8 1 · 2018 TR ANSFORMING CITIES FORUM Standpunkt Wasserwirtschaft 4.0 Wasserwirtschaft 4.0, Digitalisierung, Wasserversorgung, Abwasserentsorgung, Gemeinwohl, Daseinsvorsorge, Kritische Infrastruktur, Sicherheit, Datenschutz Christa Hecht Die Welt wird smart und die Digitalisierung erfasst alle Lebensbereiche. Internetnutzung und Smartphones sind überall präsent. Das macht auch vor der Wasserwirtschaft nicht Halt und so setzen sich Akteure mit der Nutzung von IT-Technik in der Wasserwirtschaft auseinander und dabei wird sogar schon von smarter Infrastruktur gesprochen. Smart - auf Deutsch schlau, intelligent. Können Dinge schlau sein? Oder sind es die Menschen, die sie entwickeln? Wie weit geht die Digitalisierung? Kann Wasser digitalisiert werden oder ist es der Gebrauch von Wasser, der digital unterstützt wird? Der bekannte Philosoph Harald Welzer hat auf der AöW-Jahrestagung 2016 referiert und gesagt: „Wasser ist analog und bleibt analog! “ Recht hat er. Wir Menschen sind analog und bleiben zeitlebens analog. Was bedeutet Wasserwirtschaft 4.0 und was ist bei den Veränderungsprozessen für diesen wichtigsten Bereich der Daseinsvorsorge und für das Gemeinwohl zu beachten? Dem möchte ich hier nachspüren. Leitstand Kläranlage Aachen-Soers. © Wasserverband Eifel-Rur 9 1 · 2018 TR ANSFORMING CITIES FORUM Standpunkt Was ist Wasserwirtschaft 4.0? Diese Kategorie wurde von Professor David Sedlak (Yale Universität) in seinem 2015 erschienenen Buch „Water 4.0 - The Post, Present and Future of the World‘s Most Vital Resource“ geprägt und in der Pressemitteilung zum Buch so beschrieben: „Drehen Sie den Wasserhahn auf und Wasser fließt heraus. Ziehen Sie den Abflussstopfen heraus und das schmutzige Wasser verschwindet. Die meisten von uns denken wenig über die verborgenen Systeme nach, die uns Wasser bringen und es wegleiten, wenn wir damit fertig sind. Aber diese unterschätzten Wunderwerke der Technik stehen vor einer Reihe von Herausforderungen, die ohne eine grundlegende Änderung unserer Beziehung zum Wasser nicht gelöst werden können ... Um fundierte Entscheidungen über die Zukunft treffen zu können, müssen wir die drei Revolutionen in städtischen Wassersystemen, die in den letzten 2500 Jahren stattgefunden haben, und die Technologien, die das System neu gestalten, verstehen.“ Der Autor beginnt mit der Beschreibung von Water- 1.0, den frühen römischen Aquädukten, Brunnen und Kanälen, die ein dichtes städtisches Leben ermöglichten. Anschließend erläutert er die Entwicklung von Trinkwasser- und Abwasserbehandlungssystemen - die zweite und dritte Revolution in der städtischen Wasserversorgung. Er bietet einen Einblick in aktuelle Systeme, die auf Reservoirs, unterirdische Rohrleitungen, Kläranlagen und Regenwasserkanäle angewiesen sind, um trinkwassersicheres Wasser zu liefern, bevor er sich damit beschäftigt, wie diese Wassersysteme neu erfunden werden müssen (Tabelle 1). Zunächst verleitet der Begriff Wasser 4.0 dazu, an eine Analogie zu Industrie 4.0 zu denken. Werden jedoch allein die Zeiträume betrachtet, in denen diese Entwicklungen stattgefunden haben, legt dies den Schluss nahe, dass die Unterschiede groß sind (Tabelle 2). Industrie 4.0 ist ein in Deutschland geprägter Begriff und eine Plattform, die zum Ziel hat, Vorreiter für eine Verschmelzung von IT-Technologien mit Produktionstechnologien zu sein, um dadurch innovative Produkte und Leistungen zu ermöglichen. Es geht um Selbstoptimierung, Selbstdiagnose und Selbstkonfiguration von Produktionsprozessen. Die Produkte sollen damit auch individueller werden, die Produktionsprozesse flexibler. In der Wasserwirtschaft geht es um viel grundlegendere Bedürfnisse, nämlich die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung als lebenswichtige Dienstleistungen, um den Umgang mit einer in vielen Regionen knappen Ressource, um den Umgang mit einer Naturgewalt, die sich seit jeher selbst reguliert, nur nicht immer so, wie es uns Menschen genehm ist. In der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung stehen Versorgungssicherheit und Qualität an erster Stelle. Dahinter stehen Menschen, die Verantwortung tragen. Die Arbeitsabläufe und Entscheidungsprozesse können dafür nicht vollständig Maschinen überlassen werden. Es sind in der Wasserwirtschaft auch nicht solch disruptive Technologien entwickelbar, wie sie für die industriellen Produktionsprozesse vorausgesagt werden. Wasser wird außerdem auch in Zukunft an jedes Haus und an jede Wohnung verteilt werden müssen. Das Abwasser fällt dort ebenso weiterhin an, es kann nicht digitalisiert werden. Dafür sind Leitungsnetze und Hausanschlüsse erforderlich. Für Dürren, Starkregenereignisse, Hochwasser und Überflutungen lassen sich zwar Szenarien rechnen und, wie beim Wetterbericht, mit einigen Tagen Vorlauf Vorhersagen machen. Wo genau zum Beispiel aber Starkregen herunterkommt, ist nicht vorhersehbar. Letzten Endes müssen auch bei diesen Naturereignissen Menschen Entscheidungen treffen und entsprechend handeln. Dabei machen Menschen Fehler. Um diese zu vermeiden oder um schneller agieren zu können, sind digitale Technologien nützlich und wichtig. Sie dienen aber nur zur Unterstützung des Handelns von Menschen. Wasser 1.0 Systeme zum Sammeln und Verteilen von Wasser vor mehr als 2500 Jahren Wasser 2.0 Trinkwasseraufbereitung mittels Filter und Chlor 19. Jahrhundert Wasser 3.0 Abwasserbehandlung zum Schutz der Gewässer 19. Jahrhundert Wasser 4.0 Integrierte Lösung für die aktuellen Probleme (Wassermangel, Hochwasser und Starkregenereignisse, Alterung der Anlagen, Instandhaltung, Steuerung…) 21. Jahrhundert Industrie 1.0 Mechanische Produktion mit Dampf und Wasserkraft 18. Jahrhundert Industrie 2.0 Arbeitsteilung, Massenproduktion, Fließband 19. Jahrhundert Industrie 3.0 Automatisierte Produktion, Elektronik und IT 20. Jahrhundert Industrie 4.0 Digital vernetzte Systeme selbstorganisierter Produktion von der Entwicklung, Fertigung, Nutzung und Wartung bis zu Recycling 21. Jahrhundert Tabelle 2: Industrie 4.0. © AÖW Tabelle 1: Entwicklung der Wasserversorgung. © AÖW 10 1 · 2018 TR ANSFORMING CITIES FORUM Standpunkt Wie und wo wird Wasser 4.0 eingesetzt? Bisher zum Teil schon vorhanden mit Potenzial zum weiteren Ausbau:  Ersatz analoger Dokumentation durch kontextsensitive Anlagendaten (Bar-Codes, RFIDs)  Fernüberwachung mit steuerbarer Videotechnik und Fernbedienung von Anlagen  Teilautonome Systeme für Beschaffung und Instandhaltung (verbrauchsabhängiges Auslösen von Liefervorgängen, Aggregate, die aufgrund ihres Zustands Service-Vorgänge auslösen, EDVgestützte Lagerhaltung)  Datenhaltung und Steuerung der Infrastruktur (Netze für Trinkwasser und Abwasser, Wasserwerke, Kläranlagen, Pumpstationen, Fuhrpark, Maschinen, technische Geräte etc.), Auftragsbearbeitung mit Mobilgeräten  In der technischen Planung, GIS-Geländemodelle, Geodatensysteme  Gewässerunterhaltung und Hochwasserschutz, Frühwarn- und Vorhersagesysteme  Energieeinsatz, -effizienz und Eigenenergieerzeugung, Energienutzung und -steuerung  Buchhaltung, Kundenservice und Abrechnung (u. a. auch Funkwasserzähler), von Dienstleistungen und Einkauf, Controlling  Elektronische Verwaltungsabläufe und Personalmanagement Potenziale und mögliche künftige Entwicklungen:  Integriertes städtisches Echtzeitsteuerungs- und Frühwarnsystem für Wasser, Vorhersagemodelle zur Risikominimierung und Effizienzsteigerung  Überwachung von Gewässerqualität und Abflussprozessen in Kanälen und Gewässern  GIS-Koordination von Infrastrukturmaßnahmen im öffentlichen Straßenraum  Vereinfachung von Planungs- und Bauprozessen  E-Government-Tools für Genehmigungsverfahren (Netzbau), z. B. Auskunfts- und Portaldatenbank mit automatischer Verteilung einer Anfrage an alle betroffenen Behörden und Leitungsnetzbetreiber  Online-Baustelleninformation mit Feedback- Kanal zur Information der Verkehrsteilnehmer und Bürger  Elektronischer Kunden-Service und Auskunft, Verbrauchsmanagement Der VKU hat im Dezember 2017 die Ergebnisse einer Mitgliederbefragung zur „Digitalisierung der kommunalen Wasserwirtschaft“ bekannt gemacht. Danach werden die Chancen von Digitalisierung vor allem im Bereich der Prozessoptimierung und der Verbesserung des Daten- und Schnittstellenmanagements gesehen. Nach den Antworten sieht sich die Mehrzahl der Befragten bei der digitalen Transformation auf einem guten Weg. Allerdings sehen auch 30 % Nachholbedarf oder wollen sich in Zukunft intensiver in dieser Richtung bemühen. Grenzen von Digitalisierung und Wasser 4.0 Es sind erhebliche Investitionen in Mess- und Regeltechnik, Prozesstechnik und Software erforderlich. Die Anfangsinvestitionen sind sehr hoch. Kleine Kommunen und Betreiber stoßen schnell an finanzielle Grenzen. Für den Ausfall der elektronischen und digitalen Systeme, mit welchen Ursachen auch immer, müssen die Betreiber der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung redundante manuelle Systeme, die im Notfall Versorgungssicherheit gewährleisten, vorhalten. Größere Pumpstationen zum Beispiel haben dazu Stromversorgungen oder Pumpen, die im Notfall auch mit Verbrennungsmotoren betrieben werden können. Für den Betrieb der neuen komplexen elektronischen und digitalen Systeme besteht ein erheblicher Weiterbildungsbedarf für das Personal. Es sind höhere Qualifikationen erforderlich. Viele Berufsbilder müssen überarbeitet und die Ausbildung entsprechend verändert werden. Das erfordert viel Zeit und finanzielle Mittel. Das elektronische und mit Funktechnik durchgeführte Sammeln und Verarbeiten von Verbrauchsdaten kann zu datenschutzrechtlichen Problemen führen. Der Bayerische Landesbeauftragte für den Datenschutz, Prof. Dr. Thomas Petri, hat im Februar- 2017 in seinem Tätigkeitsbericht für 2015 und 2016 den zunehmenden Einsatz von „intelligenten“ Wasserzählern kritisch beleuchtet. Solche elektronischen Zähler speichern detailliert bestimmte Verbrauchswerte und funken einzelne dieser Daten sogar regelmäßig „auf die Straße“, so Petri. Er weist darauf hin, dass das Erstellen von Verbrauchsprofilen, ohne dass die Betroffenen es merkten, mit dem Grundrecht auf informelle Selbstbestimmung in Konflikt gerate. Die gesetzlichen Details für den Funkabruf von Wasserzählern sind noch nicht festgelegt. Für die Messung des Stromverbrauchs konnte zum Beispiel jedoch ein weitergehender Datenschutz im Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende für Smart-Meters nicht durchgesetzt werden. Der Bundesrat konnte dafür nur eine unverbindliche Empfehlung in einer zusätzlichen Entschließung erreichen. 11 1 · 2018 TR ANSFORMING CITIES FORUM Standpunkt Digitalangriffe auf Infrastrukturen der Wasserwirtschaft Die nationalen Systeme der erfassten Geodaten werden seit Inkrafttreten der EU-Richtlinie 2007/ 2/ EG zu einer Geodateninfrastruktur der Europäischen Gemeinschaft (INSPIRE) zusammen gefasst. Damit sollen diese Daten öffentlich zugänglich gemacht werden. Insbesondere in Deutschland wurden in 2015 von den diese Richtlinie umsetzenden und die vorhandenen Daten verwaltenden Stellen die Lieferung umfangreicher Daten von den Betrieben in der Wasserwirtschaft angefordert. Diese und die Verbände bdew, DVGW, Forum Netzwerk/ Netzbetrieb im VDE haben sich wegen einer möglichen Gefährdung der von ihnen betriebenen Infrastruktur und der Bevölkerung dagegen gewehrt. Denn die für die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung erhobenen Geodaten sind bisher aus Sicherheitsgründen nicht öffentlich zugänglich. Ein besonderer Schutz dieser Daten ist selbst bei einer berechtigt geforderten Transparenz aus Gründen der physischen Sicherheit der Infrastruktur und der IT-Sicherheit notwendig. Das multimediale Magazin Golem.de und Internetwache.org haben in 2015 zwei Monate nach Inkrafttreten des IT-Sicherheitsgesetzes recherchiert, wie die kritischen Infrastrukturen gegen Hacker bzw. Cyber-Kriminalität oder Cyber-Terroranschläge geschützt sind. Das Resultat war damals leider erschreckend. Auf der Golem-Internetseite steht: „Innerhalb von wenigen Wochen gelang es uns, Zugriff auf die Steuerungssysteme von Wasserwerken, Blockheizkraftwerken, Interfaces zur Gebäudeautomatisierung und sonstigen Industrial Control Systemen (ICS) zu erlangen. Weltweit waren über 100-Systeme betroffen. Auf die meisten ließ sich ohne besondere Authentifizierung lesend zugreifen. Einige Systeme ermöglichten sogar den Zugang zu Steuerungen, darunter waren deutsche Wasserwerke.“ IT-Sicherheit ernst genommen Seit Bekanntwerden dieser Untersuchung hat sich viel getan. So schreibt das Bundesamt für Sicherheit (BSI) in der Informationstechnik in seinem Lagebericht der „IT-Sicherheit in Deutschland 2017“, dass die Betreiber der Wasserwerke von ihm auf die Schwachstellen unmittelbar nach Bekanntwerden aufmerksam gemacht wurden und sehr kooperativ reagiert und die offenen Zugänge kurzfristig geschlossen haben. Wasserversorgung und Abwasserentsorgung sind nun zudem vom Gesetzgeber als kritische Infrastruktur eingestuft, daher waren besondere Standards (B3S) festzulegen und ein Zertifikat des (BSI) erforderlich. Die beiden Fachverbände für die Wasserwirtschaft DVGW und DWA haben Standards für die Branche zur IT-Sicherheit in der Wasserwirtschaft erarbeitet (B3S Wasser/ Abwasser). Diese Standards sind in den Merkblättern DVGW- W- 1060 und DWA- M- 1060 niedergelegt und ein webbasiertes Tool gibt Zugang zum IT-Sicherheitsleitfaden. Die Regeln sind so erarbeitet worden, dass sie sowohl für große als auch für kleine Betriebe in der Wasserwirtschaft bei der Einführung von Sicherheitsmaßnahmen anwendbar sind. Damit ist der Wasser- und Abwassersektor die erste Branche, die die Sicherheitsstandards abschließend festgelegt hat und die Anforderungen B3S erfüllt sowie das Zertifikat des BSI erhalten hat! Fazit Die Euphorie über Wasser 4.0 muss etwas gedämpft werden, denn schließlich geht es um das Lebenselixier und die Naturgewalt Wasser. Es heißt, mit Vorsicht und Überlegung zu agieren. Das Resümee des Vorstandes des Wasserverbands Eifel-Rur, Dr.-Ing. Joachim Reichert bei einer DWA-Veranstaltung im letzten Jahr gibt gut wieder, was zunächst zu tun ist:  Digitalisierung der Wasserwirtschaft ist nicht gleichzusetzen mit „Wasserwirtschaft 4.0“.  Digitalisierung ist kein Ziel an sich. Digitalisierungsprojekte sind stets Maßnahmen zur Erreichung der Unternehmensziele.  Gute Digitalisierungsprojekte entfalten auf unterschiedlichen strategischen Handlungsfeldern eine positive Wirkung.  Wesentliches Kriterium der Digitalisierung im Wasserwirtschaftsbereich ist die Beseitigung von Medienbrüchen und die damit verbundene Hebung von Effizienzpotenzialen.  Digitalisierungslösungen sollten sukzessive so entwickelt werden, dass jeder Teilschritt für sich nutzbar ist.  Digitalisierungsprojekte sind erfolgreich, wenn sie interdisziplinär und in einem kreativen Prozess entwickelt werden. Christa Hecht Geschäftsführerin Allianz der öffentlichen Wasserwirtschaft e.V. (AöW) Kontakt: hecht@aoew.de AUTORIN