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Intelligentes
Wassermanagement

Zu viel oder zu wenig - die Welt braucht intelligentere Konzepte in puncto Wasser

Einer von acht Menschen hat keinen Zugang zu sauberem Wasser

Das sind 884 Millionen Menschen. Unsere Welt ist durstig. Es dürstet sie nicht nur nach einem Tropfen Wasser zum Trinken, sondern auch nach Informationen darüber, wie wir überhaupt intelligenter mit unserem Wasser umgehen können.

Das Problem hat drei Seiten: Quantität, Qualität und Energie. Was die Quantität betrifft, so verändert sich die Gesamtmenge des Wassers auf der Erde nicht. Die Qualität allerdings schon. Die Beschaffenheit unseres Wassers ändert sich ständig – alles ist im Fluss: vom Ort der Regenfälle bis zur chemischen Zusammensetzung der Ozeane. Diese Veränderungen werfen einige sehr schwierige Fragen dazu auf, wie und wo wir leben und arbeiten.

Die Wasservorräte unserer Erde sind begrenzt.

Gesprächsreihe über eine intelligentere Welt


 

Viele Menschen glauben, es sei billig und im Überfluss vorhanden. Doch aufgrund unserer derzeitigen Wassermanagementsysteme fehlt einem von fünf Menschen auf der Welt Zugang zu sicherem, sauberem Trinkwasser.

Auch wenn sich die gesamte Wassermenge, die es auf diesem Planeten gibt, nicht verändert hat, ist die Beschaffenheit des Wassers heute eine andere. Alles ist im Fluss – vom Ort der Regenfälle bis zur chemischen Zusammensetzung der Ozeane. Diese Veränderungen werfen einige sehr schwierige Fragen dazu auf, wie und wo wir leben und arbeiten.

Sich selbst überlassen, verfügt die Erde über einen fast perfekten, selbstregulierenden Wasserkreislauf. Das lernen wir schon in der Grundschule: Wasser verdunstet aus dem Meer und bildet Wolken. Diese treiben zum Festland und regnen dort ab. Das Regenwasser fließt in Seen, Flüsse oder in das Grundwasser. Das Wasser in Seen, Flüssen und im Grundwasser verdunstet wieder in die Atmosphäre oder fließt schließlich wieder zurück ins Meer. So schließt sich der Kreislauf.

Doch der Mensch stört dieses System.

Jedes Mal, wenn wir mit Wasser in Berührung kommen, leiten wir es um oder verändern seinen Zustand auf andere Weise.
Wasser ist zwar eine weltweite Einheit, wird jedoch wie eine regionale Angelegenheit behandelt. Es gibt keinen globalen Markt und nur sehr wenig internationalen Austausch. "Beim Wasser geht es um Quantität, Qualität, Raum und Zeit", so Ian Cluckie, Professor für Hydrologie und Wassermanagement an der University of Bristoll, im Wassermanagementbericht von IBM Global Innovation Outlook (US). "Ob Sie große oder gar keine Probleme damit haben, hängt gänzlich davon ab, wo Sie leben."

Doch Innovation geht mit Inspiration einher. Durch die Fortschritte bei der Technologie – hoch entwickelte Sensornetze, intelligente Messgeräte, Deep Computing und moderne Analytik – können wir klüger mit dem Wasser auf unserem Planeten wirtschaften. Wir können ganze Wasserökosysteme überwachen, messen und analysieren – von Flüssen und Reservoirs bis zu den Pumpen und Leitungen in unseren Wohnhäusern. Wir können allen Menschen, Organisationen, Unternehmen, Kommunen und Nationen, die auf einen ständigen Vorrat an Süßwasser angewiesen sind – und das sind wir alle, einen umfassenden, verlässlichen, minutengenauen und handlungsrelevanten Überblick über den Wasserverbrauch geben. Das ist aber nur der erste Tropfen.

Angebotsspektrum der IBM Softwarelösung

Man braucht... 10 Liter Wasser, um eine Seite PAPIER herzustellen. 40 Liter Wasser, um eine Scheibe BROT herzustellen. 70 Liter Wasser, um einen APFEL herzustellen. 80 Liter Wasser für jeden Dollar, den ein INDUSTRIEPRODUKT kostet. 91 Liter Wasser, um etwa ein halbes Kilo PLASTIK herzustellen. 120 Liter Wasser, um ein Glass WEIN herzustellen. 140 Liter Wasser, um eine Tasse KAFFEE herzustellen. 1300 Liter Wasser um ein Paar JEANS herzustellen. 15500 Liter Wasser, um ein Kilogramm RINDFLEISCH herzustellen. 16600 Liter Wasser, um ein Kilogramm LEDER herzustellen.

Man braucht... 10 Liter Wasser, um eine Seite PAPIER herzustellen. 40 Liter Wasser, um eine Scheibe BROT herzustellen. 70 Liter Wasser, um einen APFEL herzustellen. 80 Liter Wasser für jeden Dollar, den ein INDUSTRIEPRODUKT kostet. 91 Liter Wasser, um etwa ein halbes Kilo PLASTIK herzustellen. 120 Liter Wasser, um ein Glass WEIN herzustellen. 140 Liter Wasser, um eine Tasse KAFFEE herzustellen. 1300 Liter Wasser um ein Paar JEANS herzustellen. 15500 Liter Wasser, um ein Kilogramm RINDFLEISCH herzustellen. 16600 Liter Wasser, um ein Kilogramm LEDER herzustellen.


 

6,5 Milliarden Tropfen Wasser im Wassereimer. Der Wasserkreislauf hat in Tausenden von Jahren Wasser um die ganze Welt bewegt. Aber die steigende Interaktion der Menschen mit diesem Kreislauf hat einige Ebenen an Komplexität und Folgen hinzugefügt. LANDWIRTSCHAFT. Starke Bewässerung, Düngemittel und Pestizide verschmutzen Flüsse und Grundwasser. ENERGIE. Dämme von Wasserkraftwerken stören das natürliche Ökosystem von Flüssen. KLÄRANLAGEN. Ungeklärtes Abwasser kann die Wasserversorgung verseuchen, aber Aufbereiten von Schmutzwasser ist energieintensiv und erhöht die Kohlendioxidemissionen. HAUSGEBRAUCH. Die städtische Beanspruchung an Reservoiren und Flüssen, verändert den natürlichen Fluss des Frischwassers. EXTRAKTION. Durch das Abpumpen von Wasser in Kohleabbaugebieten reduziert sich der unterirdische Wasserdruck, was zur Folge hat, dass Salzwasser eindringt und sich vermischt. KOHLENSTOFF EMISSIONEN. Kohlendioxid in der Atmosphäre wird von den Meeren aufgenommen und steigert den Säuregehalt des Wasers. FISCHEREI. Überfischung kann die Nahrungsmittelversorgung kritisch werden lassen und Wasser-Ökosysteme für immer verändern. SCHIFFFAHRT. Schiffe leeren ihre Ballastwassertanks Tausende Kilometer vom Aufnahmeort entfernt und schleppen potenziell schädliche Lebewessen in Ökosysteme ein.

6,5 Milliarden Tropfen Wasser im Wassereimer. Der Wasserkreislauf hat in Tausenden von Jahren Wasser um die ganze Welt bewegt. Aber die steigende Interaktion der Menschen mit diesem Kreislauf hat einige Ebenen an Komplexität und Folgen hinzugefügt. LANDWIRTSCHAFT. Starke Bewässerung, Düngemittel und Pestizide verschmutzen Flüsse und Grundwasser. ENERGIE. Dämme von Wasserkraftwerken stören das natürliche Ökosystem von Flüssen. KLÄRANLAGEN. Ungeklärtes Abwasser kann die Wasserversorgung verseuchen, aber Aufbereiten von Schmutzwasser ist energieintensiv und erhöht die Kohlendioxidemissionen. HAUSGEBRAUCH. Die städtische Beanspruchung an Reservoiren und Flüssen, verändert den natürlichen Fluss des Frischwassers. EXTRAKTION. Durch das Abpumpen von Wasser in Kohleabbaugebieten reduziert sich der unterirdische Wasserdruck, was zur Folge hat, dass Salzwasser eindringt und sich vermischt. KOHLENSTOFF EMISSIONEN. Kohlendioxid in der Atmosphäre wird von den Meeren aufgenommen und steigert den Säuregehalt des Wasers. FISCHEREI. Überfischung kann die Nahrungsmittelversorgung kritisch werden lassen und Wasser-Ökosysteme für immer verändern. SCHIFFFAHRT. Schiffe leeren ihre Ballastwassertanks Tausende Kilometer vom Aufnahmeort entfernt und schleppen potenziell schädliche Lebewessen in Ökosysteme ein.


 

Neue Wege, Wasser-Management intelligenter zu machen

Ein Tropfen zu trinken: Ein IBM Forschungsdurchbruch bei Reinigung und Entsalzung könnte mehr sauberes Wasser für die Welt ermöglichen.

Zum Fischen: Fortschrittliche Sensoren und Echtzeit-Analysen machen die Bucht in Galway (Irland) intelligenter.

Beispiel USA: Es gibt allein dort fast 53.000 Wasserwirtschaftsämter. Trotz der Tatsache, dass sie alle eine gemeinsam genutzte Ressource verwalten, gibt es keinerlei Koordination zwischen ihnen. Es werden keine Daten ausgetauscht, um eine ganzheitliche Sicht auf das gesamte Einzugsgebiet oder Wasserökosystem zu schaffen.

Durch eine Kombination von Technologien für die Informationsbeschaffung und Analysetools kann die globale Wasserwirtschaft verändert, wenn nicht sogar revolutioniert werden. Die IBM zielt mit mit ihren Bemühungen darauf ab, reines Wasser – das zum Trinken, Waschen, für die Stromerzeugung, Nahrungsmittel, die Industrie und die Bewässerung verwendet wird – zu bewahren und zu schützen.

Ein Tropfen zu trinken. Zum Fischen. Zum Fischen


 

Management erfordert Messungen. River and Estuary Observatory Network. Visualisierung der unsichtbaren Vorgänge im Fluss. Mehr dazu..

Manche Städte verlieren bis zu 50 Prozent ihrer Wasserversorgung durch undichte Leitungssysteme.

Weitere IBM Projekte zielen auf ähnliche Weise auf die Bewahrung und den Schutz von reinem Wasser ab, das zum Trinken, Waschen, für die Stromerzeugung, die Industrie, Nahrungsmittel und die Bewässerung verwendet wird. In New York arbeitet beispielsweise das Beacon Institute for Rivers and Estuaries (US) zusammen mit IBM an der Umsetzung des River and Estuary Observatory Networks (REON). Als Teil einer Überwachungs- und Erhaltungsstudie werden dabei auf dem Hudson River schwimmende Sensoren eingesetzt. Damit möchte man – in Echtzeit – verstehen lernen, wie der Fluss auf verschiedene Effekte reagiert, von Stürmen über Dürren bis zu Eingriffen durch den Menschen.


 

Bessere Prognosen für besseren Schutz. Visualisierungs- und Vorhersagetools erleichtern das Umweltmanagement der weltgrößten Flüsse, einschließlich des Paraguay-Paraná-Russystems in Brasilien. Südamerika. Hauptbecken: Amazonas. Fläche: 7212185km2.

Jedes Jahr verschwendet die Argrarindustrie schätzungsweise 60 Prozent von den 2500 Billionen Liter Wasser, die sie weltweit benötigt.

Jedes Jahr verschwendet die Argrarindustrie schätzungsweise 60 Prozent von den 2500 Billionen Liter Wasser, die sie weltweit benötigt.

IBM und die Nature Conservancy entwickeln innovative Werkzeuge für das Management von Flusseinzugsgebieten. Gemeinsam mit IBM Forschern werden Computersimulationen in einer raumbezogenen 3D-Umgebung durchgeführt. So lassen sich die möglichen Auswirkungen veränderter Richtlinien für Land- und Wassernutzung auf das Ökosystem und den Artenreichtum visualisieren. Visualisierungs- und Prognosetools ermöglichen ein nachhaltigeres Management der großen Flüsse der Welt, z. B. des Paraguay-Paraná-Flusssystems in Brasilien.


 

Wissen fließt auch bergauf. SmartBay Galway. In Galway Bay, (Irland), werden Daten aus einer Vielzahl von Quellen gesammelt und dazu benutzt, die untersohiedlichsten Firmen und Behörden zu informieren. Mehr dazu.

IBM hat zwei Centers of Excellence für Wassermanagement aus der Taufe gehoben. Im Rahmen eines Projekts in Irland wurde das „SmartBay Galway“ entwickelt. Dabei wird ein konstanter Strom von Echtzeitdaten zu Wasserqualität, Aquakultur, chemischer Zusammensetzung, Wellenenergie und Gezeitenbewegung erfasst. Dies hilft den ansässigen Fischern, ihre Fänge von Schalentieren zu steuern. Auch die Strandwächter erhalten damit Hilfestellung bei der Überwachung von gefährlichen Rückströmen und Quallenschwärmen.

Das Center in Amsterdam wird eine wichtige Rolle beim Wasserinnovationsprogramm der niederländischen Regierung für die Flutkontrolle (Flood Control 2015) spielen. Im Rahmen des Programms arbeiten niederländische Unternehmen mit Bildungseinrichtungen und Behörden zusammen, um eine Überflutung der niedrig gelegenen Deltaregionen zu verhindern.

IBM selbst ermöglicht durch eine umfassende Wassermanagementlösung Einsparungen von jährlich über 3 Millionen US-Dollar in einem nordamerikanischen Halbleiterwerk.

Die Optimierung der Wassermanagement ist inzwischen kein ehrgeiziges Unterfangen mehr. Nötig sind wissenschaftliches Know-how, Modellierungskenntnisse und ein Verständnis komplexer Systeme, um die Wasserqualität, den Wasserschutz und das Ressourcenmanagement zu verbessern. Mit anderen Worten: intelligente Wassersysteme für eine smarte Welt.