Wasser und KI: Wie Städte mit Künstlicher Intelligenz Wasser sparen

Im Rahmen des EU-Projekts Digital-water city [8] [9] entwickelt Berlin digitale Technologien zur Verbesserung der städtischen Wasserinfrastruktur. Ziel ist es, Wasserressourcen effizienter zu nutzen, die Umwelt zu schützen und die Akzeptanz für notwendige Investitionen zu erhöhen. Dabei werden folgende Maßnahmen umgesetzt:

• Optimierung des Trinkwasserbrunnenbetriebs
  Digitale Erfassung, Visualisierung und Steuerung zur Sicherung einer zuverlässigen Trinkwasserversorgung
• Aufdeckung fehlerhafter Abwasseranschlüsse
  Einsatz intelligenter Systeme zur Identifikation illegaler Verbindungen und zur Verbesserung der Netztransparenz
• Echtzeitüberwachung der Wasserqualität
  Sensoren messen bakterielle Belastungen in Fließgewässern und kontrollieren Mischwasserüberläufe
• Virtuelle Visualisierung durch Augmented Reality
  AR-Technologie macht unterirdische Infrastruktur sichtbar und stärkt das öffentliche Bewusstsein für Grundwasser und Trinkwasserqualität

Barcelona steht unter erheblichem Wasserdruck, der sowohl durch den fortschreitenden Klimawandel als auch durch den massiven Tourismus verursacht wird. Die Region Katalonien erlebt seit mehreren Jahren eine der schwersten Dürren seit Beginn der meteorologischen Aufzeichnungen. Laut der katalanischen Regierung lagen die Niederschlagsmengen über 56 Monate hinweg deutlich unter dem Durchschnitt, was zu einem dramatischen Rückgang der Wasserreserven führte.
Die Situation wird durch den Übertourismus zusätzlich verschärft. Barcelona zählt zu den meistbesuchten Städten Europas und verzeichnet jährlich rund 26 Millionen Besucher. Studien zeigen, dass ein Tourist im Durchschnitt fünfmal mehr Wasser verbraucht als ein Einwohner – insbesondere in Hotels, Wellnessanlagen und Freizeiteinrichtungen.
Als Reaktion auf die Wasserkrise rief die katalanische Regierung Anfang 2024 den offiziellen Dürre-Notstand aus. Dieser ging mit weitreichenden Einschränkungen einher – darunter Verbote für die öffentliche Bewässerung, das Befüllen von Pools und die Nutzung von Wasser in touristischen Einrichtungen.

Um den Herausforderungen des Wassermanagements wirksam zu begegnen, setzt Barcelona auf ein umfassendes digitales Wassermanagement-System, das international als Vorbild gilt.

• Ein zentrales Element ist der flächendeckende Einsatz von IoT-Sensoren (Internet of Things). Diese intelligenten Messsysteme erfassen den Wasserverbrauch in Echtzeit, erkennen Leckagen frühzeitig und steuern automatisiert die Bewässerung öffentlicher Grünflächen und Brunnen [10].
• Darüber hinaus nutzt die Stadt Künstliche Intelligenz (KI), um Verbrauchsmuster zu analysieren, Leckagen zu identifizieren und Wartungsprozesse zu optimieren. KI-gestützte Systeme ermöglichen eine vorausschauende Steuerung der Infrastruktur und tragen zu einer effizienteren Ressourcennutzung bei. Laut dem Fachportal Meteorología en Red konnte Barcelona durch diese Technologien den Wasserverbrauch in der städtischen Bewässerung bereits um bis zu 25 % senken[11].

• Ein besonders innovativer Ansatz ist der Einsatz digitaler Zwillinge – virtuelle Abbilder physischer Wassersysteme. Im Projekt AB Twins, entwickelt von Cetaqua in Zusammenarbeit mit Aigües de Barcelona, werden Pumpstationen digital modelliert, um Betriebszustände in Echtzeit abzubilden, Wartungsbedarfe vorherzusagen und strategische Entscheidungen zu simulieren[12].
• Ergänzt wird dieses System durch die offene Datenplattform Sentilo, die Sensordaten verschiedener Quellen bündelt und für datengestützte Entscheidungen nutzbar macht. Sentilo ermöglicht die Integration heterogener Systeme und unterstützt die Entwicklung nachhaltiger Lösungen im urbanen Wassermanagement. Die Stadtverwaltung bezeichnet Sentilo als Schlüsseltechnologie für Transparenz und Effizienz[13].

Kopenhagen verfolgt die Strategie einer „Schwammstadt“ (Sponge City), um die Stadt klimaresilient gegen Starkregenereignisse und Überflutungen zu machen. Nach dem verheerenden Wolkenbruch im Juli 2011[14], bei dem enorme Schäden durch Überschwemmungen entstanden, startete die Stadt ein umfassendes Cloudburst Management Program[15]. Dieses umfasst über 250 Bauprojekte, die regenwassersensible Gestaltung von öffentlichen Plätzen, Grünflächen, Straßen und Dächern beinhalten. Ziel ist es, das Regenwasser wie ein Schwamm aufzunehmen, zu speichern und kontrolliert abzugeben, damit Kanalisation und Gewässer nicht überlastet werden.

Die Stadt arbeitet eng mit Versorgungsunternehmen, Ingenieuren und Stadtplanern zusammen. Die Kosten (geschätzt etwa 1,3 Milliarden Euro bis 2035) werden hauptsächlich über Wassergebühren finanziert, während kommunale Fördermittel für die Gestaltung von Grünflächen genutzt werden. Ein zentrales Beispiel ist der umgestaltete Tåsinge Plads, der durch unterirdische Speicherbecken und großzügige Versickerungsflächen Überschwemmungen vermeidet.

Darüber hinaus setzt Kopenhagen Künstliche Intelligenz ein, um über Sensorik und Datenanalyse Regenwasserprognosen in Echtzeit zu erstellen und die Steuerung der Wasserinfrastruktur zu optimieren. Diese innovativen digitalen Lösungen machen die Stadt besonders widerstandsfähig gegenüber Starkregen und extremen Wetterereignissen.