Intelligente Rohrleitungen mit Naturlösungen vernetzen: Auf dem Weg zu Industriewasser 4.0

Wasser ist eine essenzielle Ressource in der Prozessindustrie - gleichzeitig wird sie aber im Zuge des weltweiten Klimawandels und der Urbanisierung immer stärker strapaziert. Um die Industrie ressourcenschonender und langfristig nachhaltig zu gestalten, braucht es neue Lösungen für die Wasserversorgung. Ganz vorne mit dabei: Intelligente Rohrleitungssysteme.

„Wasser 4.0 setzt auf eine vollständige Verbindung zwischen technischen Lösungen und naturbasierten Lösungen. Wir können Seen und Flüsse mit Hilfe der Prozessautomatisierung in Regenwasserbecken verwandeln. Wir können die Wasserknappheit überwinden, indem wir die Wiederverwendung von Grauwasser mit Hilfe der Prozessautomatisierung optimieren. Und wir können unsere Städte begrünen, die allgemeine Stimmung verbessern oder die Hitze reduzieren, indem wir Wasser kontrolliert an der Oberfläche halten, wiederum mit Prozessautomatisierung. Was muss sich dafür ändern? Einige Silos, Denkweisen und mentale Barrieren. Aber wir sind voller Lösungen, bewährter Verfahren und Ideen, um dies zu erreichen.“ (Antoine Walter, Senior Business Development Waste Water Treatment bei GF Piping Systems)

4,5 Milliarden Kubikmeter: Laut Umweltbundesamt ist das die Menge an Wasser, die das deutsche verarbeitende Gewerbe im Jahr 2016 verbrauchte. Das entspricht einem Anteil am gesamten wirtschaftlichen und privaten Gebrauch von 16%. Außerdem wurde dabei ein Großteil des Wassers (78%) direkt aus der Natur bezogen. Das wollen viele Unternehmen im Zuge ihrer Nachhaltigkeitsbemühungen ändern und setzen bei der Modernisierung ihrer Wassernutzung vor allem auf die Digitalisierung. Diese Umstellung bringt enorme Chancen mit sich: Produktionsprozesse werden nicht nur nachhaltiger, sondern gleichzeitig auch sicherer, effizienter und messbarer. Die Unternehmen sparen Geld.

Intelligente Rohrleitungssysteme liefern Daten

Im Vordergrund der Digitalisierung steht das Sammeln und Auswerten von Daten.

Diese entstehen zum einen durch Sensoren an den Rohrleitungssystemen: Sie geben Auskunft über Temperatur, Druck und Durchfluss, messen den pH-Wert sowie den Anteil von Sauerstoff und Chlor im Wasser. Durch Transmitter, Controller und Software wird aus einfachen Rohrleitungen außerdem ein digitales Ökosystem, in dem die einzelnen Komponenten miteinander vernetzt sind.

Mit den gewonnenen Daten können die Wasserkreisläufe zentral überwacht, aber auch gesteuert und analysiert werden. Das erleichtert zum einen den laufenden Betrieb: Beispielswiese kann in Kreisläufen für Rein- oder Reinstwasser durch die permanente Überwachung eine dauerhaft hohe Qualität gesichert werden – ohne mühsames manuelles Ablesen. Die Protokollierung der Daten schafft darüber hinaus Transparenz bei der Einhaltung von gesetzlichen Vorschriften. Zum anderen erleichtert die Digitalisierung aber auch die Wartung und Reparatur von komplexen Rohrleitungssystemen. In herkömmlichen Systemen sind die Problemstellen nicht immer einfach zu finden und oft an schwer zugänglichen Stellen. In den intelligenten Systemen wird der betroffene Bereich anhand von Daten einfach und direkt sichtbar.

Die Vorteile der Digitalisierung gehen jedoch über den einfachen Betrieb hinaus. Durch die Fülle der Daten lässt sich das Ausmaß der Wassernutzung optimieren – es wird also nur noch so viel Wasser verbraucht, wie auch wirklich benötigt wird. In einem nächsten Schritt können auch Instrumente wie ein Digital Twin oder die Künstliche Intelligenz eingesetzt werden, um anhand von datenbasierten Simulationen die Effektivität der Wasserkreisläufe weiter zu steigern. Solche Optimierungen sind enorm wichtig für einen nachhaltigeren Umgang mit der Ressource Wasser.

Das Ökosystem: Eine Symbiose aus Hard- und Software

Eine digitale Wasserversorgung funktioniert jedoch nur so gut wie die klassischen Rohre, Fittings oder Ventile, mit denen sie verbunden sind. Die Wahl der richtigen Komponenten spielt daher auch im digitalen Ökosystem eine unverändert wichtige Rolle. Für die Prozessindustrie haben sich hier vor allem Produkte aus Polypropylen und PVC-U bewährt. Sie sind äußerst langlebig, korrosionsfrei sowie wartungsarm. Zusätzlich zeichnen sie sich durch eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit aus, so dass sie bestens für den Einsatz in der Prozessindustrie geeignet sind. Für einen effizienten Betrieb ist aber nicht zuletzt auch die Kompatibilität ein ausschlaggebender Faktor. Stammt das gesamte Rohrleitungssystem von einem Anbieter, können lange Ausfallzeiten vermieden werden, da die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt sind, und es klare Ansprechpartner gibt. Die intelligenten Systeme von GF Piping Systems haben sich schon in verschiedenen Projekten bewährt.

Digitalisierung in der Praxis

Hochwertiges Prozesswasser spielt für Unimicron Germany eine zentrale Rolle. Im nordrhein-westfälischen Geldern stellt das Unternehmen Leiterplatten für unterschiedlichste Anwendungen her. Abnehmer sind Unternehmen aus der Autoindustrie, aus dem Sektor Erneuerbare Energien, Maschinenbau und die Medizintechnik. Um Ressourcen bestmöglich zu schonen, ist das Prozesswasser Teil eines Kreislaufs und wird nach jedem Gebrauch aufbereitet. Zum Einsatz kommen dabei spezielle Rohre von GF Piping Systems aus der Schweiz. Aus widerstandsfähigem PP und PVC-U gefertigt, geben sie keine Fremdstoffe an das wertvolle Wasser ab und haben darüber hinaus keine Toträume. Als Teil eines digitalen Ökosystems ermöglichen sie somit eine anspruchsvolle und hygienische Aufbereitung bei einem möglichst geringen Wasserverbrauch. Ein Highlight dabei: Unimicron kann aus den Residualen wertvolle Rohstoffe zurückgewinnen.

Digitalisiertes Wasser – eine Chance für die globale Welt

Mit Blick in die Zukunft lässt sich das Konzept der digital überwachten, gesteuerten und optimierten Wassernutzung noch weiterdenken. Antoine Walter ist Business Development Manager Water Treatment bei GF Piping Systems und arbeitet hier an der Wasserversorgung der Zukunft. Das Sammeln von Daten über intelligente Produkte an vielen verstreuten Orten gehört zu seinen täglichen Herausforderungen: „Stellen Sie sich vor, Sie verbinden die Punkte: Sie können von völlig unzusammenhängenden Bildern zu einem stromlinienförmigen Film übergehen, der Ihnen sagt, welche Verschmutzung bevorsteht, wie viel Wasser, Gas oder Abfall aus Ihren Netzen entweicht oder einfach, welcher Teil Ihres Systems altert oder anfängt, sich schlecht zu verhalten.“

In Zukunft können die verschiedenen Datenströme mit Hilfe mathematischer Modelle sichtbar gemacht werden. Auf diese Weise entstehen erstklassige, hochpräzise Ergebnisse über einen digitalen Zwilling. Zudem können auch künstliche Intelligenz und neuronale Netze genutzt werden, um reaktionsfähiger zu werden und die Wasserversorgung noch präziser zu planen und zu gestalten.

Viele Marktteilnehmer arbeiten an der Verbindung dieser Datenströme - es ist der Schritt in der Digitalisierung von Versorgungsunternehmen und der Entwicklung von Smart Cities. Antoine Walter dazu: „Wir bei GF sind hier Vorreiter, weil wir einen Datenstrom in einer quelloffenen Form zur Verfügung stellen und intelligente Komponenten bauen, die alle möglichen Sprachen der Welt sprechen.“ Mit dem Open-Source Konzept stellt das Unternehmen universelle Legosteine zur Verfügung für jeden, der die Daten am Ende zusammensetzt, unabhängig von der Art und Weise, wie er sie zusammensetzen möchte.

Weitere Referenzen:

NeoFlow

Holiday Inn

Schriersheim

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