Durch den Klimawandel verstärkt auftretende Extremwetterlagen wie Dürren, Hitzewellen und Hochwasser machen Kalkulationen über bestehende und zu erwartende Wassermengen zunehmend schwerer. Aus diesem Grund ändern sich auch die Ansprüche an Talsperren, denen als Stauanlagen eine entscheidende Rolle beim Hochwasserschutz und während Trockenperioden zukommt. Um sie an diese Klimaveränderungen anzupassen, arbeiten Forscher der Universität Duisburg-Essen an dem Projekt "Prowave". Dami sollen Talsperren-Betreiber in Zukunft von Künstlicher Intelligenz (KI) unterstützt werden.

Das Ziel ist eine Steuerung, die KI-basierten Vorhersagen folgt und ein schnelles und proaktives Handeln ermöglicht. André Niemann vom Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Duisburg-Essen erklärt: „Bisher werden Talsperren durch eine Reihe an Flusspegelständen gesteuert. Die Entscheidungen, die auf dieser Grundlage getroffen werden, sind aber reaktiv und langsam.“ Für solche Entscheidungsprozesse bleibe in Zeiten der Klimakrise jedoch keine Zeit. „Die Wetterereignisse, die durch den Klimawandel verursacht werden, sind schwer kalkulierbar und stellen das Management der Talsperren und ihrer Einzugsgebiete vor eine große Herausforderung.“

Vorhersagbarkeit von extremen Wetterereignissen

In Kombination mit modernen Datenanalyse-Tools ermöglichen die durch KI gewonnenen Vorhersageinformationen eine proaktive Steuerung der Wasserverteilungssysteme, welche auf Prognosen über Wasserbedarf und -angebot basieren. „Bisher waren diese Prognosen äußerst schwierig. Die Methoden der Künstlichen Intelligenz machen nun den Unterschied“, sagt Gregor Johnen, leitender Ingenieur des Projektes. Die Nutzung von Echtzeitdaten ermöglich es, komplexe Prozesse zu simulieren und so die Vorhersagbarkeit von Extremwetterereignissen zu verbessern „und das bis zu drei Monaten im Voraus“.

Das Modell wird als Prototyp am Beispiel der sechs Talsperren des Verbundsystems der Harzwasserwerke im Westharz entwickelt. Langfristig soll mit dem Projekt ein Wandel hin zur smarten Steuerung von Talsperren erreicht werden, die an die Anforderungen des Klimawandels angepasst sind. (hb)