Auf dem Weg zu einer effizienten, bedarfsgerechten und robusten sozio-technischen Wassermarktwirtschaft

Laufzeit

Beschreibung

Wasserwirtschaft in Deutschland ist weder ressourceneffizient noch befriedigt sie Bedürfnisse bedarfsgerecht: Trockenheit führt zu Versorgungslücken, der Betrieb ist nicht energieoptimal und es kommt zu Leitungsverlusten. Es sind neue, flexible, ressourcenschonende (Ressourcen: Wasser, Energie, Geld), aber auch nachvollziehbare Betriebsstrategien notwendig. Datenbasierte Methoden der Künstlichen Intelligenz und heuristische Ansätze bergen zwar erhebliches Potential, es ergeben sich jedoch unmittelbar Fragen der Verfügbarkeit der notwendigen Daten sowie der Nachvollzieh-barkeit und Transparenz der Ansätze. Diese sind Grund der Genehmigungsfalle autonomer Systeme. Verwendet man hingegen marktwirtschaftliche Mechanismen, so kann bei adäquatem Marktdesign die marktinhärente Ressourcen- und Allokationseffizienz genutzt werden, um nachvollziehbare, ressourceneffiziente und bedarfsgerechte Betriebsstrategien zu erreichen.

Im Zentrum des Projektes stehen flexible, effiziente und robuste Wasserversorgungssysteme der Zukunft, bei denen Module und Komponenten in einem vorgegebenen Handlungsrahmen autonom agieren. Beim Handeln der miteinander kommunizierenden, cyber-physischen Agenten (CPA) in der zu gestaltenden cyber-physischen Wassermarktwirtschaft (CPM) werden zukünftige Leistungsversprechungen mit „Geld“ vergolten. Die marktinhärente Ressourcen- und Allokationseffizienz ermöglichen effiziente, ressourcenschonende Lösungen – was es im Projekt zu validieren gilt. Hierfür wird die CPM an einem realen Demonstratorsystem in Kooperation zwischen Universität und Unternehmen bis zu hoher technologischer Reife umgesetzt.

Szenarien der Wasserknappheit unterbinden jedoch die Funktionserfüllung, weswegen die CPM an ihre Grenzen stößt. Um Allokationseffizienz für die Ressource Wasser zu schaffen und den Verbrauch zu reduzieren, wird zusätzlich eine soziale Wassermarktwirtschaft (SM) entworfen. Hier stellen Personen-Agenten drei Gruppen von Stakeholdern der Wasserwirtschaft dar: Die Kunden, die Betreiber und Versorger sowie gesellschaftliche Institutionen wie die Politik oder Genehmigungsbehörden. Diese Stakeholder interagieren in der SM und handeln mit Wasser. Durch SM und CPM kann der gesamte Wassermarkt abgebildet werden und eine ressourceneffiziente Reglung ermöglicht werden.