction of the Impact of untreated WasteWater on the Environment in case of torrential Rain) Umweltschutz durch intelligente Kanalnetzbewirtschaftung unter Nutzung von Edge-Computing und künstlicher Intelligenz
Die vorhandene und über lange Zeit gewachsene Infrastruktur in der Siedlungsentwässerung und der Abwasserbehandlung kommt insbesondere im Falle häufiger auftretender lokaler Starkregenereignisse zunehmend an ihre Belastungsgrenze. Es ist geplant, wichtige Stellen im kommunalen Abwassersystem im ersten Schritt zu digitalisieren, um anschließend mit Hilfe einer dezentralen und KI gesteuerten Verteilung die Mischwassermengen bei Regen/Starkregen im Kanalsystem und den vorhandenen Retentionsräumen (Regenbecken, Stauraumkanäle, usw.) zu verteilen und somit Schadstoffeinträge durch Mischwasserentlastungen in die Umwelt zu minimieren. Dies geschieht durch intelligentes und vorausschauendes Verteilen der Mischwassermengen und eine KI-basierte Entscheidungsunterstützung für Kanalbetreiber. Ein Schwerpunkt des Projektes ist der Einsatz von Technologien aus dem Bereich Edge Computing.
| Projektziel | Entwicklung einer intelligenten Kanalnetzbewirtschaftung unter Nutzung von Edge-Computing und künstlicher Intelligenz |
| Projektlaufzeit | 01.10.2022 – 30.09.2025 |
| Projektpartner | Fraunhofer IMS Duisburg, Universität Duisburg-Essen, RWTH Aachen, BHT Berlin, VDI, KROHNE Messtechnik GmbH, Okeanos Smart Data Solutions GmbH, Wirtschaftsbetriebe Duisburg |
WATERVERSE - Water Data Management Ecosyste for Water Data Spaces
WATERVERSE ist ein von der EU finanziertes Projekt, das darauf abzielt, ein Ökosystem für das Wasserdatenmanagement (Water Data Management Ecosystem, WDME) zu entwickeln, um Datenmanagementpraktiken und -ressourcen im Wassersektor zugänglich, erschwinglich, sicher, fair und einfach zu nutzen zu machen. Das Wasserdatenmanagement-Ökosystem wird die Nutzbarkeit von Daten und die Interoperabilität datenintensiver Prozesse verbessern und so die Eintrittsbarriere in Datenräume senken, die Widerstandsfähigkeit von Wasserversorgungsunternehmen erhöhen und den wahrgenommenen Wert von Daten und damit die dahinter stehenden Marktchancen steigern.
| Projektziel | Weiterentwicklung Datenräume für verschiedene Anwendungen in der Wasserwirtschaft sowie Umsetzung eines Use Cases in Deutschland |
| Projektlaufzeit | 01.10.2022 – 30.09.2025 |
| Projektpartner | https://waterverse.eu/ |
Erkenntnisse aus dem Förderprojekt „KOMMUNAL 4.0 Customized Services für die Wasserwirtschaft“ (2016-2019)
Das im Jahr 2016 als eines von 16 Siegerprojekten ausgewählte Leuchtturmprojekt KOMMUNAL 4.0, widmete sich in einem von HST Systemtechnik geführten Konsortium aus drei Unternehmen und drei Hochschulinstituten den Herausforderungen flexibler Infrastruktursysteme und schaffte dafür die erforderlichen digitalen Voraussetzungen am Beispiel der Wasserwirtschaft.
Wesentliche Ziele bestanden in der Vereinheitlichung der Datenerfassung- und -übertragung aus heterogenen Quellen, der Entwicklung webbasierter Datenplattformen zur Sammlung, Strukturierung und Konvertierung unterschiedlicher Daten/Datenformate sowie der Entwicklung nutzerfreundliche Anwendungstools. Angesichts zunehmender Sicherheitsfragen wurde der Erarbeitung erforderlicher IT-Sicherheitskonzepte als Voraussetzung für ein erfolgreiches ISMS besondere Aufmerksamkeit geschenkt, ebenso wie der Analyse von Rechtsaspekten.
Da die Umsetzung der identifizierten Digitalisierungsvorhaben zwangsläufig mit teils tiefgreifenden Veränderungen in den Organisationen als Ganzes, aber auch bei den mitarbeiterindividuellen Prozessen einherging, wuchs die Bedeutung eines begleitenden Change Managements. Um die organisationalen, wie auch individuell, erforderlichen Rahmenbedingungen und Voraussetzungen für eine erfolgreiche Durchführung der jeweiligen Digitalisierungsidee zu erfahren, führte HST in der Funktion des Konsortialführers mehr als 200 Gespräche und Interviews mit kommunalen Vertretern. In mehr als 50 Fachveröffentlichungen und mehr als 30 Vorträgen, wurden der aktuelle Stand und die neuesten Erkenntnisse während der Projektlaufzeit kontinuierlich kommuniziert.
Die konzipierten Anwendungsideen wurden in sog. Pilotprojekten in Zusammenarbeit mit assoziierten Partnern (Kommunale Betreiber oder Entscheider) erprobt. Im Ergebnis wurden rund 80% der identifizierten Ideen umgesetzt. Die Lehren und Erkenntnisse aus diesen Pilotprojekten bilden eine breite & einzigartige Wissensbasis.
Auszug abgeschlossener F&E Förderprojekte
| Projekttitel | Aufgabenstellung | Projektergebnis | Projektlaufzeit | Projektpartner | Zuwendungsgeber |
|---|---|---|---|---|---|
| Kommunal 4.0: Customized Services für die Wasserwirtschaft | Entwicklung einer webbasierten Daten- und Serviceplattform für die Wasserwirtschaft, die mit Hilfe intelligenter Algorithmen Daten analysiert und auf deren Basis eine optimierte, automatisierte und ganzheitliche Erfassung und teilweise Steuerung der Betriebsführung von Kanalnetz, Regenbecken und Kläranlagen ermöglicht. |
Realerprobung verschiedener Anwendungsentwicklungen und digitaler Lösungen in Pilotprojekten bei einer Umsetzungsquote von 80%. Mehr als
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2016-2019 |
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| Entwicklung eines Steuerungsmoduls für die Fällungs- und Flockungsmitteldosierung auf Basis des Zeta-Potenzials für den Bereich der industriellen Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung | Entwicklung eines Steuerungsmoduls für die optimierte Zugabe von Flockungsmitteln bei der industriellen Wasser- und Abwasserbehandlung auf Basis des Zeta-Potenzials. Das Ziel ist eine bedarfsgerechte und zustandsabhängige Dosierung der Flockungs- bzw. Flockungshilfsmittel um Umweltschäden und Kosten zu vermeiden. | Baustein für eine auf dem Zeta-Potenzial korrelationsbasierte Echtzeitsteuerung zur Zugabe von Flockungsmitteln für Dosieraufgaben in der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung. | 2015-2017 |
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| AKIZ: Integriertes Abwasserkonzept für Industriezonen am Beispiel Tra Noc in Vietnam | Entwicklung und Erprobung eines Integrierten Abwasserkonzeptes für Industriezonen in Vietnam und anderen Entwicklungs- bzw. Schwellenländern am Beispiel der IZ Tra Noc. Auswahl und Adaption geeigneter Technologien zur industriellen Abwasservorbehandlung in einer Containerversuchsanlage unter den spezifischen Bedingungen vor Ort. | Teilnahme am Teilprojekt „Entgiftung pestizidhaltiger Abwässer“. Entwicklung und Bau einer Containerversuchsanlage mit den Verfahrensstufen Fällung/Flockung, Flotation, Fenton-Reaktion, Ultrafiltration, Diamantoxidation und UV-Behandlung. | 2009-2015 |
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| CLIENT II China Verbundprojekt INTENKS | Intensivierung der Klärschlammbehandlung zur energetischen und stofflichen Nutzung in China unter Einsatz thermaler Verfahren. Ziel ist die Erarbeitung eines ökonomisch und ökologisch validen Konzepts zur Verbesserung der Schlamm- und Reststoffbehandlung und eine anschließende Implementierung der Ergebnisse in das chinesische Richtlinienwerk. | Dynamische Steuerung für MBR- und SBR-Prozesse in einem Versuchscontainer | 01.01.2019 - 31.12.2022 | TU Darmstadt TU Braunschweig ISOE GmbH Oswald Schulze Umwelttechnik GmbH Aqseptence Group GmbH |
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| Enz4Water - Enzymatische Filtration für die 4. Reinigungsstufe | Entwicklung eines Verfahrens für die vierte Reinigungsstufe von Kläranlagen, das Enzyme zur Entgiftung und Eliminierung von Mikroschadstoffen nutzt. Die bei Ozonung entstehenden toxischen Oxidationsprodukte werden unter den in der Kläranlage vorherrschenden Bedingungen umgesetzt, indem sie dauerhaft an leicht durchströmbaren, textilen Trägermaterialien fixiert werden. | 15.09.2019 – 28.02.2023 | Hochschule Niederrhein ASA Spezialenzyme GmbH DTNW gGmbH |
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| Internationales ZIM-Kooperationsprojekt „SISAM: Small IntelliScreen to Avoid Microplastics" | Entwicklung eines Siebrechens für kleine Entlastungsschwellen mit dem Ziel eines hochwirksamen Rückhalts von Mikroplastik. Das Forschungsprojekt SISAM hat das konkrete Ziel, Gewässer vor dem Eintrag von Mikroplastik zu schützen. Dieser Schadstoffeintrag findet insbesondere bei Starkregenereignissen statt, wenn Mischwasserkanäle die Wassermenge nicht mehr aufnehmen können und das überschüssige Wasser ungereinigt in die Gewässer abgeführt wird. | Rechensystem für kleinere Entlastungsschwellen inkl. intelligenter Automatisierung | 01.04.2020 - 30.09.2022 | Prowatec Luxembourg S.A. |
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