Prof. Andrea Cominola und Prof. Jochen Rabe, Initiatoren Water Hackathon

Vom 25. bis zum 26. Januar fand der Berlin WaterHackathon 2021 statt, gefördert von der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe und dem Einstein Center Digital Future. Dort suchten Fachleute und Student*innen aus verschiedenen Disziplinen gemeinsam nach Lösungen für die Herausforderungen und die Zukunftssicherheit des Berliner Wasser-Ökosystems.

Professor Jochen Rabe und Professor Andrea Cominola waren die Initiatoren des Water Hackathons. Im Interview mit Projekt Zukunft sprachen sie über die künftigen Herausforderungen und Chancen, die gerade die Digitalisierung bietet, um unnötige Wasserverluste zu vermeiden.

Vor welchen Herausforderungen steht Berlin in den nächsten Jahren im Bereich Wassermanagement?

Prof. Jochen Rabe: Berlin ist offensichtlich von häufigen Schwankungen im Wasserhaushalt betroffen, die in dieser Form bislang nur selten vorkamen. Die letzten äußerst trockenen Sommer haben dafür gesorgt, dass die Berliner*innen sich nicht nur über das schöne Wetter freuten, sondern auch die negativen Auswirkungen des Hitzestresses aushalten mussten.

Gleichzeitig erlebten wir Starkregenereignisse, die ganze Straßen unter Wasser setzten und viele immense bauliche Schäden verursachten. Auf diese Schwankungen und langfristigen knapperen Wasserressourcen muss sich Berlin – gemeinsam mit Brandenburg – besser vorbereiten, denn der Wasserkreislauf beschränkt sich natürlich nicht nur auf die Berliner Stadtgrenzen. Der Kohleausstieg in der Lausitz zum Beispiel wird Folgen für den gesamten Wasserkreislauf haben, insofern muss hier im Maßstab eben dieses Wasserkreislaufs zusammengearbeitet werden.

Neben der Quantität gilt es aber auch die Qualität des Wassers zu halten und zu verbessern. Medikamente und Mischwasserüberläufe aus dem Kanalsystem sind hier Herausforderungen, die uns weiter beschäftigen werden.

Dies auch vor allen Dingen in Bezug auf die vergangenen trockenen Sommer und den Klimawandel, etwas überspitzt gefragt: Wird Berlin irgendwann das saubere Wasser ausgehen?

Rabe:  Unsere Wasserinfrastruktur, aber auch die natürlichen und gebauten Räume, die Teil des Wasserkreislaufs sind (die sogenannte Grün-Blaue Infrastruktur) müssen besser auf unvorhergesehene Schwankungen vorbereitet werden. Neben den Schwankungen legen die Klimawandelprojektionen nahe, dass Berlin sich mittelfristig auf geringere Niederschläge einstellen muss, das haben wir in den letzten Jahren bereits erlebt. Wir müssen also lernen, mit einer Verknappung der Ressource Wasser verantwortlich umzugehen.

So sind Lösungen zu begrüßen, die auch in einer Metropole wie Berlin den natürlichen Wasserkreislauf, wo möglich, erhalten oder unterstützen oder auch Wasser besser und länger speichern, zum Beispiel in Gründächern oder Grünflächen. Die Tatsache, dass in Berlin viele Gebiete erneuert oder infrastrukturell neu erschlossen werden, stellt eine Chance dar, diese "water-wise" zu planen und zu bauen; hier spricht man gerne von der Schwammstadt. Mit dieser Verknappung geht auch einher, dass wir präziser werden müssen, wo wir Wasser in welchem Maße und welcher Qualität entnehmen und nutzen können. Um auf diese ungewisse Zukunft vorbereitet zu sein, sollten wir Planungs- und Managementstrategien entwickeln, die leicht angepasst werden können, und unser städtisches Wassersystem so planen, dass es resilient ist.

Was muss getan werden, damit die Qualität gewährleistet bleibt, bzw. wie könnten intelligente Lösungen für die Berliner Wasserinfrastruktur aussehen?

Rabe: Wir müssen den gesamten Wasserkreislauf besser und hochauflösender verstehen, damit wir die Auswirkungen von Schwankungen vorhersagen können, um entsprechend zielgerichtete Anpassungsmaßnahmen zu ermöglichen. Wasser in all seinen Formen ist nahezu überall zu finden, der Wasserkreislauf ist komplex und hat ebenso komplexe Wechselwirkungen mit unser Umwelt, unser Gesundheit, unser Stadt etc. Erst die Digitalisierung von Wasserinfrastruktur – quasi Wasser 4.0 – ermöglicht es uns, hier wesentliche Fortschritte zu machen.

Stichwort „Wasser 4.0“ – was ist darunter zu verstehen?

Prof. Andrea Cominola: Das Konzept "Wasser 4.0" wurde zuerst von der Deutschen Wasserpartnerschaft eingeführt und widmet sich im Zuge der Digitalisierung und Automatisierung einer ressourcen- und energieeffizienteren Ausnutzung unserer Wassersysteme. Tatsache ist, dass die Begrifflichkeiten bekannt und an die Digitalisierungsprozesse angelehnt sind, so spricht man beispielsweise von: „Digital Water“, „Smart Water“ und „Internet of Water“. Es existiert aber keine eindeutige Definition und das deutet daraufhin, dass Wasser 4.0 ein transformativer Prozess ist, der durch das Vorhandensein und Zusammenspiel mehrerer Elemente entsteht.

Ein wesentliches Element dieser Transformation ist die digitale Technologie: Neue Sensoren, Kommunikationsverfahren, Datenanalyse, Rechenleistung und automatische Steuerungen sind wichtige Befähiger dieses Prozesses. Ähnlich wie in anderen Bereichen, denn digitale Technologien haben bereits mehrere Wirtschaftssektoren verändert – denken Sie zum Beispiel an intelligente Stromnetze oder die gesamte IKT-Branche.

Das Gleiche geschieht nun mit dem Wassersektor – vielleicht etwas langsamer, im Vergleich zu den anderen Branchen, auch aufgrund seiner Vorschriften und konsolidierten Abläufe. Die digitale Technologie ist aber auch nicht die „magische Lösung“ von allem. Sie muss in einen Kontext gestellt werden. Für den Wassersektor bedeutet dies, dass die richtigen Technologien den kurz- und langfristigen Bedürfnissen der Wasserversorger und Wasserverbraucher dienen. Wasserressourcen und Nachhaltigkeit müssen also in den Mittelpunkt zukünftiger Entwicklungsstrategien gestellt werden, in denen Entscheider, Betreiber und Gesellschafter ein Ökosystem bilden, in dem die Technologie richtig eingesetzt wird.

Ende Januar 2021 fand der Berlin Water Hackathon 2021 im Rahmen der Open-Data-Strategie statt – dort war der Klimawandel natürlich eines der zentralen Themen. Wie lief der Hackathon ab?

Cominola: Den Berliner Wasser-Hackathon organisierten wir im Rahmen der Open-Data-Strategie als gemeinsame Aktion des ide3a-Teams der Technischen Universität Berlin, dem Einstein Center Digital Future (ECDF) und der Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe. Dabei standen die Herausforderungen im Fokus, vor denen die Stadt in den nächsten Jahren steht, so wie der Klima- und Stadtwandel und die digitalen Technologien, die den Weg zur „Smart City“ bereiten sollen.

Wir haben Student*innen und Fachleute aus verschiedenen Disziplinen eingeladen, damit wir uns gemeinsam den Herausforderungen stellen können. Sie konnten sich in einem dreitägigen Workshop informieren und weiterbilden, bevor am 25. Januar der zweitägige Online-Hackathon startete. Daran nahmen fünf interdisziplinäre und internationale Teams teil und entwickelten in der Kürze der Zeit vielversprechende und innovative Lösungen. Insgesamt war der Hackathon sehr erfolgreich und wir hoffen auf eine Wiederholung – hoffentlich beim nächsten Mal live und gemeinsam vor Ort!

Der Hackathon ist Teil des ide3a-Projekts – was verbirgt sich dahinter?

Cominola:Ide3a steht für [i]nternational alliance for [d]igital [e]-learning, [e]-mobility and [e]-research in [a]cademia. Das Hauptziel des vom DAAD geförderten Projekts ist die Internationalisierung und Digitalisierung von Lehre, Forschung und Mobilitätsmanagement im Hochschulbereich, mit dem Fokus auf digitale Technologien und grenzüberschreitende Kollaborationen. Es handelt sich dabei um eine multidisziplinäre Kooperation zwischen fünf europäischen Partneruniversitäten, geleitet von der Technischen Universität Berlin und unter Beteiligung der Norwegian University of Science and Technology, der Politecnico di Milano, der Krakauer Universität für Technologie und der Dublin City University.

Ein zentrales Ziel des Projekts ist die Implementierung des interdisziplinären Themas "Kritische Infrastruktur & Digitalisierung", sowohl in traditionellen Studiengängen als auch in digitalen Lernformaten. Die Hybrid-Veranstaltung und der Online Hackathon waren ebenfalls Teil dieses Vorhabens, um den teilnehmenden Studierenden das Thema der Berliner Wasserinfrastruktur näherzubringen.

Es fanden auch Challenges statt – Welche smarten Lösungen wurden präsentiert – und wie werden diese in der Zukunft umgesetzt?

Cominola: Vier Teams schafften es in die Endrunde und präsentierten ihre Projekte – zwei Teams wurden für ihre Ideen ausgezeichnet.

Team 3, bestehend aus Philipp Grimm, Lennart Schmidt, Julian Feinauer und Sarah Eisenkolb, will einen Teil der 102.000.000 m2 Berliner Dachfläche nutzen um Kanalisationsüberläufe nach heftigen Regenfällen zu vermeiden. Die Idee des Teams aus Fachleuten: 60% der Berliner Dächer sind flach und hätten Platz für einen 1000 Liter Regenwassertank, in denen Wasser gesammelt werden kann. Das gesammelte Wasser findet, je nach Wettervorhersage, entweder Verwendung im Haushalt oder – sofern noch Kapazitäten in der Kanalisation sind – wird zu einem späteren Zeitpunkt in das Abwassersystem eingespeist, um Überflutung zu vermeiden.

Team 5 hat sich zum Ziel gesetzt, verschiedene Gruppen tagesaktuell über den Status des Berliner Wassersystems auf dem Laufenden zu halten. In der Aquapolis-App sollen staatliche Stellen, private Unternehmen im Bereich der Wasserdienstleistungen, und Organisationen der Zivilgesellschaft aufeinandertreffen. Das Team, bestehend aus den Studierenden John Tu, Wanda Krauss, Mikolaj Szwaja und Samar Adel Mohamed Mohamed Alarif, planen, dass die App bei der Entscheidungsfindung in Bezug auf Wasserfragen helfen aber zum Beispiel auch vor verschmutztem Badewasser warnen kann.

Wurden die zwei Gewinner-Teams ausgezeichnet?

Cominola: Ja, ganz im Sinne des Veranstaltungsthemas erhielt jedes Mitglied des Siegerteams einen intelligenten Wasserzähler von Amphiro, mit dem man den Energie- und Wasserverbrauch beim Duschen genau im Blick behält, um auch zu Hause den nachhaltigen Lebensstil zu fördern.