Smart Water City

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „Smart Cities Demo - Living Urban Innovation“ durchgeführt.

  

Projektpartner: G. Bernhardt's Söhne Ges.m.b.H., Sensor Network Services GmbH,  Landschaftsarchitekten DI Karl Grimm
Bearbeiter: Robert SITZENFREI, Martin OBERASCHER, Carolina KINZEL,

Projektdauer: 04/2019 – 06/2022

Kurzbeschreibung:

Der Erfolg von „Smart Cities“ basiert auf dem Einsatz von verschiedensten Informations- und Kommunikationstechnologien (ICT) im Zusammenspiel mit der Zivilgesellschaft. Dadurch können Städte systemübergreifend effizienter und nachhaltiger gestalten werden. Die urbane Wasserinfrastruktur garantiert neben der kontinuierlichen Versorgung der gesamten Kommune mit Frischwasser, auch die umweltgerechte Abführung von anfallenden Schmutzwässern und die sichere Ableitung des Regenwassers. Auch wenn bereits die Verbreitung von Echtzeitsteuerungssystemen in den einzelnen Systemen in Ansätzen zu finden ist, werden Wasserversorgung und Siedlungsentwässerung noch als getrennte Systeme angesehen. Eine Trennung der Steuerungsmöglichkeiten des Gesamtsystems ist derzeit aber auch zwischen Endverbraucher und Betreiber vorhanden.

Das Ziel dieses kooperativen F&E - Projektes ist es nicht nur eine „Smart Water City“, sondern auch die Auswirkungen einer vernetzten Wasserinfrastruktur auf die Zivilgesellschaft und umgekehrt zu untersuchen. Dies beinhaltet die Implementierung einer smarten, urbanen Wasserinfrastruktur im erweiterten Stadtgefüge und die Umsetzung von innovativen Kommunikationstechnologien für die Interaktion von Bevölkerung, Planer und Entscheidungsträger. Davon ausgehend können smarte, öffentliche und private Dienstleistungen für eine effizientere Ressourcennutzung umgesetzt werden, um die Potentiale und Auswirkungen von Interaktionen der Zivilgesellschaft mit technischer Wasserinfrastruktur bestimmen zu können. Zusammen mit den Lebenszykluskosten kann anschließend der kommunale Mehrwert einer smarten, urbanen Wasserinfrastruktur bestimmt werden.

Das Projektkonsortium verfolgt die Strategie eines zweistufigen Ansatzes für die Umsetzung und Erprobung einer „Smart Water City“: Die erste Stufe zielt auf die Erweiterung des bestehenden Showrooms und Experimentierraums „Smart Campus“ (Campus Technik der Universität Innsbruck) ab, in welchem die Auswirkungen von integrativen und systemübergreifenden Anwendungen bearbeitet werden können. Der Smart Campus fungiert dabei als idealisiertes Experimentier- und Demonstrationsobjekt um jeglichen Akteuren einen Einblick in Funktionsweise, Potentiale und Möglichkeiten einer Smart Water City aufzuzeigen und zu erproben. In der zweiten Stufe wird die Umsetzung einer intelligenten Wasserversorgung an einem Testbed in der Stadt erprobt und untersucht. Anhand vom Eco Plus Park Wiener Neudorf sollen die Potentiale einer intelligenten Wasserversorgung unter realen Randbedingungen untersucht werden.

Die Umsetzung einer smarten Überwachung und Steuerung der Wasserinfrastruktur wird einen deutlichen Qualitätsanstieg in Bezug auf die Versorgungssicherheit (Erkennen von Rohrbrüchen und Leckagen sowie Kontaminationen) bzw. Zuverlässigkeit (Steuerung Abflussvorgänge im Kanal) ermöglichen. Aufgrund der ganzheitlichen Betrachtungsweise können neue Ansätze für den Betrieb sowie intelligente Steuerung umgesetzt werden und neue Betriebs- und Wartungsmodelle als Multi-Akteur-Partnerschaften entwickelt werden. Beispielsweise sind „smarte Regentonnen“ in Echtzeit kontrollierbare Speichervolumina für eine innovative Regenwasserbewirtschaftung, die auf Haushaltsebene installiert und betrieben werden. Dadurch kann ein dezentraler Rückhalt von Niederschlagswasser für Bewässerungszwecke geschaffen (Einsparung Trinkwasser) und gleichzeitig die Einleitungsmengen in die Kanalisation verringert bzw. auf Zeiten mit ausreichenden Kapazitäten verschoben werden. Durch das Zusammenwirken einer Vielzahl von smarten Regentonnen in einem Siedlungsgebiet, können somit auch beispielsweise Emissionen in Gewässer reduziert aber auch das Risiko von Überflutungen verringert werden.

sonstige Links:

• Projektseite Klima- und Energiefonds 
  
• Demonstrations- und Experiementierobjekt Smart Campus

Artikel in Journals und Konferenzen

• Oberascher, Martin; Kinzel, Carolina; Rauch Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2019): Demonstration site for Smart Water Cities - Smart Campus Innsbruck. In: Proceedings of the 10th International Conference on Urban Water - planning and technologies for sustainable management (Novatech). Lyon: Graie. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Zischg, Jonatan; Kastlunger, Ulrich; Schöpf, Martin; Kinzel, Carolina; Zingerle, Christoph; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2019 online): Multifunktionale Regenwasserbewirtschaftung durch smarte Regentonnen. Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Zischg, Jonatan; Kastlunger, Ulrich; Schöpf, Martin; Kinzel, Carolina; Zingerle, Christoph; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2019): Erweiterte Regenwasserbewirtschaftung durch smarte Regentonnen. In: Burkhardt, Michael; Graf, Christian: Tagungsband Aqua Urbanica 2019. Regenwasser weiterdenken - Bemessen trifft Gestalten. HSR Hochschule für Technik Rapperswil. (Weblink)
• Sitzenfrei, Robert; Oberascher, Martin; Fuchs-Hanusch, Daniela (2020): "Smart City und der urbane Wasserkreislauf". In: Symposium Wasserversorgung 2020, S. 42 - 43. Österreichische Vereinigung für das Gas- und Wasserfach.
• Li, Jiada; Yang, Xiafei; Sitzenfrei, Robert (2020): Rethinking the Framework of Smart Water Systems: A Review. In: Water 2020, 12, 412. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Kinzel, Carolina; Schöpf, Martin; Kastlunger, Ulrich; Zingerle, Christoph; Puschacher, Samuel; Kleidorfer, Manfred; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2020): Towards Smart Water Cities – opportunities arising from Smart Rain Barrels for urban drainage and water supply. In: EGU General Assembly 2020. Göttingen: Copernicus GmbH. (Weblink)
• Sitzenfrei, Robert; Kleidorfer, Manfred; Bach, Peter M.; Bacchin, Taneha K (2020): Green Infrastructures for Urban Water System: Balance between Cities and Nature. In: Water 2020, 12, 1456. (Weblink)
• Li, Jiada; Hassan, Daniyal; Brewer, Simon.; Sitzenfrei, Robert (2020): Is Clustering Time-series Water Depth Useful? An Exploratory Study for Flooding Detection in Urban Drainage Systems. In: Water 2020, 12(9). (Weblink)
• Oberascher, Martin; Kinzel, Carolina; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2020): Einblicke in eine „Smart Water City“.
  In: WWT - Wasserwirtschaft Wassertechnik: Das Praxismagazin fuer das Trink- und Altwassermanagement 11/12, S. 13 - 16.
• Oberascher, Martin; Möderl, Michael; Sitzenfrei, Robert (2020): Water Loss Management in Small Municipalities: The Situation in Tyrol. In: Water 12/12, No. 3446. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2021): Digitalisation and citizen participation - opportunities for
  integrated management of urban water infrastructure. In: vEGU General Assembly 2021. Göttingen: Copernicus GmbH. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Kinzel, Carolina; Kastlunger, Ulrich; Kleidorfer, Manfred; Zingerle, Christoph; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2021): Integrated urban water management with micro storages developed as an IoT-based solution – the smart rain barrel. In: Environmental Modelling & Software, 105028. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Kinzel, Carolina; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2021): Model-Based Upscaling of the IoT-Based Smart Rain Barrel—An Integrated Analysis of the Urban Water Cycle. In: Proceedings of World Environmental and Water Resources Congress 2021. Planning a Resilient Future along America's Freshwater. Reston: American Society of Civil Engineering (ASCE).  (Weblink)
• Oberascher, Martin; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2021): Efficient integration of IoT-based micro storages to improve urban drainage performance through advanced control strategies. In: Water Science & Technology. (Weblink)
• Oberascher, Martin; Kinzel, Carolina; Schöpf, Martin; Kastlunger, Ulrich; Zingerle, Christoph; Puschacher, Samuel; Kleidorfer, Manfred; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2021): Smart Rain Barrel - An IoT solution for green infrastructure.
  In: Proceedings of the IWA Digital World Water Congress 2021. London: IWA Publishing.
  
• Oberascher, Martin; Dastgir, Aun; Li, Jiada; Hesarkazzazi, Sina; Hajibabaei, Mohsen; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2021): Revealing the Challenges of Smart Rainwater Harvesting for Integrated and Digital Resilience of Urban Water Infrastructure. In: Water 13/14, Nr. 1902.  (Weblink)
• Oberascher, Martin; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2022): Towards a smart water city: A comprehensive review of applications, data requirements, and communication technologies for integrated management. In: Sustainable Cities and Society 76. (DOI)
• Oberascher, Martin; Dastgir, Aun; Li, Jiada; Hesarkazzazi, Sina; Hajibabaei, Mohsen; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert (2022): Evaluating the digital resilience of urban water infrastructure retrofitted with smart rainwater harvesting. In: World Environmental and Water Resources Congress 2022. Adaptive Planning and Design in an Age of Risk and Uncertainty. Reston: American Society of Civil Engineering (ASCE). (Weblink)

Präsentationen

• Vortragender: Sitzenfrei, Robert. Co-AutorInnen: Oberascher, Martin; Zischg, Jonatan; Kastlunger, Ulrich; Schöpf, Martin; Kinzel, Carolina; Zingerle, Christoph; Rauch, Wolfgang: Advanced Rainwater Harvesting through Smart Rain Barrels.
  World Environmental and Water Resources Congress 2019: Hydraulics, Waterways, and Water Distribution Systems Analysis. Pittsburgh. Datum: 20.05.2019.
• Vortragender: Oberascher, Martin. Co-AutorInnen: Kinzel, Carolina; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Smart Campus: A testbed for smart water systems. 24st European Junior Scientist Workshop on Monitoring urban drainage systems. La Bérarde (Frankreich). Datum: 23.05.2019
• Vortragender: Oberascher, Martin Co-AutorInnen: Kinzel, Carolina; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Demonstration site for Smart Water Cities - Smart Campus Innsbruck. 10th International Conference on Urban Water - planning and technologies for sustainable management (Novatech 2019). Lyon (Frankreich). Datum: 04.07.2019
• Vortragender: Oberascher, Martin. Co-AutorInnen: Zischg, Jonatan; Kastlunger, Ulrich; Schöpf, Martin; Kinzel, Carolina; Zingerle, Christoph; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Erweiterte Regenwasserbewirtschaftung durch smarte Regentonnen. Aqua Urbanica 2019. Rigi-Kaltbad (Schweiz). Datum: 09.09.2019.
• Vortragender: Sitzenfrei, Robert. Co-AutorInnen: Oberascher, Martin; Fuchs-Hanusch, Daniela: Smart City und der urbane Wasserkreislauf. Symposium Wasserversorgung 2020. Wien. Datum: 30.01.2020.
• Vortragender: Oberascher, Martin. Co-AutorInnen: Kinzel, Carolina; Schöpf, Martin; Kastlunger, Ulrich; Zingerle, Christoph; Puschacher, Samuel; Kleidorfer, Manfred; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Towards Smart Water Cities – opportunities arising from Smart Rain Barrels for urban drainage and water supply. European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2020. Wien. Datum: 04.05.2020. (Weblink)
• Vortragender: Oberascher, Martin. Co-AutorInnen: Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Digitalisation and citizen participation - opportunities for integrated management of urban water infrastructure. European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2021. Göttingen (online). Datum: 27.04.2021. 
• Vortragender: Oberascher, Martin. Co-AutorInnen: Kinzel, Carolina; Schöpf, Martin; Kastlunger, Ulrich; Zingerle, Christoph; Puschacher, Samuel; Kleidorfer, Manfred; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Smart Rain Barrel - An IoT solution for green infrastructure. International Water Association (IWA). Digital World Water Congress 2021 (online). Datum:  01.06.2021. (Posterpräsentation)
• Vortragender: Oberascher, Martin. Co-AutorInnen: Kinzel, Carolina; Rauch, Wolfgang; Sitzenfrei, Robert: Model-based upscaling of the IoT-based smart rain barrel – An integrated analysis of the urban water cycle. World Environmental and Water Resources Congress 2021. Milwaukee (online). Datum: 10.06.2021. 
• Vortragender: Sitzenfrei, Robert. Co-AutorInnen: Oberascher, Martin; Dastgir, Aun; Li, Jiada; Hesarkazzazi, Sina; Hajibabaei, Mohsen; Rauch, Wolfgang: Evaluating the digital resilience of urban water infrastructure retrofitted with smart rainwater harvesting. 2022 World Environmental & Water Resources Congress, Atlanta, 07.06.2022.