Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWMIm Verbundprojekt »TriWaOpt« entwickeln wir gemeinsam mit der Bodensee-Wasserversorgung und dem Softwareunternehmen FlowChief GmbH eine Softwareplattform zur intelligenten Steuerung von Pump- und Speichersystemen in der Trinkwasserversorgung. Während die Bodensee-Wasserversorgung ihre umfangreiche Praxiserfahrung als einer der größten deutschen Wasserversorger einbringt und die FlowChief GmbH als Anbieter von Softwarelösungen für Prozessleitsysteme und industrielle Automatisierung die neuen Funktionen in bestehende Betriebsumgebungen integriert, entwickeln wir verlässliche Prognosen und optimieren die Betriebssteuerung und Hochbehälterbewirtschaftung.
Bodensee-Wasserversorgung: Solaranlage Sipplinger Berg
Mit Projekt verbinden wir Wasser- und Energiemanagement, um Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und den Einsatz erneuerbarer Energien gemeinsam zu optimieren. Im Bild: Solaranlage Sipplinger Berg des Partners Bodensee-Wasserversorgung.
© Bodensee-Wasserversorgung
KI-gestützte Optimierung von Trinkwasserversorgung und Energieeinsatz
Projekt »TriWaOpt«: Energiekosteneffizienter Betrieb großer Trinkwassernetze durch mehrkriterielle Fahrplanoptimierung und dynamische Wasserpreise
Die Trinkwasserversorgung benötigt große Mengen Energie, insbesondere für den Betrieb von Pumpen und Speichern. Gleichzeitig schwanken Strompreise sowie die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien zunehmend. Im Projekt »TriWaOpt« betrachten wir Wasser- und Energiesysteme deshalb gemeinsam. So schaffen wir die Grundlage, um verfügbare Energien effizient zu nutzen und die Wasserversorgung gleichzeitig zuverlässig sicherzustellen.
Digitale Prognosen für eine vorausschauende Betriebssteuerung
Im Projekt erfassen wir kontinuierlich Betriebsdaten aus den Wassernetzen. Zusätzlich integrieren wir Wettervorhersagen, aktuelle Strompreise sowie Prognosen zur Eigenstromerzeugung aus Photovoltaik- und Wasserkraftanlagen. Auf dieser Datenbasis nutzen wir Methoden der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens, um den Wasserbedarf und die Energieverfügbarkeit zuverlässig vorherzusagen. So können wir Betriebsentscheidungen nicht mehr ausschließlich auf aktuelle Zustände stützen, sondern frühzeitig auf zukünftige Entwicklungen reagieren. Die Steuerung wird vorausschauender, flexibler und effizienter.
Optimierung zwischen Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit
Auf Basis der Prognosen entwickeln wir Optimierungsverfahren, die laufend optimale Betriebspläne für Pumpen, Speicher und Turbinen berechnen. Dabei berücksichtigen wir gleichzeitig mehrere Ziele: niedrige Energiekosten, hohe Versorgungssicherheit, Robustheit gegenüber Unsicherheiten sowie eine möglichst umfassende Nutzung erneuerbarer Energien.
Darüber hinaus untersuchen wir neue, flexiblere Wasserpreismodelle. Diese können Verbraucher:innen dazu motivieren, ihren Wasserbedarf stärker an Zeiten mit günstigen Energiepreisen anzupassen, etwa durch die Nutzung von Speicherkapazitäten in Niedrigpreisphasen oder die Reduzierung von Verbräuchen bei hoher Netzbelastung.
Praxisnahe Umsetzung und übertragbare Lösungen
Gemeinsam mit unseren Partnern integrieren wir die entwickelten Optimierungsmodule direkt in bestehende Leittechniksysteme und validieren sie unter realen Betriebsbedingungen.
Die Softwarebausteine sind modular aufgebaut und lassen sich auf weitere Wasserversorger übertragen. Gleichzeitig zeigen wir, wie Trinkwassernetze künftig aktiver zur Energiewende beitragen können, etwa als flexible Speicher und Puffer für erneuerbar erzeugten Strom. Die im Projekt entwickelten Konzepte bieten zudem Potenzial für andere Infrastrukturen wie Fernwärmenetze oder industrielle Versorgungssysteme.
Projekt »TriWaOpt«: Systemüberblick Prozesskette
Unsere Projektpartner
- Bodensee-Wasserversorgung: Praxispartner und Anwendungserprobung im realen Netzbetrieb
- FlowChief GmbH: Integration der Lösungen in Leittechnik- und Automatisierungssysteme sowie softwaretechnische Umsetzung der Plattform
- FairNetz GmbH (assoziierter Partner) ist zugleich Wasser- als auch Energieversorger für die Stadt Reutlingen.
Projektlaufzeit und Förderung
Das Verbundprojekt »TriWaOpt« wird von Juli 2026 bis Juni 2029 im Rahmen der Fördermaßnahme »Wasser-Energie-Nexus (WENex)« durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert. Gemeinsam entwickeln die Projektpartner Ansätze, um Wasser- und Energiesysteme intelligent zu verknüpfen und die Trinkwasserversorgung nachhaltiger und energieeffizienter zu gestalten.
Wenex – Wasser-Energie-Nexus