Künstliche Intelligenz macht Kanalnetze klimaresilient
Nach dreieinhalb Jahren intensiver Forschung
endet das Verbundprojekt InSchuKa 4.0. Das Ziel: Mit Hilfe von KI sollen
Kanalnetze künftig besser auf Starkregen und Trockenphasen reagieren – und
so den Klimawandel smarter bewältigen.
Der Klimawandel stellt die kommunale Wasserwirtschaft vor wachsende
Herausforderungen: Immer heftigere Starkregenereignisse überfluten die
Kanalisation, während längere Trockenperioden Leitungen austrocknen und
Schäden verursachen. Das Forschungsprojekt InSchuKa 4.0 („Intelligente
Steuerung von Kanalnetzen“) hat sich genau dieser Problematik angenommen.
Dreieinhalb Jahre lang arbeiteten kommunale Praxispartner,
Technikunternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen, um zu erforschen,
wie Abwassersysteme künftig sicher, effizient und klimaresilient betrieben
werden können. Ein Schwerpunkt lag auf der Integration von Betriebswissen
in ein KI-basiertes Fallbezugssystem (Case-Based Reasoning, CBR) – einer
Methode, die aus vergleichbaren Situationen lernt und daraus
Steuerungsempfehlungen für Kanalnetze ableitet.
Koordiniert wurde das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF, jetzt BMFTR) geförderte Projekt durch die Hochschule Hof. Das
Institut für nachhaltige Wassersysteme (inwa) übernahm die
wissenschaftliche Leitung und sorgte dafür, dass die Beiträge aller
Partner zu einem funktionsfähigen Gesamtsystem zusammengeführt wurden.
Intelligente Klappen statt teurer Betonbecken
Herzstück des Projekts ist ein neuartiges Konzept zur digitalen
Kanalnetzbewirtschaftung. In Jena wurden zwei groß dimensionierte
Edelstahlklappen in den Hauptsammler eingebaut. Diese lassen sich digital
ansteuern und künftig durch eine KI-basierte Steuerung regeln.
Das System verarbeitet Messwerte, Modellierungen und Wetterprognosen, um
zu entscheiden, ob Wasser im Kanalnetz gespeichert oder abgeleitet werden
soll. Ziel ist es, zwei gegensätzliche, aber gleichermaßen dringliche
Herausforderungen des Klimawandels zu meistern:
• Starkregenmanagement: Entlastung überlasteter Kanalisationen zur
Vermeidung von Überflutungen.
• Trockenphasenmanagement: Rückhalt von Wasser im Netz, um Leitungen
vor Austrocknung und Ablagerungen zu schützen.
„Wir wollten zeigen, dass man mit bestehenden Netzen arbeiten kann, ohne
gleich neue Rückhaltebecken errichten zu müssen“, sagt Robert Köllner,
stellvertretender Werkleiter von JenaWasser. „Die intelligente Steuerung
macht unser Kanalnetz flexibler und robuster gegenüber Extremwetter.“
Seit September 2025 läuft das System in Jena im Echtbetrieb – ein
wichtiger Schritt von der Forschung in die Praxis.
Wissenstransfer: KI-Lösungen müssen auch ankommen
Ein zentrales Ziel von InSchuKa 4.0 war nicht nur die technische
Entwicklung, sondern auch der Transfer in die kommunale Praxis. Das Team
der Hochschule Hof untersuchte daher Entscheidungsprozesse in Stadtwerken
und Verwaltungen: Welche Erwartungen bestehen an KI-gestützte
Steuerungssysteme? Welche Chancen werden gesehen – und welche Hürden?
Eine bundesweite Online-Befragung von 154 Fachleuten aus Kommunen,
Ingenieurbüros und Behörden zeigte: Intelligente Kanalnetzsteuerung wird
als notwendiger Schritt zur Klimaanpassung erkannt. Gleichzeitig nannten
die Teilnehmenden Hindernisse wie Fachkräftemangel, Ressourcenknappheit
und Transparenzanforderungen bei KI-Entscheidungen.
Abschlussveranstaltung in Jena: Forschung trifft Praxis
Zum Projektende im Oktober 2025 lud JenaWasser zur Abschlussveranstaltung
ein. Vertreterinnen und Vertreter aus Kommunen, Fachverbänden und
Ingenieurbüros konnten die Ergebnisse nicht nur hören, sondern auch sehen:
Bei einer Live-Demonstration im Kanalnetz wurde gezeigt, wie das System
Stauraum aktiviert, Abflüsse drosselt und gezielte Spülwellen auslöst.
„Mit InSchuKa 4.0 konnten wir zeigen, dass KI im Kanalnetz keine
Zukunftsvision ist, sondern bereits heute funktioniert“, betont Prof.
Günter Müller-Czygan, Leiter des inwa. „Die Lösung ist erklärbar,
übertragbar – und bereit für den Einsatz in anderen Städten.“
Aus Forschung wird Anwendung: Wie es weitergeht
Auch wenn InSchuKa 4.0 offiziell abgeschlossen ist, bleibt die
Zusammenarbeit der Partner bestehen. Der Verbund plant, die entwickelten
Konzepte und Steuerungsansätze in weiteren Projekten fortzuführen – mit
Fokus auf Wissenstransfer, Schulungen für Betriebspersonal und die
Weiterentwicklung der KI-Algorithmen.
Die Hochschule Hof bleibt dabei als Impulsgeberin aktiv: Aus der
Koordination ist ein Netzwerk für klimaresiliente Wasserwirtschaft
geworden.
