Gegen Folgen des Klimawandels wappnen Forschung an der Hochschule Magdeburg-Stendal: Mit KI gegen Starkregen
Extremwetterereignisse nehmen zu. Als Antwort darauf arbeitet die Hochschule Magdeburg-Stendal an einer digitalen Kanalnetzsteuerung.
Magdeburg/vs. - Ob tagelang anhaltender Regen oder plötzliche Dürre – klimabedingt kommt es zu extremen Wetterereignissen überall auf der Welt. Überflutete Straßen, vollgelaufene Keller, ausgetretenes Abwasser: Heftige Regenschauer überlasten immer öfter die Kanalisation.
Bei hohen Wassermassen durch Starkregen reicht die bisher vorhandene Kanalkapazität in Deutschland meist nicht aus, um das Wasser abzutransportieren.
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„In historisch alten Städten wie Magdeburg oder Jena haben wir sogenannte Misch-Kanalisationen. Dort wird nicht nur Regenwasser abgeleitet, sondern auch das ungeklärte Schmutzwasser. Bei starken Regenfällen sind diese Kanäle schnell voll und werden in umliegende Gewässer entlassen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Jürgen Wiese von der Hochschule Magdeburg-Stendal. Er ist Professor für Siedlungswasserwirtschaft mit dem Schwerpunkt Abwasser und widmet sich in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierten Verbundprojekt dieser Problematik.
Abfälle im Wasser belasten die Umwelt
„Kombinierter Infrastruktur- und Umwelt-Schutz durch KI-basierte Kanalnetzbewirtschaftung“, kurz InSchuKa 4.0., heißt das Vorhaben. Denn mit dem Wasser landen auch Abfälle, wie Hygieneartikel, in den Flüssen und belasten so die Umwelt.
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Für die Modellregion Jena entwickeln Wiese und die Verbundpartner Regulationsklappen, die zu einer Reduzierung dieser Mischwasserentlastungen in die Saale führen sollen. Ihr Ziel ist die Konzeption eines Systems mit flexibel einsetzbaren Absperrklappen, welches über eine digitale Plattform steuerbar ist. Das ist nicht nur kostengünstiger, sondern auch schneller umsetzbar als der Bau unterirdischer Speicher in der Kanalisation. Die alten Mischkanäle werden bisher noch meist mit festen Drosselabflüssen betrieben und können daher nicht auf unterschiedliche Regen reagieren.
„Das neue System soll flexibler auf Wetterereignisse reagieren und die Kanalisation in Jena technisch steuern und regeln können, um das vorhandene Kanalvolumen effizienter auszulasten. Dazu nutzen wir sogenannte Wehrklappen“, erläutert er. Diese sollen für zwei Effekte genutzt werden. Zum einen sollen die Schilde bei längeren Trockenzeiten zur Spülung eingesetzt werden. In den Nachtstunden wird Abwasser gesammelt und bei erreichter Menge öffnen sich die Schilder. Der erzeugte Schwall sorgt dafür, dass sich Ablagerungen lösen und zur Kläranlage gespült werden.
KI hält Kanalisation im Fluss
Zum anderen kommt es in Stadtgebieten zu unterschiedlichen Regenintensitäten, wodurch die Kanäle nicht immer äquivalent ausgelastet sind. Die Schilde sollen flexibel in Kanälen mit freier Kapazität eingesetzt werden, um Wasser zurückzuhalten und dadurch vollere Kanäle zu entlasten. Mit Hilfe von computergestützten Modellen der Jenaer Kanalisation legten Wiese und zwei Mitarbeiter die Anforderungen an die Klappen fest und wo sie zum Einsatz kommen sollen.
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In den nächsten Wochen startet die Praxisphase. „Wenn das einwandfrei funktioniert, wollen wir das System mit Hilfe von KI für die Steuerung und Regelung der Klappen erweitern“, führt Wiese aus. Bis zum Projektende bleibt nicht viel Zeit. Der Professor für Siedlungswasserwirtschaft ist sich jedoch sicher, dass auch nach Beendigung des Projektes, die Klappen in Jenas Kanalisation und perspektivisch in weiteren Großstädten zum Einsatz kommen werden.
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