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Das Kompetenznetzwerk im Gas- und Wasserfach

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Wasserwerke als intelligente Micro-Grids im Energiesystem – Mit KI zum datengetriebenen Energiemanagement der Zukunft

Referenteninterview mit Marcel König und Jens Kley-Holsteg

Datum der Veröffentlichung: 17. September 2026

 

Wie können Wasserwerke mit KI ihren Energieeinsatz optimieren, Kosten senken und gleichzeitig die Versorgungssicherheit erhöhen? 

Im Interview erklärt das Team hinter AsWa, wie intelligente Lastverschiebung, lokale Micro-Grids und datenbasierte Prognosen den Betrieb von Wasserwerken effizienter und resilienter machen. Außerdem erfahren Sie, welche Rolle erneuerbare Energien, Batteriespeicher und der Mensch als entscheidende Kontrollinstanz in kritischen Infrastrukturen spielen.

DVGW Kongress:

Hallo Herr König, hallo Herr Kley-Holsteg, Sie arbeiten bei der GELSENWASSER AG und werden am 13. Oktober 2026 bei der Veranstaltung “KI in der Versorgungswirtschaft KOMPAKT” einen Vortrag zum Thema "Wasserwerke als intelligente Micro-Grids im Energiesystem – Mit KI zum datengetriebenen Energiemanagement der Zukunft" halten.

Welche betrieblichen Freiheitsgrade eines Wasserwerks, bspw. Pumpzeiten, eignen sich besonders für ein KI-basiertes Lastmanagement, ohne Wasserqualität und Versorgungssicherheit zu gefährden? 

Marcel König:

Bei AsWa gibt es mehrere Freiheitsgrade, die einen Einfluss auf das Optimierungspotenzial haben. 

Hierzu zählen: 

  • steuerbare Flexibilitäten (Wasser- oder Energiespeicher) im Versorgungsgebiet. 
  • Pumpenkombinationen (starre und regelbare Pumpen) – Gutes Verhältnis Wasserabgabe zu Förderung
  • Zeitliche Verschiebung energieintensiver Nebenprozesse, die nicht vom Wasserbedarf abhängen

Die Trinkwasserqualität sowie die Versorgungssicherheit werden durch die betrieblichen Leitplanken jederzeit gewährleistet.

DVGW Kongress:

Wie kann ein Wasserwerk als intelligentes Micro-Grid auch bei Stromausfällen oder Netzengpässen resilient betrieben werden und welche Rollen spielt dabei die Eigenerzeugung? 

Marcel König:

Ein intelligentes Micro-Grid kombiniert Trinkwasserproduktion, Energieeigenerzeugung und Energiehandel zu einem lokal optimierten Energiesystem. Durch die Kombination aus Notstromersatzanlage, Batteriespeicher und Erneuerbare Energien im Micro-Grid, wird bei einem Stromausfall das Optimierungsziel fundamental geändert. Hierzu zählen, dass unwichtige Verbraucher runtergefahren werden, der PV- und Wind-Strom bestmöglich genutzt wird und der Batteriespeicher für kritische Prozesse genutzt wird und somit die Überbrückungszeit verlängert werden kann.

Die Eigenerzeugung und Batteriespeicher übernehmen im Micro-Grid mehrere Rollen:

  1. Kostensenkung durch Eigenverbrauch.
  2. Reduktion von Netzbezugsspitzen.
  3. Erhöhung der Versorgungssicherheit.
  4. Bereitstellung von Notstromkapazitäten.
  5. Verringerung von CO₂-Emissionen.

DVGW Kongress:

Welche Betriebs- und Prognosedaten verarbeitet das KI-Assistenzsystem, und wie berücksichtigt es Prognosefehler oder unerwartete Betriebsereignisse?

Marcel König:

AsWa verarbeitet Daten aus mehreren Quellen, hierzu zählen u.a. 

Betriebsdaten

  • Füllstände von Hochbehältern
  • Pumpenstatus und Leistungsaufnahme
  • Durchflussmengen
  • Druckwerte im Netz
  • Anlagenverfügbarkeiten
  • Wartungszustände

Energiedaten

  • Strompreise
  • Lastgänge
  • Netzrestriktionen
  • Eigenstromerzeugung
  • Ladezustände von Batteriespeichern

Prognosedaten

  • Lufttemperatur
  • Globalstrahlung
  • Niederschlagsmenge

Umgang mit Prognosefehlern
Analog zu einem Navigationssystem werden bei unerwarteten Ereignissen wie z.B. Rohrbrüchen, Anlagenstörungen oder unerwarteten Lastspitzen die Optimierungspläne unmittelbar neu berechnet.

DVGW Kongress:

Wie wird sichergestellt, dass die KI innerhalb klarer Grenzen autonom steuert, insbesondere im Hinblick auf IT-Sicherheit, Nachvollziehbarkeit und regulatorische Anforderungen kritischer Infrastruktur? 

Marcel König:

AsWa ist wie der Name sagt ein Assistenzsystem, welches nicht autonom handelt. Innerhalb definierter Rahmenbedingungen werden Vorschläge gemacht, die über den Leitstandsfahrer (human-in-the-loop) umgesetzt werden.

DVGW Kongress:

An welchen Kennzahlen lässt sich der energetische und wirtschaftliche Nutzen eines intelligenten Micro-Grids messen, und welche Faktoren bestimmen die Amortisationszeit?

Marcel König:

Wir haben für AsWa vier, teilweise konkurrierende, Optimierungsziele festgelegt. 

Energieeffizienter Betrieb

  • Reduktion des Netzstrombezugs (kWh)
  • Spezifischer Energieverbrauch (kWh/m³ Wasser)

Optimierung/Stabilisierung der Energiebeschaffungskosten

  • Kosteneinsparung durch Spotmarktoptimierung (€)
  • Vermiedene Netzbezugskosten (€)
  • Erlöse aus Flexibilitäts- oder Netzdienstleistungen
  • Return on Investment (ROI)

Netzdienliches Verhalten/Stabilisierung der Stromnetze

  • Reduktion von Leistungsentgelten (€) 
    • Atypische Netznutzung, intensive Netznutzung oder zukünftig flexiblere Modelle

Netzdienliches Verhalten/Stabilisierung der Stromnetze

  • Erhöhung der Autarkie durch angepasste Fahrweise

Faktoren der Amortisationszeit
Neben den eingesparten kWh durch eine effizientere Anlagensteuerung wird durch Lastmanagement der Gesamtenergieverbrauch nicht reduziert, allerdings wird die durchschnittliche beschaffte Energie zu einem durchschnittlich niedrigeren Preis beschafft. Die Strompreisvolatilität über den Tag spielt daher eine große Rolle. Im Jahr 2020 lag der durchschnittliche Preisspread bei ~20 Euro/ Tag, 2025 bei ~100 Euro/Tag. 

In der Praxis wird die Wirtschaftlichkeit meist durch die Kombination aus Lastverschiebung, Eigenstromnutzung, Peak-Shaving bzw. individuelle Netznutzung und erhöhter Versorgungssicherheit bestimmt. 

DVGW Kongress:

Vielen Dank für das Interview. Wir freuen uns, Sie bei unserer Veranstaltung KI in der Versorgungswirtschaft KOMPAKT am 13. Oktober 2026 begrüßen zu können und in den intensiven Austausch zu diesem spannenden Thema zu gehen.

Sie möchten mehr zum Thema Wasserwerke als intelligente Micro-Grids im Energiesystem erfahren? Wir laden Sie am 13. Oktober 2026 herzlich zu unserer Veranstaltung „KI in der Versorgungswirtschaft KOMPAKT“ ein.
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