Viele Kommunen wenden sich im Zuge von Klimaanpassungsmaßnahmen dem Schwammstadt -konzept zu. Aufgrund der vielen dabei zu berücksichtigenden Einflussfaktoren benötigt eine wassersensible Stadt- und Regionalentwicklung eine Komplexitätsanalyse und Maßnahmenbündelung

Economy and society are currently exposed to multi-layered multi-crises. Against the backdrop of the covid pandemic, a growing shortage of skilled workers, increasing armed conflicts or persistent refugee flows, cities and municipalities in particular have to deal with resulting local impacts. Parallel to these highly dynamic crisis events, cities and municipalities continue to be called upon to face the now established challenges of climate change, sustainability and digitalization. More and more, there are organizational and also psychological overloads in coping with everyday tasks as a result of increasing complexities. Because of the excessive demands, there is a retreat to familiar and routinerelated everyday work and the neglect of the search for adequate solutions to the increasingly complex problems. Especially in the field of municipal infrastructure, which requires rapid and comprehensive adaptation to the manifold impacts of climate change, this excessive demand increasingly leads to recourse to rather simple solutions, which, however, do not justice to the complexity of the situation. During two certificate courses at Hof University of Applied Sciences (Germany) on the development of climate-adapted urban planning and on successful digitalization in municipal water management, a novel tool for dealing with complex situations was developed to practice on examples. It was observed among the approximately 70 participants in both courses that used this method two to three times already led to a visible change in the perception and assessment of complex situations, without the need for psychologically accompanied training of change behavior.

Der Klimawandel ist in den vergangenen Jahren auch in Europa immer sichtbarer geworden. Die deutlichsten Auswirkungen zeigen sich für die Wasserwirtschaft in den beiden extremen Formen Starkregen und Trockenheit. Die Trockenperioden in den Jahren 2018 und 2019 sowie die schweren Überschwemmungsereignisse in 2021 an der Ahr, der Erft und anderswo haben auf Seiten der Fachwelt die Sensibilität für die Auswirkungen dieser Wetterextreme weiter gesteigert. Mehr und mehr werden Lösungen zur Vorbeugung und Anpassung an die erwartete Zunahme solcher Ereignisse entwickelt. Viele deutsche Bundesländer stellen beispielsweise für die Erstellung von Starkregengefahrenkarten umfangreiche Fördermittel zur Verfügung. Die erforderlichen Bemühungen beschränken sich aber nicht nur auf erforderliche Maßnahmen bei Extremwetterereignissen. Zunehmend müssen (ab-)wasserwirtschaftliche Einrichtungen effizienter gestaltet werden, da sie nach wie vor einen erheblichen Energieverbraucher insbesondere in kleinen und mittelgroßen Gemeinden darstellen. Hier leistet die Wasserwirtschaft seit vielen Jahren einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von CO2 durch stetig zunehmende Effizienzsteigerungen in technischen Einrichtungen. Dabei nimmt die Digitalisierung wie in anderen Wirtschafts- und Gesellschaftssektoren eine besondere Stellung bei der Entwicklung passender und wirksamer Lösungen ein. Forscher der Hochschule Hof haben im Rahmen des Vorhabens „WaterExe4.0“ (gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung) eine erste Metastudie zur Digitalisierung in der deutschsprachigen Wasserwirtschaft erstellt. In dieser Studie stellte sich heraus, dass trotz erheblicher Entwicklungsschübe in den letzten Jahren und Zunahme der Lösungsangebote auf den ersten Blick noch eine große Lücke zwischen Angebot und Umsetzung besteht. Ein realer Anwendungsbezug konnte nur für 11 % der rund 700 identifizierten Produkte, Projekte und Studien identifiziert werden. Um die Gründe für dieses scheinbare Ungleichgewicht herauszufinden, erfolgte die ergänzende Befragung von Expert:innen der Wasserwirtschaft. Die Antworten zeigten diesbezüglich beispielsweise auf, dass alltägliche Probleme zu wenig oder kaum in neuen Lösungen berücksichtigt werden, was die Anwender:innen stark überfordert. Weiterhin wird der Mehrwert einer Digitalisierungslösung für die jeweilige individuelle Situation noch immer zu wenig sichtbar. Zudem fehlen systematische Analysetools, um wesentliche Hindernisse infolge neuer Ideen zu identifizieren und den besten Weg für den Start und die Umsetzung eines Digitalisierungsprojekts zu finden. Die Komplexität des Themas führte dazu, dass die Studie „WaterExe4.0“ mithilfe von vier methodisch unterschiedlichen Teilerhebungen (Literatur- und Marktrecherche, Befragung, Expert:inneninterview und Workshops) durchgeführt wurde. Die Ergebnisse geben damit einen umfangreichen Überblick über die aktuelle Situation in der deutschsprachigen Wasserwirtschaft und zeigen die Erwartungen der Branchenteilnehmer für die Zukunft auf.

Als vor drei Jahren die Idee zur Technologieinitiative KOMMUNAL 4.0 entstand, der nun zur Plattforum Kommunal 4.0 e. V. geführt hat, war das Thema Digitalisierung in der Wasserwirtschaft nur vereinzelt präsent. Ausgehend von dem Gedanken, die Grundidee von Industrie 4.0 auf die kommunale Wasserwirtschaft zu übertragen, stellten die Initiatoren von KOMMUNAL 4.0 fest, dass schon seit Jahren unzählige Daten in zahlreichen wasserwirtschaftlichen Anlagen und Objekten erfasst und archiviert wurden. Zumeist beschränkte sich die Datennutzung auf die aktuelle Prozessbeobachtung oder die Nachweisführung der Regel- und Gesetzeskonformität gegenüber den zuständigen Behörden.

Überall in Wirtschaft und Gesellschaft wird von Digitalisierung und dem Internet der Dinge gesprochen, zunehmend auch in der kommunalen Wasserwirtschaft. Impulsgeber ist die Digitalisierungsoffensive der Industrie, zusammengefasst unter dem Begriff Industrie 4.0. Diese basiert auf intelligenten, digital vernetzten Systemen, die eine sich selbst organisierte Produk­tion ermöglichen sollen.

Industrie 4.0 hält seit rund zehn Jahren Einzug in die deutsche Wirtschaft. Auch die deutsche Wasserwirtschaft ist in Sachen Di- gitalisierung auf dem Weg in die digitale Transformation. Seit 2015 hat die Zahl der Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Digitalisierung der deutschen Wasserwirtschaft stark zuge- nommen. Allerdings folgen insbesondere kleine und mittlere Kommunen diesem Trend nicht konsequent genug. Um mehr Klarheit zum Stand der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft und zur Frage der Umsetzung im kommunalen Bereich zu erhal- ten, schuf das iwe Institut für Wasser- und Energiemanagement der Hochschule Hof mit der Metastudie WaterExe 4.0 die Daten- basis für einen ab 2022 erscheinenden jährlichen Digitalisie- rungsreport der Wasserwirtschaft. Ziel der Studie war es, erst- mals einen belastbaren Überblick über bisherige Forschungspro- jekte und technologische Entwicklungen in Deutschland, Öster- reich und der Schweiz zur Digitalisierung in der Wasserwirtschaft zu erhalten.

Many municipalities and cities are facing numerous, sometimes very complex water management challenges. In addition to heavy rainfall events, because of climate change, this also applies to the necessary improvement of water quality about trace substances and micro plastics. This also means an increase in the complexity of tasks, a diversity of levels of action and knowledge. The necessary freedom to acquire new knowledge in an appropriate manner in terms of content and time is becoming increasingly limited because of these framework conditions. An additional burden is the fact that it is becoming more and more difficult to obtain adequate specialized staff. Therefore, the necessary planning processes are becoming longer. The implementation of environmental protection measures has to follow later. Furthermore, new, and more efficient methods for better environmental protection are used less frequently or only insufficiently because there is too little knowledge about them. Experts promise more support and facilitation by solutions that have been developed during digitalization and offered on the market for technical and organizational level [1]. Here, however, there is often a lack of time on the user’s side to act in an appropriate manner with resource- supporting IT systems that make it possible to automate or simplify standard procedures or make processes more efficient and effective. If external consultants are part of the selection of appropriate IT systems, successful implementation and use often fails due to the lack of fit between the IT system and the existing organizational structure or culture, as well as in relation to the human end user. Two ways to address these obstacles are the “Anyway Strategy” and “ HELIP” methods. They are the result of a meta-study on success factors and barriers in the selection and application of digitalization solutions [1] and a from a development project for digital innovations [2] in the water industry.

Das iwe-Institut für Wasser- und Energiemanagement an der Hochschule Hof hat eine Metastudie zum Stand der Digitalisierung der Wasserwirtschaft in den deutschsprachigen Ländern durchgeführt. Das Fazit: Die Digitalisierung ist zu einem festen Bestandteil technologischer Lösungen und strategischer Entscheidungen geworden. In einer dreiteiligen Serie berichtet die WasserWirtschaft über die Ergebnisse der Studie. Im dritten Teil der Serie geht es um die Frage, welche Konsequenzen aus den Erkenntnissen und Ergebnissen der Studie zu ziehen sind und wie die Zukunft der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft aussehen kann.

Strukturveränderungen und regionale Herausforderungen hatten und haben nahezu immer direkte Folgen für die Abwasserbeseitigung einer Kommune. Dies konnte im Zuge der Corona-Pandemie deutlich durch Daten von Echtzeitmessungen im Rahmen des vom Bundesministerium für Umwelt geförderten Vorhabens „Abwasserflexibilisierung Diemelsee 4.0“ [1] festgestellt werden. Während als Planungsgrundlage für die neue Diemelsee-Kläranlage Heringhausen und das zugehörige Kanalnetz inkl. Pumpenstationen die Urlaubszahlen der vergangenen zehn Jahre Maßstab der Anlagenbemessung waren, zeigten sich sowohl während der Einfahrphase an Ostern als auch im Sommer 2020 andere, unerwartete Bewegungen bei der Gästeanzahl. Aufgrund des Lockdowns in vielen Ländern stieg die Gästezahl in Spitzenzeiten um bis zu 50 % an [2, 3]. Für die Abwasserbeseitigung weitaus problematischer war der Anstieg an Wochenendtourimus und an Wohnmobilen und damit an speziellen Abwässern. Bei der Implementation des geförderten Vorhabens „Abwasserbeseitigung Diemelsee 4.0“ wird ein spezielles Energiemonitoring eingesetzt, welches die Daten einer neuartigen, sogenannten fallbasierten Steuerung [4] aufnimmt und den Betrieb dabei unterstützt, auch in Ausnahmezeiten wie einer Pandemie die gesteckten Effizienz- und Reinigungsziele zu erreichen.

Water is increasingly taking center stage when it comes to coping with climate change. Especially in urban areas, negative consequences from heavy rainfall events and prolonged dry periods are rising worldwide. In the past, the various tasks of urban water management were performed by different departments that often did not cooperate with each other (water supply, wastewater disposal, green space irrigation, etc.), as the required water supply was not a question of available water volumes. This is already changing with climate change, in some cases even dramatically. More and more, it is necessary to consider how to distribute available water resources in urban areas, especially during dry periods, since wastewater treatment is also becoming more complex and costly. In the future, urban water management will examine water use in terms of its various objectives, and will need to provide alternative water resources for these different purposes (groundwater, river water, storm water, treated wastewater, etc.). The necessary technological interconnection requires intelligent digital systems. Furthermore, the water industry must also play its role in global CO2 reduction and make its procedural treatment processes more efficient; this will also only succeed with adequate digital systems. Although digitization has experienced an enormous surge in development over the last five years and numerous solutions are available to address the challenges described previously, there is still a large gap between the scope of offerings and their implementation. Researchers at Hof University of Applied Sciences have investigated the reasons for this imbalance as part of WaterExe4.0, the first meta-study on digitization in the German-speaking water industry, funded by the German Federal Ministry of Education and Research. Only 11% of roughly 700 identified products, projects and studies relate to real applications. For example, the surveyed experts of the water sector stated that everyday problems are considered too little or hardly at all in new solutions, which greatly overburdens users. Furthermore, they see no adequate possibility for a systematic analysis of new ideas to identify significant obstacles and to find the best way to start and implement a digitization project. The results from four methodologically different sub-surveys (literature and market research, survey, expert interviews and workshops) provide a reliable overview of the current situation in the German-speaking water industry and its expectations for the future. The results are also transferable to other countries.

Das iwe-Institut für Wasser und Energiemanagement an der Hochschule Hof hat eine Metastudie zum Stand der Digitalisierung der Wasserwirtschaft in den deutschsprachigen Ländern durchgeführt. Das Fazit: Die Digitalisierung ist zu einem festen Bestandteil technologischer Lösungen und strategischer Entscheidungen geworden. In einer dreiteiligen Serie berichtet die WasserWirtschaft über die Ergebnisse der Studie. Im zweiten Teil der Serie geht es um die Erkenntnis, dass Technik nicht alles ist - und wie Menschen auf dem Weg der Digitalisierung mitgenommen werden können.