Wasserkrise 2030 und IoT: Digitale Antworten auf knappe Ressourcen und Infrastruktur

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IoT Use Case Podcast #109 - Aerzen Digital Systems + GF Piping Systems

In Ing. Madeleine Mickeleits jüngstem IoT Use Case Podcast tauchen die Experten Antoine von GF Piping Systems (übrigens auch Host des Podcast “Dont’ waste Water”) und Ricardo Wehrbein von Aerzen Digital Systems tief in die Wasser- und Abwasserproblematik ein. Sie diskutieren, wie technologische Innovationen und IoT den wachsenden Frischwasserbedarf adressieren und die Effizienz in Kläranlagen steigern können. Dabei werden Potenziale von jährlichen Einsparungen in Millionenhöhe und deutliche CO2-Reduzierungen beleuchtet.

Zusammenfassung der Podastfolge

In der neuesten Folge des IoT Use Case Podcast wurde der wachsende Bedarf an Frischwasser thematisiert, der bis 2030 voraussichtlich das Angebot um etwa 40% übersteigen wird. Gast Antoine, Senior Business Developer bei GF Piping Systems und Host des “(don’t) Waste Water”-Podcasts, beleuchtete, wie die drängende Frischwasserfrage immer auch eine Frage der Abwasseraufbereitung ist. Besonders brisant: 70% aller Süßwasservorräte werden derzeit für agrartechnische Zwecke genutzt, wobei gereinigtes und gefiltertes Wasser eine Alternative bieten könnte, um mehr Frischwasser global verfügbar zu machen. Antoine wies darauf hin, dass heutzutage 75% der Energie im Wassernetzwerk verschwendet werden. Dies könnte durch dezentrale Wasseraufbereitung und den Einsatz von IoT und Machine Learning effizienter gestaltet werden. Doch der Mangel an Fachkräften stellt hierbei eine Hürde dar. Digitalisierung und IoT könnten Abhilfe schaffen, indem sie den Betreiber unterstützen. Zudem wurde aufgezeigt, dass die 10.000 Kläranlagen in Deutschland jährlich 4.400 Gigawattstunden verbrauchen. Die Maschinen von Aerzen sind Hauptverbraucher dieses Stroms. Durch Optimierung, z.B. bei der Belüftung und der dadurch beeinflussten Ansaugtemperatur, könnten bis zu 180 Millionen Euro pro Jahr eingespart werden, wobei der positive Einfluss auf die CO2-Emissionen nicht zu vernachlässigen ist. Der Podcast liefert tiefgreifende Einblicke in den Wassersektor und zeigt auf, wie Technologie und Innovation zur Lösung aktueller Herausforderungen beitragen können.

Podcast Interview

Hallo, Ricardo. Hallo, Antoine. Schön, dass ihr heute mit dabei seid. Ich freue mich mega und herzlich willkommen zum IoT Use Case Podcast. Ricardo, wie geht es dir und wo bist du gerade unterwegs? Bist du heute im Homeoffice oder im Büro?

Ricardo

Hallo Madeleine und hallo liebe Community. Ich bin heute im schönen Bad Pyrmont. Ich befinde mich jetzt quasi in der Schlagweite zu der Kläranlage Bad Pyrmont, was heute schon mal eine kleine Preview zu unserem Thema sein wird.

Sehr cool. Kläranlage ist schon mal das richtige Stichwort. Ganz kurz zur Einordnung. Bad Pyrmont ist eine Gemeinde in Niedersachsen, richtig?

Ricardo

Genau, wir gehören zum Landkreis Hameln-Pyrmont, eine Stadt mit ungefähr 40.000 bis 50.000 Einwohnern.

Liebe Grüße an Norddeutschland an der Stelle, wobei auch viele aus Bayern zuhören, aber es ist, glaube ich, immer eine Reise wert. Ein sehr schönes Städtchen, aber erstmal auch hallo an dich Antoine. Schön, dass du mit dabei bist heute und dir die Zeit genommen hast. Wie geht’s dir so? Du bist wahrscheinlich nicht in Bad Pyrmont, wo bist du unterwegs?

Antoine

Ich bin im weiten Süden. Hallo Madeline, danke für die Einladung. Ich wohne nicht in Deutschland, aber mein Arm könnte in Deutschland sein. Ich bin gerade an der Grenze, auf der französischen Seite von Basel, also im Dreiländereck. Ich bin hier noch für einige Tage und dann gehe ich noch viel weiter in den Süden, weil ich nach Argentinien und Chile fliege. Also gut, dass wir das noch machen können vor dieser großen Reise.

Sehr spannend. Ich muss dich nochmal was fragen. Bei dir auf LinkedIn steht dieser Slogan „Rockstar (well… Pianist.)“. Du bist auch Musiker und für die Hörerinnen und Hörer, die jetzt dabei sind, sowohl Ricardo als auch Antoine, ihr seid gut mit Podcast-Equipment ausgestattet. Was hat es mit dem Rockstar-Dasein eigentlich auf sich bei dir?

Antoine

Ich sage meiner Tochter immer, dass ich 27 bin, weil alle Rockstars mit 27 sterben. Da noch nicht jeder begeistert ist, dass ich schon ein Rockstar bin, kann es nur sein, dass ich noch nicht 27 bin. Das ist für mich der einzige Grund, meine Musik ist so perfekt, dass es nicht nicht sein kann, dass es einen anderen Grund gibt, dass ich kein Rockstar bin. Aber ja, ich bin leider nur Pianist.

Okay, ja, sehr cool. Ich mache auch Musik, ich habe früher eine Band gehabt, deswegen finde ich es immer cool, mit ein paar Musikern hier zu sprechen. Ricardo, du hast auch ein Podcast-Mikrofon, du bist jetzt schon ein bisschen länger im Podcast-Business, oder?

Ricardo

Ja, ich glaube seit 2020. Wir können uns ja alle noch erinnern, die Zeit, wo alle zu Hause waren und dieses gesamte Podcast-Medium gehyped worden ist, da habe ich mich irgendwann mal gut ausgestattet. Heute hier, morgen sind wir auch schon wieder in einer anderen Aufnahme, nicht für einen Podcast, sondern für einen YouTube-Channel. Man ist einfach multimedial unterwegs, kann man sagen.

Dann lasst uns mal ins Thema starten. Eine kurze Vorstellung für die, die Aerzen bzw. Aerzen Digital Systems noch nicht kennen. Ihr seid der Digitalisierungsspezialist Im Aerzen-Konzern, könnte man sagen. Die Muttergesellschaft kommt aus dem Maschinenbau, also die Aerzener Maschinenfabrik. Ihr baut Drehkolbengebläse und seid Experte für Verdichtertechnik. Aerzen Digital Systems ist aber neutral und davon unabhängig am Markt unterwegs und ihr entwickelt Lösungen für ein weltweit mögliches Maschinenparkmanagement von verschiedenen Geräten und Maschinen. Es geht um Steigerung von Energieeffizienzen, aber auch darum Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von diesen Maschinen zu steigern, auch mit künstlicher Intelligenz. Du bist von Beruf Geschäftsführer der Aerzen Digital Systems GmbH. Was macht Aerzen genau im Bereich Abwasser und welche Schnittmengen liegen hier mit Aerzen Digital vor?

Ricardo

Genau, die Aerzener Maschinenfabrik ist weltweit bekannt für seine Drehkolbengebläse, Schraubenverdichter, die unter anderem im Bereich Wasser/Abwasser zur Erzeugung der sogenannten Prozessluft für den Sandfang, aber auch für die biologische Reinigung. Wichtig zu wissen ist, dass wir als Aerzen Digital Systems der Spezialist rund um das Thema Digitalisierung und KI sind, aber wir uns eigentlich nur dieser Techniken bedienen. Wir sind eigentlich eher kundenzentriert und sagen, das ist im Prinzip ein Stück weit unsere Wurzel, was haben heute Betreiberinnen und Betreiber für Probleme im Betrieb mit unseren Drehkolbengebläsen und Schraubenverdichtern? Diese Technologien, KI, wie zum Beispiel im Cloud Computing, Software-as-a-Service und Reinforced-Modelle nutzen, um den Betrieb rund um unsere Maschinen zu verbessern. Ich gehe immer gerne ein Stückchen weiter zurück und sage, wir sind letzten Endes ein Stück weit ein technischer Assistent unserer Kunden im Betrieb von unseren Gebläsen. Das machen wir mit einem Team von mittlerweile knapp 30 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Wir haben auch mittlerweile eine Vielzahl von Referenzen, wie wir sie ja auch schon mal hier mit Bad Pyrmont angesprochen haben, weltweit aufgebaut.

Sehr schön. Jetzt hast du Antoine mitgebracht. Antoine, ich habe es gerade schon gesagt, du bist im Bereich Geschäftsentwicklung als Senior Business Developer bei GF Piping Systems unterwegs. Wie habt ihr beide euch eigentlich kennengelernt? Gibt es da eine persönliche Story?

Ricardo

Antoine ist quasi Host des Podcast „(don’t) Waste Water“ und ist für mich einer der Influencer im Bereich Wasser/Abwasser und diesbezüglich bin ich auf ihn aufmerksam geworden. Ich habe gesagt, wir als Aerzen und weltweiter Hersteller für Gebläse im Bereich Wasser/Abwasser müssen mit dem Influencer zusammenkommen. Somit hatte ich ihn dann einfach mal unverbindlich angeschrieben und daraus ist im Prinzip eine gewisse Beziehung bzw. Kommunikation entstanden.

Antoine

Wir als GF Piping Systems bauen Legosteine. Jeder ist interessiert am Haus, dass du mit Lego bauen kannst. Niemand ist an den Legosteinen interessiert. Es kommt selten dazu, dass wir in Diskussionen kommen und dazu kommen etwas zu ergänzen und oder zu unterstützen. Aerzen ist ein großer Legostein, aber in der ganzen Geschichte der Wasser- und Abwasserbranche auch nur ein Legostein. Diese Legosteine müssen am Ende des Tages zusammenarbeiten. Dafür ist das Thema IoT Use Case extrem interessant hier anzusprechen.

Ja, sehr gut. Kannst du ein bisschen erzählen, was GF Piping Systems genau macht? Ihr seid im Bereich Rohrleitungssysteme unterwegs, kannst du uns dann mal ganz kurz abholen, wer ihr seid, was ihr macht, was euer Kerngeschäft ist?

Antoine

Also GF Piping System ist Teil des Georg Fischer Konzern. Der Konzern ist in drei Teile aufgeteilt. GF Casting Solutions beliefert alle großen Autohersteller. GF Machining Solutions baut die Maschinen, die das alles weltweit produzieren können. Meine Abteilung, GF Piping Systems, beschäftigt sich mit Rohrleitungssystemen. Das sind Rohrleitungsfilter, Ventile, Sensorik. Das ist vielleicht das Unbekannte, was wir liefern. Wir sind seit ungefähr zehn Jahren im Bereich Digitalisierung unterwegs. Einiges haben wir da gelernt, einiges haben wir falsch gemacht und hoffentlich machen wir jetzt vieles richtig.

Rohrleitungssystem beinhaltet ja quasi schon das Wort Wasser. Also kannst du sagen, welche Themen euch jetzt hier im Bereich Wasser/Abwasser umtreiben? Du bist ja auch Host des Podcast „(don’t) Waste Water“. Das heißt, du bist der Experte rund um diese Themen. Was treibt dich und eure Firma hier im Bereich Wasser/Abwasser um?

Antoine

Ganz richtig, wie du es sagst, wir leiten Flüsse. Also es kann Wasser sein, kann Gas sein. Alles, was flüssig oder gasförmig ist, können wir von A nach B bewegen. Die Frage ist, wie effizient macht man das? Wir sind heute in der Lage, wo Wasserknappheit, Wasserqualität und Wasserverluste ein Thema sind. Das Thema, mit dem wir uns stark beschäftigen, ist, dass es komplex ist, so ein System zu betreiben. Es geht an die Grenzen des menschlichen Gehirns. Die Frage ist, wie können wir als Supermensch unser System etwas besser betreiben, nicht nur die Rohrleitung, sondern die ganze Anlage. Die Rohrleitung ist ein Teil der Geschichte und deswegen denken wir, Digitalisierung kann uns als Wasserprofis stark unterstützen. Das hängt daran, dass man die richtigen Parameter misst, dass man die richtigen Schnittstellen definiert, eine gute Strategie aufbaut, damit das Ganze besser funktioniert. Es hängt wirklich daran, dass das Ganze besser funktioniert. Nicht weil wir es mögen oder möchten, sondern weil wir es müssen. Wasserknappheit, es fehlt uns 40 Prozent des Wassers, das wir bis 2030 brauchen. Energieverluste, wir haben ja ein ganzes System, der carbon-intensive ist, der dann auch viel mehr Energie braucht als viele denken. Wir sind der Meinung, es hat viele viele Verbesserungspotenziale.

Ja, vollkommen. Vielleicht können wir dieses große Thema Nachhaltigkeit unter diesen ESG-Kriterien ein bisschen diskutieren. Wie du schon sagst, spielen da nicht nur Umweltthemen, sondern auch soziale Aspekte und auch ein Stück weit Governance-Themen. Lasst uns jetzt mal das Big Picture anschauen und was vor allem die Relevanz des Themas ist. Viele kennen das Thema, aber haben auch noch nicht im Detail durchdrungen, was es überhaupt für Mehrwerte und vor allem auch für verschiedene Aspekte beinhaltet, die einen Impact auf das Geschäft haben können. Ricardo kannst du ein bisschen dieses große „Warum“ dahinter erklären?

Ricardo

Ja, sehr gerne. Also ich glaube, wir haben es ja schon gerade angesprochen. Es geht hierbei eben nicht um Maschinentechnik und nicht um Rohrleitungssysteme, sondern eigentlich um die übergeordnete Frage, wie wir es schaffen für die Menschheit nachhaltig, genügend Wasser zur Verfügung zu stellen. Die Frischwasserfrage ist letztens Endes auch immer eine Abwasserfrage. 70 Prozent aller Süßwasservorräte werden im Jahr für die Agrartechnik oder für den Geschäftsbereich Agrar aufgewendet für die Bewässerung von Feldern. Das könnte aber eben auch durch gereinigtes und gefiltertes Wasser passieren, um somit allen Menschen auf dieser Welt mehr Frischwasser zur Verfügung zu stellen. Wir in Deutschland oder in Europa sind wirklich sehr privilegiert, was das Thema Wasser/Abwasser anbelangt. Wir sehen jetzt in den heißen Tagen, dass es eben Regionen gibt, auch mittlerweile in Europa, die mittlerweile an Wasserknappheit kratzen. Das ist für uns nur eine Momentaufnahme. Aber es gibt viele andere Länder im asiatischen Bereich, im Mittleren Osten oder in Afrika, wo das eben das Tagesgeschäft ist. Wir in Deutschland haben fast zu 95-99 Prozent alle einen Anschluss an eine zentrale Kanalisation mit unseren knapp 10.000 Kläranlagen hier in Deutschland. Wenn man aber allein schon mal in Europa weiterschaut, ist das nicht überall so. In Italien ist es zum Beispiel so, dass 20 Prozent aller Häuser noch keinen von solchen Anschlüssen haben und dass auch nur 55 Prozent des gesamten Klärwassers wirklich ordnungsgemäß nach den Vorgaben der Europäischen Union geklärt wird. Das zeigt also auch, was wir da für ein Gefälle auch schon innerhalb von Europa haben, da spreche ich noch gar nicht von weltweit. Das ist eben ein Punkt, der irgendwann dazu führt, warum zum Beispiel eben auch Menschen aus anderen Regionen versuchen zu flüchten. Sie suchen nicht nur vielleicht ein neues Leben, weil sie politisch verfolgt werden, sondern weil es ihnen nicht mehr möglich ist, dort in der Sahara so zu leben. Wenn man sich einfach mal vorstellt, dass pro Jahr knapp eine halbe Million Kinder weltweit sterben, aufgrund von unzureichend geklärtem Abwasser. Da sprechen wir noch nicht mal über Frischwassermangel, sondern einfach nur Krankheiten wie zum Beispiel Diphterie oder ähnliches, die dort ausbrechen, aufgrund dessen, dass es eben nicht geklärt wird. Da versteht man eben vielleicht auch diesen Zwang von Menschen, sich auf die Reise zu machen und woanders hinzugehen.

Ja, das ist ein wahnsinnig weitreichendes Thema, auch mit entsprechenden Folgen. Antoine, ich würde dich jetzt aus Betreibersicht fragen. Wir haben verschiedene Use Cases im Netzwerk, wo die Digitalisierung sehr stark helfen kann, sei es Effizienzsteigerungen, aber auch Nachhaltigkeitsthemen, Umweltschutzthemen und verbesserte Produktqualität. Es gibt verschiedene Ansätze, auch auf Basis von Daten, diese Mehrwerte zu heben und gegenzusteuern. Wie siehst du das Thema Einsparpotenziale? Was für ein Defizit ist heute in der Praxis da?

Antoine

Wir liefern Rohre für die Netzwerke. Heute, wenn man den Wasserkreis anschaut, wird 75 Prozent der Energie auf dem Netz verwendet, man könnte sogar verschwendet sagen. Hätten wir keine Digitalisierung, dann muss alles zentral arbeiten mit großen Kläranlagen, mit großen Wasseraufbereitungsanlagen. Dafür braucht man ein ganz großes Netz. Vielleicht realisiert das nicht jeder, dass das Wasser über Kilometer bis zur Kläranlage geht nach einer Klospülung. Wenn man den Hahn öffnet, kommt das Wasser durch einige Kilometer an Rohrleitungen. Das war ein Muss vor der Digitalisierung. Heute könnte man dieses Wasser sehr viel näher bearbeiten. Das bedeutet, man muss viele kleinere Anlagen haben mit viel schmaleren Wegen zwischen dem Benutzer und dem Ort, wo das Wasser bearbeitet wird. Das ist viel effizienter, weil man sich 75 Prozent der Energie auf dem Netzwerk spart. Man würde aber einen Ingenieur oder einen Betreiber brauchen in jeder kleinen Anlage. Das kann natürlich nicht funktionieren. Das ist absolut nicht machbar. Da kann IoT, Machine Learning, was auch immer man als Buzzword hier einfügen möchte, helfen, um dieses neue Paradigma zu ermöglichen. Der zweite Teil der Geschichte ist natürlich, die bestehenden Anlagen wird vieles genauso gemacht, wie man es immer gemacht hat. Die Kläranlagen, wie wir sie heute kennen, wurden in 1914 das erste Mal konzipiert und seitdem hat sich nicht so viel geändert. Es gab mal einen Forscher, der hat eine Studie über Verbesserung der Kläranlage durchgeführt und sein Papier ist eine halbe A4-Seite. Er hat einfach eine Grafik gemacht: in den 30ern, 60ern, 80ern und 90ern ist die Linie ist ganz, ganz flach. Es hat sich nicht geändert am Prozess. Das hat alles so funktioniert, weil man den Luxus hatte: viel Wasser, viel Energie, alles okay. In der heutigen Welt ist das nicht mehr machbar. Wie du es gerade gesagt hast, Ricardo, diese Wasserflüchtlinge, das sind zehnfach die Flüchtlinge vom Zweiten Weltkrieg. Alle 20 Sekunden stirbt ein Kind durch ein Wasserproblem. Es ist extrem wichtig, dass wir diese neuen Tools gut benutzen, damit wir die Problematik auf die Zeit auch lösen können.

Wenn ich diese Potenziale heben will und diesen Weg gehen möchte, was sind denn dann solche Anforderungen, die an so ein digitales Gebläse gestellt werden müssten, damit überhaupt diese ganzen Mehrwerte gehoben werden können?

Ricardo

Wir müssen überlegen, über was für Einsparpotentiale wir hier eigentlich sprechen und welchen Hebel es dafür gibt. Wir haben ungefähr 10.000 Kläranlagen in Deutschland und die verbrauchen pro Jahr 4.400 Gigawattstunden. Um das jetzt mal einzuordnen, ich sitze hier gerade hier in Bad Pyrmont und wir haben hier 10 km entfernt das ehemalige Atomkraftwerk Grohnde. Das hat in seinem letzten Jahr ungefähr 10.000 Gigawattstunden produziert. Das heißt, ein halbes Atomkraftwerk läuft im Prinzip nur, um letzten Endes unter anderem die Gebläse von Aerzen mit Strom zu versorgen. Die sind einer der größten Konsumenten von Strom auf einer Kläranlage mit ungefähr 60 bis 70 Prozent. Was kann man dort machen? Wir haben extrem viele Möglichkeiten, auf der physikalisch-thermodynamischen Ebene unsere Produkte, das Drehkolbengebläse und auch den Schraubenverdichter weiterzuentwickeln und zu optimieren, was wir auch in den letzten zehn Jahren sehr erfolgreich gemacht haben. Wir hatten Einsparpotenziale von 10 bis 15 Prozent. Nur wie in so vielen Sachen sind dort auch die Energieeffizienzen endlich. Man kann irgendwann auch keine Luft mehr verdichten und wenn sie dabei kälter wird hätte man im Prinzip ja dann ein Perpetuum mobile geschaffen. Das heißt, wir sind also schon an einem mehr oder weniger technischen Limit, wo es einfach nicht mehr geht diese Maschinentechnik weiterzuentwickeln. Jetzt geht es darum, sie effizienter zu nutzen und es ist uns aufgefallen, dass während des Betriebes von unseren Drehkolbengebläsen unterschiedliche Einflussfaktoren dazu führen, dass sie energetisch ineffizienter werden. Die saugseitige Luftfilterpatrone, die verhindert, dass Fremdstoffe in die Maschine und damit ins Wasser gelangen, verstopft über die Laufzeit der Maschine, auch manchmal innerhalb von mehreren Wochen oder Monaten. Wenn man sich das einfach nur mal für eine Maschine anschaut, die so durchschnittlich 55 kW Leistungsaufnahmen hat, dann entspricht das ungefähr 4% Energieeffizienzverlust. Das heißt 2,2 kW und wenn ich das jetzt mal aufs Jahr hochrechne, entspricht das ungefähr 10 2-Personen-Haushalte, die verschwendet werden aufgrund dessen, dass zum falschen Zeitpunkt oder nicht optimal dieser Luftfilter gewechselt wird. Der Prozess funktioniert weiterhin, nur eben extrem ineffizient und gleiches gilt zum Beispiel eben auch mit erhöhten Ansaugtemperaturen. Wir kommen häufig zu Kläranlagen, wo zum Beispiel die Belüftung oder die Abluft der Maschinen innerhalb des Maschinenraums nicht optimal ist und wenn dort die Ansaugtemperatur höher ist als sie zum Beispiel eben müsste, was nicht unüblich ist, ist der Verbrauch erhöht. In der Kläranlage Bad Pyrmont, z.B., kann es sein, dass draußen 20 Grad und in diesem Maschinenraum 35 Grad sind. Das entspricht ungefähr 2,4 kW. Hochgerechnet sind das fast 4000 Euro pro Jahr. Wenn ich jetzt nur mal diese beiden Aspekte, und das sind wirklich die kleinsten, aber die plakativsten für alle unsere Zuhörerinnen und Zuhörer, aufmultipliziere: wir haben im Durchschnitt drei Maschinen pro Kläranlage, mal 10.000 Kläranlagen, dann sprechen wir hier über Einsparpotenziale von ungefähr 180 Millionen Euro pro Jahr. Von den CO2-Emissionen möchte ich da gar nicht erst anfangen zu sprechen. Da sieht man einfach, was es eben gilt zu lösen. Wir können jetzt aber nicht überall einen Ingenieur hinstellen, weil das nicht wirtschaftlich ist und wir einen Fachkräftemangel haben. Das heißt, wir müssen die technologischen Möglichkeiten der Digitalisierung und IoT nutzen, um hier den Betreiber bestmöglich unterstützen zu können und ihm letzten Endes einen technischen Assistenten an die Hand geben zu können.

Antoine

Auch wenn wir einen Ingenieur überall hinstellen würden, benötigt dieser die richtigen Tools dafür. Wenn man mit dem Auto fährt und absolut keine Sicht der Straße hat und jetzt eine Mauer vor sich sieht. Was mache ich? Ich gehe auf die Bremse und kann hoffentlich vor der Mauer anhalten. Wenn jetzt die Straße ganz offen ist und ich immer noch keine Ahnung davon habe, was mache ich? Ich fahre wirklich, wirklich, wirklich schlecht. Das ist, was wir bei den Kläranlagen sehen. Man hat meistens nur wenige Infos über das Wasser, weil es erst ab der Kläranlage gemessen. Davor hat der Kläranlageingenieur keine Übersicht über das Wasser, das reinkommt. Was bedeutet das? Wenn sofort das Wasser steigt, der CSB oder was auch immer das relevante Parameter sein könnte, die einzige Wahl, die er hat, er geht zu seiner Aerzen-Maschine und er macht alles auf Turbo-Mode. Das ist das Einzige, was er machen kann, weil er nicht sehen konnte, dass sich auf dem Netzwerk etwas aufgebaut hat durch die Zeit. Wenn dann alles wieder gut kommt, dann geht er wieder auf null. Also er geht auf die Bremse. Man braucht viel mehr Info, je mehr Infos man hat, desto besser läuft der Betrieb der Anlage.

Ihr habt mit Aerzen eine Lösung geschaffen, womit man diese digitalen Daten nutzen kann. Ich glaube, ihr nennt das AERprogress. Kannst du uns kurz erklären wie das funktioniert und wie diese Mehrwerte hebt?

Ricardo

Es geht letzten Endes genau darum, den Betreiber an der Stelle zu unterstützen, weil wir halt einen sehr hochkomplexen Prozess vor uns haben und es in diesem Regelkreis auch viele Todzeiten gibt. Also wenn ich jetzt eine Schmutzfracht habe, die kommt in der Kläranlage an, dann sehe ich das ja vielleicht noch gar nicht den Einfluss in meinem Belebungsbecken, wo ich jetzt diesen Sauerstoff benötige, um Bakterien am Leben zu erhalten oder zu motivieren, dieses Abwasser zu reinigen bzw. zu klären. Und was macht AERprogress an dieser Stelle? Letzten Endes ist AERprogress nichts anderes als genau dieser technische Assistent des Betreibers, der es eben ermöglicht, aus einer holistischen Brille die gesamten Maschinen und auch teilweise diesen biologischen Reinigungsprozess zu analysieren. Es stellt unser Anwendungswissen, unser Know-how als OEM zur Verfügung, in Form von Algorithmen oder auch von Model Pipelines, die wir explizit für unsere Maschinen entwickelt haben, um hier solche Mehrverbräuche zu identifizieren. Vorzeitiger Wechsel von Verschleißteilen, wie erreiche ich eigentlich den Prozessluft-Bedarf, den der Prozess jetzt gerade hat? Mache ich das alles mit einer großen Maschine, mache ich das mit mehreren kleineren, kann ich diesen Regelkreislauf eben noch weiter optimieren, sodass ich nicht einfach hingehe: oh, ich habe viel Schmutzfracht, ich drücke den Turboknopf, oh, jetzt habe ich wieder weniger, dann mache ich die Maschine wieder komplett aus. Wir versuchen mit Hilfe von zum Beispiel Frequenzumrichtern diesen gesamten Regelkreislauf zu optimieren und quasi dieses Schwingen des Kreislaufs zu reduzieren. Damit können wir auch nochmal so ungefähr 10 bis 15 Prozent für die Kläranlage einsparen und vor allen Dingen können wir erreichen, dass der Kläranlagenmeister sich eigentlich gar nicht mehr großartig präventiv um unsere Maschinen kümmern muss. Ein Kläranlagenmeister hat in der Regel mehrere Sachen am Tag zu tun. Die einen muss er machen, die anderen sollte er machen und die anderen könnte er machen. Aber man hat einfach immer weniger Geld dafür, um Klärwasser zu reinigen. Das ist denke ich jedem klar. Da gibt es nicht jedes Jahr einfach ein bisschen mehr Geld, was wir einsetzen dürfen, sondern in der Regel wird es mehr Geld oder mehr Schmutzfracht bei gleichem Geld. Das heißt, der Kläranlagenmeister darf sich eigentlich auch nur noch auf das fokussieren, was er wirklich machen muss. Da können wir ihn sehr gut unterstützen, sodass er sich dann wirklich nur reaktiv, wenn sich unsere Plattform bei ihm meldet, um diese Maschinen kümmern muss. Ansonsten kann er sich auf das Reinigungsergebnis fokussieren.

Es ist häufig so, dass man verschiedene Datensilos hat. Ich habe beispielsweise euer Drehkolbengebläse, meine Rohrleitungssysteme und viele weitere Bauteile. Jetzt muss ich diese Daten erst einmal zusammenführen, um am Ende die Mehrwerte daraus zu generieren. Antoine, könntest du bitte erklären, wie ich diese Datensilos auflösen und letztendlich die Mehrwerte realisieren kann?

Antoine

Das wichtige hier ist, den DRIP zu vermeiden, also Data-Reach-Information-Poor. Es ist extrem einfach heutzutage viele Daten zu sammeln und dann trotzdem keine Infos zu haben. In Frankreich gab es vor einigen Jahren eine Regelung, wo wir alle Mikroverunreinigungsdaten messen mussten in jeder Kläranlage. Und das wurde gemacht.

Was war denn das? Mikroverunreinigung?

Antoine

Mikroverunreinigung, Spurenstoffe, Arzneimittel, solche Dinge. 60 Prozent davon wird von der Kläranlage beseitigt, die anderen 40 Prozent fließen durch und wir müssten messen, was alles durchfließen könnte. Das wurde jeden Monat jeder Kläranlage einer gewissen Größe in Frankreich gemessen und das kostet viel Geld. Die Analytik ist ziemlich teuer. Das wurde dann alles in die Datenbank geschafft. Diese Datenbank hat dann niemand benutzt. Es wurde dort in einer riesigen Excel-Tabelle gelagert und das war’s. Es wurde nichts damit angefangen. Nach drei Jahren dieser Regelung wurde einfach entschieden, dass man es nicht mehr misst. Das ist genau das, was man vermeiden möchte. Der richtige Weg ist, ein holistisches Bild der verschiedenen Daten zu nehmen und einfach alle Datenquellen zu holen. Es kann ein Ventil sein, ein Kompressor, es kann so vieles sein. Man muss einfach einmal alles aufzeichnen, um zu verstehen, wo die Daten herkommen. Dann kann man diese verbinden. Wenn ich den pH-Wert messe, dann kann ich die anderen Parameter auch kalkulieren. Vielleicht muss ich die anderen Parameter nicht mehr messen, sondern ich beziehe mich auf diesen Proxy. Bei Spurenstoffen kann ich zum Beispiel den CSB messen und ich muss meine Spurenstoffe nicht mehr messen, weil sie proportional zum CSB sind. Das sind vielleicht fünf bis zehn Parameter, aber die sind dann meine Leitparameter, die ich im Betrieb benutze. Alles andere wird dann verbunden mit diesen Parametern. Das bedeutet, man schaut sich die Anlage an, damit man die richtigen Parameter wählt. Dann kann die Anlage auf Jahrzehnte sicher weiterlaufen lassen, basierend auf diesen Parametern. Diese Grundarbeit, den richtigen Parameter zu wählen und dann richtig einzuordnen, das ist das Wichtige. Das ist den Kern-Hinweis, den ich heute teilen kann. Nehmt euch die Zeit, den richtigen Parameter zu wählen und dann auf dieser Basis die ganze Strategie logisch aufzubauen. Das ist jetzt die erste Stufe. Zweite Stufe ist: Wie kriege ich diese Parameter richtig rein? Das ist das Thema Datensilo, das du angesprochen hast. Ich habe am Anfang der Diskussion erwähnt, wie wir seit zehn Jahren als GF mit der Digitalisierung unterwegs sind. Am Anfang dieser Geschichte haben wir gedacht, wir müssen digital werden und das muss eine Ergänzung unseres Produkts sein. Das bedeutet, alles muss geschlossen sein, wenn du bei uns ein Ventil kaufst, dann kriegst du auch von uns die Daten, die du nur bei uns verwenden kannst. Wir als GF Piping Systems haben das als extrem klug empfunden, weil das ein sehr gutes Argument war, um mehr Ventile zu verkaufen.

Es hat sich aber nicht so abgespielt. Für den Kunden macht das absolut keinen Sinn, weil seine Geräte zusammen kommunizieren müssen. Du kannst nicht so ein geschlossenes System haben. Das lernt man den „Hard Way“. Jetzt sind wir ein totales offenes Ökosystem. Ich denke, viel mehr Lieferanten machen das heutzutage, dass man alles offen hat. Wie schafft man die Verbindung zwischen den verschiedenen Systemen? Der Betreiber arbeitet immer noch nur acht Stunden pro Tag. Er wird sich nicht 15 verschiedene Systeme anschauen und dann wählen, der sagt mir dies, der sagt mir das. Nein, es muss alles zentral kommen und am besten in sein Handy passen oder auf seinen Light Computer und das bedeutet, die verschiedenen Systeme müssen zusammenarbeiten. Wenn die Schnittstelle nicht existiert, dann einfach mit dem Lieferant sprechen. Die Bedürfnisse sind vielleicht noch nicht immer so klar in einer Industrie wie Wasserindustrie. Aber die Lieferanten sind immer offen für ein Gespräch und sagen: dein Ding ist völlig geschlossen, du hast damit keine Zukunft. Lasst uns dort zusammenarbeiten, dass wir es öffnen, dass wir alles dann zusammen verknüpfen. Das ist der nächste Schritt. Wenn wir die Hauptparameter gefunden haben, diese richtig einzubinden, dass sie zusammen sprechen. Auf der langen Sicht dann weiterhin gucken, dass das richtig läuft. Das Beste dafür ist dann das Next Level, wo noch nicht viele Leute sind. Das ist ein Digital Twin. Man hat einfach ein anderes System, das nicht in Produktion ist, sondern das völlig eine Simulation ist oder völlig Machine Learning, AI. In dem System kann man dann alles testen, weil nichts passiert. Nur das beste Szenario wird dann ins echte System gespielt. Es geht Schritt nach Schritt und man kann nicht auf dem höchsten Niveau direkt einsteigen. Das funktioniert einfach nicht. Man muss diese Basisarbeit machen von Data Cleaning, richtige Parameter etc.

Ihr arbeitet in Zukunft oder auch schon heute gemeinsam mit Aerzen Digital Systems. Euer Rohrleitungssystem und entsprechend so ein Drehkolbengebläse wäre jetzt genau diese Schnittstelle, die man braucht, um diese Daten zusammenzubringen. Ist das der Weg, den ihr gehen wollt? Also wollt ihr solche Daten von euren Rohrleitungssystemen mit dem System von Aerzen zusammenbringen, wo man eben Luftfilterpatronen-Daten sehen kann oder vielleicht Anlagendaten, wo die Temperatur steigt. Ist das der Weg, den ihr dann gehen wollt in Zukunft? Zusammenarbeiten und diese Datensilos auflösen? Oder ist es noch zu früh dafür?

Antoine

Es ist absolut nicht zu früh dafür. Wir müssen zusammenarbeiten. Ich denke aber, wenn nur das Rohrleitungssystem und der Luftkompressor zusammenarbeiten, ist das ein sehr kleines Team. Es braucht viel mehr Teilnehmer in diesem Global Village, um die Frage zu lösen. Aber es muss irgendwo anfangen. Am Ende des Tages müssen alle Systeme zusammenarbeiten.

An der Stelle vielleicht dann dazu passend ein Aufruf. Also wenn ihr jetzt das Thema vor der Brust habt und das hört, und merkt ihr habt ähnliche Cases, wo wir sagen, da wollen wir eigentlich Partnerschaften aufbauen. Antoine und Ricardo sind offen für Rückfragen und auch für Gespräche. Ich verlinke eure LinkedIn-Profile in den Shownotes, damit man einfach mal Kontakt aufnimmt und diese Partnerschaft auch ausbaut, um diese Bewegung wirklich voranzutreiben.  Es ist jetzt auch so, dass das Ganze auch ein Stück weit staatlich geregelt wird. Die Daten werden zur Verfügung gestellt werden müssen und werden. Hersteller und Maschinenbauer stehen natürlich jetzt vor der Herausforderung diese Daten gemeinsam mit den Betreibern nutzen. Da passiert gerade einiges. Ricardo, kannst du mal so ein bisschen erzählen, welchen Impact du oder ihr als Aerzen Digital Systems dort seht und welchen Impact auf die gesamte Branche haben kann?

Ricardo

Ich glaube, letztendlich ist es genau der Punkt, den wir gerade schon mit Antoine besprochen haben. Wir sind zwar jetzt die Industriemeister, wenn es darum geht eigene Maschinen anzubinden, aber wir sind noch nicht Meister darin geworden, Anlagen auch untereinander zu vernetzen. Die Vernetzung der Geräte, mit anderen Partnern auf der Baustelle bzw. in dem Gewerk, ist im Moment einfach noch nicht vorhanden. Das ist genau das Problem, was diese Datensilos ausmacht. Die Europäische Kommission ist letzten Endes darauf aufmerksam geworden, dass es mittlerweile Hersteller gibt, die Daten aufnehmen, vorbereiten, aber dann im Prinzip nicht zur Verfügung stellen. Sie speichern die Silos für sich selbst und irgendwann später machen sie mal ein Geschäftsmodell daraus. Das ist das, was der European Data Act adressiert, und ich sehe es als Chance und Risiko zugleich. Die EU-Kommission will hier einfach stärker das digitale Ökosystem mit ihren Daten auch ein Stück weit versorgen, sodass Daten wirklich frei für alle zugänglich gemacht werden. Deswegen auch Chancen und Risiken für alle gleichermaßen. Für Anbieter ist das sehr schwierig, wenn sie heute ihre Daten noch nicht bereitstellen, sondern versuchen darauf Geschäftsmodelle aufzubauen. Die müssen sich beeilen. Wenn dieses Silo aufgebrochen wird, stehen die Daten auch für andere zur Verfügung. Aber ich denke mal der Vorteil liegt beim Betreiber. Am Ende des Tages ist auch Aerzen und Georg Fischer ein Betreiber in unserer eigenen Produktion, wo wir das ja eben heute auch sehen, dass Hersteller von Fertigungsmaschinen auch nicht so offene Schnittstellen für alle Daten und Informationen anbieten. Dieses Datenmonopol sollte aus meiner Sicht geöffnet werden, damit auch kleinere Unternehmen oder Spezialisten sich einen gesamtheitlichen Prozess aus der Datensicht anschauen können, um dann Mehrwerte für den Kunden im Gedanken eines gesamtgesellschaftlichen Wohls anbieten zu können. Ich finde einfach dieses Bereitstellen von Daten an alle und das Aufbrechen von diesen Datensilos ist ein Stück weit vergleichbar mit dem Bereitstellen von Informationen einer breiten Masse, wie es Johannes Gutenberg mit dem Buch geschafft hat. Dort gab es ein gewisses Informationsprivileg und nur Einzelne konnten dieses nutzen, durch den Buchdruck ist das allen zugänglich gemacht worden. Das ist so für mich der beste Vergleich zu diesem European Data Act. Ich sehe ihn auch als gewisses Risiko, aber ich auch als große Chance für Europa, sich mehr mit diesen Themen Daten, Datenaufbereitung und Mehrwerte zu beschäftigen.

Ja, an der Stelle der Hinweis, wenn diese Folge online geht, ist die EU Data Act Podcast-Folge auch schon online, also da sehr gerne mal reinhören. Da spreche ich auch mit einem Rechtsanwalt und einem Partner von uns genau zu dem Thema. Wir haben jetzt sehr viel über das Silo-Denken gesprochen, wir haben aber auch ganz klar über den Netto-Mehrwert gesprochen und auch die Relevanz des Themas. Was angesprochen wurde, ist dieses Thema, man kann das als Mensch gar nicht mehr alles abbilden. Wenn ich als Betreiber in die Zukunft blicke, wird der Kompressor dann klüger sein als ich? Werden die Maschinen mehr und mehr intelligent? Wird der Kompressor klüger als ich als Betreiber sein? Was muss ich da steuern? Werde ich eher zum Helfer der Maschine? Ricardo, wie siehst du das? Was wird da in Zukunft kommen?

Ricardo

Ich glaube, es wird jetzt nicht so weit kommen, dass wir irgendwann die superintelligente Maschine haben, die die Menschheit bedroht, wie man das ja manchmal bei iRobot oder so das Gefühl hat, wie jetzt gerade in der Anmoderation der Frage. Ich glaube auch nicht, dass die Maschine nicht klüger sein wird als der Betreiber. Ich glaube, das ist falsch ausgedrückt, dann wird nämlich auch der Betreiber ein Stück weit in seiner Erfahrung unterschätzt. Ich denke einfach, dass das Personal auf den Kläranlagen bestmöglich unterstützt werden sollte. Dabei muss es aber eben um Daten und Informationen bereichert werden oder diese müssen bereitgestellt werden und ihnen müssen auch entsprechende Szenarien vorgeschlagen werden. Also das heißt, wie Antoine es eben schon richtig gesagt hat, Buzzword, digitaler Zwilling. Der Kompressor muss einfach Teil eines intelligenten Systems sein, was sich selbst optimieren kann. Das ist nicht in der Produktivsystem-, sondern das ist letztendlich eben in einer Art parallelen Sicht, wo eben mehrere Algorithmen heuristisch versuchen, diese gesamte Kläranlage oder den biologischen Reinigungsprozess zu optimieren. Der Kläranlagenbetreiber muss dann letzten Endes Szenarien vorgeschlagen bekommen, wo er entscheiden kann, ich kann jetzt also meine Anlage so weiterfahren wie jetzt oder ich kann zum Beispiel mein BHKW besser nutzen oder eben erneuerbare Energien besser nutzen und damit spare ich x% an Strom und y% an CO2. Der Daily-Job eines Kläranlagenmeisters wird sich dahingehend wirklich verändern, dass er auch hingeht oder sich hin entwickelt zu einem Manager, der dann anhand vorgegebener Szenarien entscheiden kann –nehme ich Szenario A, B oder C. Er wird nicht mehr so stark in dem wirklich täglichen operativen Geschäft sein, sondern einfach nur Entscheidungen treffen und Ressourcen managen, um damit eine ganzheitliche Optimierung und die Prozessverbesserung der Kläranlage voranzutreiben.

Antoine

Ich sehe es als fünf Stufen. Stufe eins: ich kriege Daten. Stufe zwei: ich kriege Informationen aus den Daten. Stufe drei: die Maschine gibt mir einen Hinweis was ich machen sollte als Betreiber. Stufe vier: die Maschine macht es und sagt mir, hey, warte, ich habe das gemacht, nur dass du die Information kriegst. Stufe fünf: die Maschine macht es ganz alleine und ich muss als Betreiber überhaupt nichts mehr machen. Ob wir eines Tages bis auf Stufe fünf gehen? Ob wir es wollen, ist mir auch unklar. Aber dass wir bis auf Stufe 4 oder mindestens Stufe 3 gehen, das sollte uns ein Ziel sein, weil das bedeutet, dass wir das ganze System viel effizienter betreiben würden. Die nächste Frage, die dann kommt, ist dann Sicherheit. Wie sicher ist ein System, wenn die Maschine dann das ganze System betreiben kann? Ein Pirat kann reingehen und dann etwas falsch machen. Meine Antwort dafür ist immer die gleiche. Als wir Artificial Intelligence in der Kläranlage in den UK benutzt haben, um einfach zu messen, wie oft unbehandeltes Abwasser in die Flüsse geleitet wird, hat man festgestellt, dass das hunderte von Male und manchmal mehrmals am Tag passiert. Das bedeutet, der Mensch ist nicht perfekt. Die Maschine ist auch nicht perfekt, aber die Maschine ist vielleicht nicht schlimmer als der Mensch. Wahrscheinlich schafft die Kombination von Mensch und Maschine ein guter Ergebnis.

Das ist doch ein schönes Schlusswort für heute auch. Und ich glaube, ich habe noch viele weitere Fragen, die ich dazu stellen könnte. Aber ich danke euch schon mal herzlich für diesen Podcast. Vielen Dank, dass ihr diese Insights geteilt habt. Ich glaube, der Weg ist klar, den wir gehen wollen. Die Relevanz des Themas ist klar, ein Stück weit auch der Netto-Mehrwert, den wir wirklich in Euro-Beträgen hier auch aufgezeigt haben. Selbstverständlich spielt auch das Thema Nachhaltigkeit eine entscheidende Rolle, insbesondere im Rahmen der ESG-Perspektiven. Zudem sollten wir das Thema Silo-Denken nicht außer Acht lassen, da es ein technologisches Hindernis darstellt, das es zu überwinden gilt. Ricardo und Antoine, ich möchte mich herzlich bei euch dafür bedanken, dass ihr heute dabei wart. Eure Einblicke waren äußerst wertvoll. Vielleicht haben wir die Gelegenheit für ein Follow-up, da ich noch viele weitere Fragen habe. Aber zunächst möchte ich euch beiden herzlich für eure Teilnahme danken. Das Schlusswort überlasse ich euch. Vielen Dank, dass ihr dabei wart.

Antoine

Danke dir!

Ricardo

Ich kann mich nur anschließen. Besten Dank auf jeden Fall wieder an die tolle Moderation. Danke auch an dich, Antoine. Ich glaube, das war ein toller Außeneinblick von dir. Jetzt überlasse ich dir als charmanten Franzosen natürlich das Schlusswort.

Antoine

Also danke beide für die Einladung, es war eine sehr interessante Diskussion für mich und ich freue mich auf das nächste Gespräch.

Vielen Dank euch und eine schöne Restwoche. Macht’s gut, ciao!

Für Rückfragen stehe ich Ihnen gern zur Verfügung.

Questions? - Ing. Madeleine Mickeleit

Ing. Madeleine Mickeleit

Host & Geschäftsführerin
IoT Use Case Podcast