Städte sehen sich durch den Klimawandel einer zunehmenden Komplexität und einer Vielzahl an Krisen gegenüber. Steigende Temperaturen und häufigere Extremwetterereignisse belasten die urbane Infrastruktur erheblich. Verstädterung und Bevölkerungswachstum verschärfen diese Herausforderungen, indem sie den Flächenbedarf erhöhen und die Ressourcennutzung intensivieren. Versiegelte Flächen verhindern die natürliche Wasserversickerung und verschärfen Hochwassergefahren. Zudem führen urbane Wärmeinseln zu erhöhtem Energieverbrauch und Gesundheitsrisiken.

During the corona pandemic, the role of science was seen as something very important in broad sections of society. Unfortunately, this appears to be less the case with regard to climate change. Increasingly, subjective and emotionally based statements are dominating the discussion, which must be viewed extremely critically in view of the complex interactions and extreme effects. On the other hand, great hope is being placed in science to master the complex challenges with the help of artificial intelligence (AI). With the public appearance of generative AI (GenAI) in the form of ChatGPT, a new, partly critical discussion is being held, although AI-based technologies have already made impressive progress as a result of scientific research for many years and numerous developments are already in real use. On the one hand, science is expected to provide insights and recommendations for the responsible use of AI. On the other hand, the use of AI in research work is also discussed critically because it is used, for example, in the application phase of research projects or to evaluate the data obtained and to write down and communicate the results. This gives rise to questions such as “How valid are scientific achievements that are produced with (the help of) AI?” Especially when using generative AI, there is a risk that the own creation process will degenerate due to uncontrolled use, excessive dependency and distortion of results [1], because activities that go beyond routine processes are conveniently left to generative AI, which can be a problem especially when processing complex tasks. An analysis of the authors of around 30 master’s theses from 2023 and 2024 in an international engineering master’s program showed that around 1/3 of the theses are strongly influenced by GenAI results, recognizable by the usual listing form, the text style and the lack of reference to the task. These papers were also among the 1/3 with the lowest grading. Without guidance on the effective use of GenAI, its use does not appear to lead to improved performance, but instead encourages the unthinking copying of text modules.

On the other hand, observations of the use of generative AI in everyday teaching and research show that GenAI can promote complexity competence in particular when used in a targeted manner on the basis of appropriate training. The authors use GenAI in various contexts of their research, increasingly to support the solution of complex problems and tasks in complex environments. The main area of application is water management and increasingly the analysis of urban areas to adapt to water-related challenges caused by climate change. The main focus here is on the massive impact of extreme weather events such as heavy rainfall and prolonged periods of drought on urban and regional infrastructure as well as forest and agricultural areas. These main areas of application are not only highly complex in thematic terms. Solutions must be implemented at urban and municipal level, and here too, the spatial, infrastructural and organizational environment is highly complex. It is against this background that the observations described in the use of generative AI were made, the theoretical framework described in this article was created and the hypothetical analysis was carried out, for which empirical evidence is still pending, but in preparation.

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.