<p>Die positive Wirkung auf den Planeten motiviert uns, globale Wasserherausforderungen anzunehmen und zu lösen. Durch unsere Projekte unterstützen wir gemeinsam mit Kunden und Partnern aus der ganzen Welt die UN-Nachhaltigkeitsziele. Von der Entwicklung von Offshore-Windparks über den Schutz von Städten vor Überschwemmungen, dem Schutz von Küsten vor Erosion und der Bereicherung der Biodiversität in Wassereinzugsgebieten.</p>


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Eine Metocean-Studie reduziert das Planrisiko der weltweit ersten Energieinsel in der Nordsee
 
Dänemark ist auf dem Weg, seine Offshore-Windenergieproduktion zu steigern. Mit einem Klimaabkommen für 2020 wurde die Realisierung der weltweit ersten beiden Energieinseln eingeleitet, die den Strom aus den umliegenden Offshore-Windparks an mehrere Länder weiterleiten sollen. Die größere der beiden geplanten Energieinseln wird sich in der Nordsee befinden, wo einige der besten Windbedingungen für Offshore-Windenergie weltweit herrschen. Energinet wurde von der dänischen Energiebehörde beauftragt, Standortuntersuchungen zur Vorbereitung der Nordsee-Energieinsel und der Offshore-Windparks in der dänischen Nordsee einzuleiten. Für die Durchführung dieser Untersuchungen benötigen sie eine metocean Studie als Teil der Bewertung der Standortbedingungen und als Grundlage für den Entwurf der Energieinsel.
 
Herausforderung
 
Als Dänemarks nationaler Übertragungsnetzbetreiber für Strom und Erdgas entwickelt und betreibt Energinet die Strominfrastruktur für die beiden künftigen Energieinseln. Die Nordsee-Energieinsel hat eine geplante Kapazität von 3 GW bis 2033, mit dem Potenzial für eine Erweiterung auf 10 GW - genug, um den durchschnittlichen Stromverbrauch von 10 Millionen Haushalten zu decken. Offshore-Windkraftanlagen werden die künstliche Insel umgeben, die auf einer flachen Bank etwa 90-100 km vor der Westküste Jütlands errichtet wird.
 
Um eine sichere Konstruktion zu gewährleisten, forderte Energinet eine detaillierte metocean Bewertung des Entwicklungsgebiets für die künstliche Insel und die umliegenden Windparks. Diese metocean Bewertung wird als Grundlage für den Ausschreibungsentwurf der Energieinsel sowie für spätere Analysen und Entwurfsphasen der Insel und der Kabelexportkorridore dienen.


Auf dem Weg zu einer Zukunft ohne Plastikverschmutzung

Die Vorhersage der Belastung von Flüssen mit Plastikmüll unterstützt die politische Entscheidungsfindung und fördert Maßnahmen gegen die Plastikverschmutzung
 
Die Verschmutzung durch Kunststoffe ist eines der dringendsten Umweltprobleme, mit denen die Welt heute konfrontiert ist. Die rasant zunehmende Plastikproduktion und die daraus resultierende Verschmutzung haben negative Auswirkungen auf die ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Dimensionen der nachhaltigen Entwicklung. Im Jahr 2022 verabschiedeten die Mitgliedstaaten der Vereinten Nationen eine historische Resolution zur Ausarbeitung eines internationalen rechtsverbindlichen Übereinkommens zur Beendigung der Plastikverschmutzung, auch in der Meeresumwelt, bis 2024. Das UNEP-DHI-Zentrum für Wasser und Umwelt unterstützt das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) bei seinen Bemühungen, die Plastikverschmutzung einzudämmen, indem es digitale Lösungen zur Schätzung der Plastikverschmutzung in Flüssen und Süßwasserökosystemen entwickelt und den Informationsaustausch zwischen Organisationen und Nationen erleichtert.
 
Herausforderung
 
Um die Plastikverschmutzung zu bekämpfen und den gesamten Lebenszyklus von Plastik von der Quelle bis zum Meer zu berücksichtigen, müssen die Transportwege von Plastik in den Blick genommen werden: die Flüsse. Forschungsergebnisse zeigen, dass die Flüsse der Welt einen wesentlichen Beitrag zur Plastikverschmutzung der Meere leisten, was die Notwendigkeit aktiver und gezielter Maßnahmen in Flusssystemen unterstreicht, um weitere Umweltschäden zu verhindern. Durch das Verständnis, die Überwachung und die Vorhersage der Plastikströme in Flüssen werden die politischen Entscheidungsträger wissen, wo sofortige Maßnahmen erforderlich sind, so dass Lösungen schnell zu einem festen Bestandteil des Kampfes gegen Plastikmüll werden können.
 
Im Einklang mit der neuen UN-Resolution „Beendigung der Plastikverschmutzung: Auf dem Weg zu einem international rechtlich verbindlichen Instrument“ unterstützt UNEP Länder dabei, ihre Kapazitäten zur erfolgreichen Bekämpfung der Plastikverschmutzung, einschließlich der Meeresumwelt, aufzubauen. Diese Arbeit umfasst die Entwicklung von Lösungen, die dazu beitragen können, die Kunststoffabfälle in Flüssen vorherzusagen, ihre Wege zu verfolgen und dadurch die notwendigen Verbesserungen in Politik und Maßnahmen vor Ort zu leiten. Gleichzeitig bestand die Notwendigkeit, den Informationsaustausch und den Dialog zwischen den Stakeholdern durch einen besseren Zugang zu Daten und bewährten Verfahren zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung zu erleichtern.
 
Lösung
 
Das UNEP-DHI unterstützt das UNEP bei zwei wichtigen Aktivitäten:
 

Entwicklung eines Modells zur Schätzung von Plastikverschmutzung in Flüssen und SüßwasserökosystemenDas Verständnis, die Überwachung und die Vorhersage der Plastikströme in Flüssen können dazu beitragen, zu ermitteln, wo das Problem liegt, wo es seinen Ursprung hat und wie man am besten eingreifen kann. Auf der Grundlage des Globalen Hydrologischen Modells von DHI hat UNEP-DHI ein Modell entwickelt, das in der Lage ist, bevorstehende Süßwasser-Hotspots und Plastikansammlungen bis zu neun Monate im Voraus zu erkennen, und das alle großen Flusssysteme der Welt umfasst. Unter Verwendung von Schätzungen, wieviel Plastik täglich in die Flüsse gelangt, sowie von Felddaten über die Plastikbelastung als Modellinput werden Simulationen der Plastikakkumulation für über 870.000 Punkte entlang von Flüssen weltweit erstellt. Das Modell steht den Ländern zur Verfügung, wenn sie den Status der Plastikverschmutzung in Flüssen bewerten müssen, um im Rahmen der Entwicklung von Aktionsplänen Maßnahmen zu ermitteln und zu priorisieren. Das Modell kann auch dazu beitragen, die Fortschritte nahezu in Echtzeit zu überwachen, um die Auswirkungen von Maßnahmen und Strategien zu bewerten.
Unterstützung bei der Entwicklung des GPML-Datenhubs zur Erleichterung des Austauschs von Informationen und bewährten VerfahrenUm Meeresmüll und Plastikverschmutzung effektiv anzugehen, ist Zusammenarbeit der Schlüssel. UNEP-DHI unterstützt auch UNEP bei der Entwicklung des GPML-Datenhubs innerhalb der digitalen Plattform der Globalen Partnerschaft zur Bekämpfung von Plastikverschmutzung und Meeresmüll (GPML). Über die digitale Plattform werden Informationen über Schlüsseldaten, Strategien und Technologien zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung über den gesamten Lebenszyklus von Kunststoffen - vom Ursprung bis zu den Auswirkungen - zur Verfügung gestellt. Diese umfassende Datendrehscheibe ermöglicht Interessenvertretern auf allen Ebenen - global, regional, national und lokal - einen einfachen Zugang zu kuratierten Daten in Form von mehr als 130 Indikatoren. Die Datensätze sind so aufbereitet, dass sie für Entscheidungsträger leicht verständlich sind, um die Entwicklung von Plänen für Maßnahmen zu unterstützen.

 
Ergebnisse
 
Die Quantifizierung der Plastikverschmutzung in Süßwasserökosystemen kann dazu beitragen, geeignete Maßnahmen und Strategien zur Beendigung der Plastikverschmutzung zu ermitteln und umzusetzen, nicht nur um der UN-Vereinbarung gerecht zu werden, sondern um der Umwelt wirklich zu nutzen.
 

Stärkung der Länderkapazitäten für die Ermittlung von Quellen der Kunststoffverschmutzung in Flüssen und Süßwasserökosystemen
Besserer Zugang zu Informationen und bewährten Verfahren zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung, auch in der Meeresumwelt
Bessere Möglichkeiten für Länder, Pläne zu entwickeln und über Maßnahmen zur Beendigung der Plastikverschmutzung zu informieren



Ein digitaler Zwilling der Abwasseranlage in Göteborg und den umliegenden Gemeinden hilft dabei, die Region zukunftssicher zu machen und die vorhandene Infrastruktur optimal zu nutzen
 
Göteborg hat die Vision, die beste Stadt der Welt zu sein, wenn es regnet. Und diese Vision macht perfekt Sinn, da Göteborg eine der regenreichsten Städte in Schweden ist. Hinzu kommt eine wachsende Bevölkerung, eine alternde Infrastruktur und zunehmend extreme Wetterbedingungen aufgrund des Klimawandels, und die Wasserwerke der Stadt haben alle Hände voll zu tun, um sowohl die Stadt als auch die Umwelt zu schützen.
 
Herausforderung
 
Starke Regenfälle verursachen große Belastungsunterschiede für die zentrale Kläranlage der Region Göteborg, die Rya Wasserressourcen-Erholungsanlage (WRRF). Etwa 25% der Abwasserkanäle in der Stadt Göteborg sind kombiniert, was das Risiko von Überschwemmungen erhöht, da Regenwasser und Abwasser im selben System transportiert werden. Es erhöht auch das Risiko unbehandeltes Abwasser in das umliegende Ökosystem abzuleiten.
Darüber hinaus führen sich ändernde Klimabedingungen in Kombination mit einer wachsenden Bevölkerung zu einem weiteren Druck auf die alternde Infrastruktur von Göteborg und machen die Betriebsabläufe komplizierter.
 
Oberste Priorität für Gryaab ist der Schutz der Göteborger Bürger vor Überschwemmungen und der Schutz der Ökosysteme in den Wasserstraßen und -becken der Region vor verschmutztem Abwasser. Zu diesem Zweck muss Gryaab für eine optimale Bewirtschaftung des in die Stadt fließenden und aus ihr abfließenden Wassers sorgen. Es musste ein zukunftssicherer Weg gefunden werden, um Probleme im Zusammenhang mit kombinierten Abwasserüberläufen (CSOs) effizient zu bewältigen und die Auswirkungen von Unwettern auf die WRRF zu verringern. Der herkömmliche Ansatz stützte sich stark auf die Erfahrung und das Urteilsvermögen der Betreiber.
 
Die Rya WRRF wird jedoch nur tagsüber an regulären Arbeitstagen besetzt, und das Standby-Personal betreibt die Anlagen den Rest der Zeit von zu Hause aus. Dies setzt natürlich Grenzen für die Überwachungsstunden und die Menge an Informationen, die verarbeitet werden können. Es lässt auch Raum für manuelle Fehler. Besonders wenn hohe Flüsse erwartet werden, ist es wichtig, dass die Betreiber so viele Informationen wie möglich haben, damit sie die richtigen Entscheidungen treffen und kritische Situationen vermeiden können, die negative Auswirkungen auf die Stadt und die Umwelt haben könnten.
 
Die wichtigsten Herausforderungen für Gryaab waren:
 

Minimierung der Auswirkungen von Durchflussschwankungen bei extremen Wetterbedingungen
Verbesserung der Dämpfung des Zuflusses zur Rya WRRF, um den Druck auf das System zu reduzieren
Verbesserung der Wasserqualität in empfangenden GewässernKontrolle, wo die CSOs auftreten, um die Umweltauswirkungen zu minimieren

 
Lösung
 
Gryaab hat eine Geschichte der Verwendung innovativer und digitaler Lösungen, um sie bei der Verwaltung der Abwasserinfrastruktur der Region zu unterstützen, und sie sahen schnell das Potenzial, einen digitalen Zwilling des gesamten Systems zu haben, um einen Überblick und eine Verwaltung zu verbessern.
 
Ein digitaler Zwilling ist im Grunde eine dynamische digitale Darstellung in Echtzeit eines physischen Objekts oder eines Prozesses, wie zum Beispiel des Tunnel-Systems und des Einzugsgebiets der Region Göteborg. Ein digitaler Zwilling kann mit dem Co-Piloten eines Flugzeugs verglichen werden und verwendet Analytik und vorausschauende Modellierung, um Entscheidungen zu validieren und zeitaufwändige und manuelle technische oder betriebliche Prozesse zu automatisieren. Durch die Implementierung des Future City Flow (FCF) digitalen Zwillings konnte Gryaab Echtzeitinformationen über Ereignisse in den Tunneln sowie genaue Vorhersagen potenzieller Probleme und Spitzenbelastungen des Systems erhalten, da der FCF digitale Zwilling auch Wettervorhersagen in die Modellierung einbezieht.
 
Das Projekt umfasste:
 

Erstellung detaillierter hydrologischer und hydrodynamischer Modelle des Tunnel-Systems mit detaillierter Simulation des 250 km2 EinzugsgebietsEinbeziehung aller steuerbaren Geräte (z.B. Tore, Pumpen) im Echtzeitsteuerungssystem des digitalen Zwillings
Entwicklung von Forecast-on-Demand-Funktionen mit der Möglichkeit, vorgeschlagene Strategien anzupassen und historische Ereignisse zur Schulungszwecken zu analysieren
Entwicklung einer operationellen Strategie zur Minimierung des Risikos von städtischen Überschwemmungen

 
Mit dem digitalen Zwilling FCF kann Gryaab frühzeitig handeln und die Mitarbeiter können Entscheidungen auf der Grundlage umfassender Echtzeitdaten und -prognosen treffen. Sie nutzen den digitalen Zwilling auch für das Training in verschiedenen Szenarien, damit das Personal besser auf zukünftige kritische Situationen vorbereitet ist und bessere informierte Entscheidungen treffen kann. Kurz gesagt, der digitale Zwilling FCF wird eingesetzt, um eine bessere Echtzeitkontrolle zu erlangen und Wege zu finden, den Betrieb des Tunnelsystems sowohl heute als auch in Zukunft zu verbessern.

Das Datenportal ÆGIR unterstützt bei der Übermittlung von Erkenntnissen aus der Meeres- und Landbewertung und unterstützt die operative Planung des längsten Unterwassertunnels der Welt
 
Der Fehmarnbelt-Tunnel ist eines der größten Infrastrukturprojekte Dänemarks und der längste Unterwassertunnel der Welt, der Fehmarn in Deutschland mit Lolland in Dänemark verbindet. Der Tunnel wird derzeit sowohl an Land als auch auf See in dänischen und deutschen Gewässern gebaut und wird bei seiner Fertigstellung im Jahr 2029 die Reisezeit erheblich verkürzen und die Verbindungen zwischen Skandinavien und Mitteleuropa stärken. Femern A/S wurde vom dänischen Verkehrsministerium damit beauftragt, die Planung, den Bau und den Betrieb des 18 km langen Tunnels durchzuführen. Es besteht die Notwendigkeit, Umweltverpflichtungen zu erfüllen, sicherzustellen, dass die Arbeit nachhaltig durchgeführt wird, und Umweltüberwachungsergebnisse den Behörden zu kommunizieren. Ein Datenportal hilft, die Interaktion zwischen den Stakeholdern zu erleichtern und einen transparenten Überblick über Umweltdaten im Zusammenhang mit dem Tunnelbau zu geben.
 
Herausforderung
 
Der Respekt vor Natur und Umwelt hat bei der Konstruktion und späterem Betrieb des Fehmarnbelt-Tunnels oberste Priorität. Da das Projekt grenzüberschreitend ist, muss Femern A/S sicherstellen, dass deutsche, dänische und europäische Umweltvorschriften berücksichtigt werden.
 
Um eine vollständige Transparenz der Projektabläufe sicherzustellen, benötigte Femern A/S eine Plattform zur Synchronisierung, Kommunikation und Veröffentlichung verschiedener Überwachungsdaten, die bei Umwelterhebungen und -bewertungen gewonnen wurden. Die Plattform sollte als Aufbewahrungsort für Umweltdaten dienen, die von Wissenschaftlern, Behörden sowie der breiten Öffentlichkeit leicht verstanden werden können. Zuvor verfügte Femern A/S über einen einfachen Datenviewer, aber das Fehlen interaktiver Funktionen machte es für die Beteiligten schwierig, die verfügbaren Daten zu visualisieren.
 
Lösung
 
Umweltauswirkungen von Großprojekten können durch sorgfältige Planung und Umsetzung von Bauarbeiten gemildert werden. Und der Zugang zu hochwertigen, genauen Umweltdaten ist entscheidend.
 
Das DHI-Team unterstützt das Fehmarnbelt-Tunnelprojekt seit mehr als 10 Jahren. Als Konsortialführer des Fehmarnbelt Environmental Monitoring and Consultancy (FEMO) hat DHI mit Partnern Umweltverträglichkeitsprüfungen für die Natur und Gewässer innerhalb des geplanten Baugebiets entworfen und durchgeführt. Einige dieser Aufgaben umfassen die Überwachung der Meeresumwelt, die Überwachung von Sedimentverschmutzungen und Erhebung, Modellierung und Untersuchungen im Zusammenhang mit der Hydrographie, der benthischen Meeresflora und -fauna, Vögeln, Meeressäugern, Küsten- und Meeresbodenbedingungen, um die Einhaltung der von den Behörden festgelegten Grenzen sicherzustellen.
 
Femern A/S musste die oben genannten Umweltdaten für alle Beteiligten zugänglicher machen. Zu diesem Zweck entwickelte DHI das Datenportal ÆGIR, um Femern A/S dabei zu helfen, die Überwachungsdaten und Berichte zu den Umweltprüfungen öffentlich  zu kommunizieren, zu teilen und zu visualisieren. Das Datenportal zeigt die wichtigsten Umweltdaten, darunter:
 

Überwachungsdaten: wie Daten aus Untersuchungen von Flora, Fauna und Gewässern, Überwachung von Meeresvögeln und -säugern sowie Sedimentations- und Metocean-Messungen
Live-Daten: zum Beispiel Daten in nahezu Echtzeit aus dem umfangreichen Bojensystem von DHI, das hydrodynamische Parameter, Sauerstoff, Temperatur, Trübung usw. im gesamten Fehmarnbelt-Projektgebiet misst
Bedingte Anforderungen: wie zum Beispiel projektbezogene Sedimentverschmutzung und Luftschall



Verringerung der Schäden durch Windböen bedeutet Sicherheit bei APM Terminals MedPort Tangier

Das Hafenverkehrsmanagementsystem hilft APM Terminals bei der genauen Vorhersage von Wetterereignissen und bei der effizienten Vorbereitung eines sicheren Betriebs.
 
Mit dem Klimawandel hat die Häufigkeit und Schwere von Windböen, die die Anlagen von APM Terminals weltweit treffen, signifikant zugenommen. Mit dem Potenzial, Containerstapel umzukippen, können Windböen schwere Schäden an Terminalanlagen, Containern und deren Inhalt verursachen. Im Jahr 2021 reduzierte eine Software für das Hafenverkehrsmanagement die Zahl der umgestürzten Container im Terminal in Tangier auf Null.
 
Herausforderung
 
Herabfallende Container stellen ein enormes Sicherheitsrisiko dar und verursachen enorme Kosten für das Terminal und seine Kunden. Aufräumarbeiten sind teuer, komplex und gefährlich und können erhebliche Verzögerungen in der Lieferkette verursachen.
 
Es war bei weitem nicht das erste Mal, dass APM Terminals MedPort Tanger durch starke Winde beschädigt wurde. Aber die Schwere eines Ereignisses im Jahr 2020 überzeugte das Führungsteam des Terminals davon, dass mehr getan werden musste, um sowohl die Menschen als auch den Betrieb zu schützen. Nicht nur in Tanger, sondern auf allen APM Terminals, wo immer häufiger Container umgeweht wurden.
 
"Da es sich hierbei um ein globales Problem mit Auswirkungen sowohl auf die Sicherheit als auch auf die Kunden handelt, mussten wir eindeutig eine bessere Lösung finden", sagt Ahmed El Amrani, HSSE-Manager bei APM Terminals MedPort Tanger. Bis dahin hatten wir bei jeder Vorhersage von Sturmböen bis zu 800 Container bewegt. Ein enormer und kostspieliger Aufwand mit begrenzter Wirkung. Die Wettervorhersage war zu unzuverlässig, so dass wir immer wieder zum falschen Zeitpunkt umdisponierten oder überrascht wurden. Wir brauchten bessere Daten, um zur richtigen Zeit die richtigen Schritte zu unternehmen.'
 
Lösung
 
APM Terminals arbeitete mit DHI bei der Konfiguration eines Moduls in ihrem physikalisch basierten Hafenverkehrsmanagementsystem zusammen NCOS ONLINE,um dessen Wettervorhersagefähigkeiten für die Schaffung einer Entscheidungshilfe für den Containerplatz zu nutzen. Sechs Monate lang arbeiteten DHI-Experten für Meteorologie, Aerodynamik und integrierte IT-Lösungen mit erfahrenen Terminalbetreibern zusammen. Gemeinsam entwickelten sie eine Lösung, die dem Personal des Conainerdepots in MedPort Tanger sehr detaillierte Windvorhersagen bietet und genau vorhersagt, welche Container zu einem bestimmten Zeitpunkt gefährdet sind.
 
Künstliche Intelligenz
 
Das NCOS ONLINE YardSafe-Modul wird von einem KI-System angetrieben, das genauere Vorhersagen von Windgeschwindigkeit und -richtung am Terminal liefert und die Benutzer automatisch benachrichtigt, wenn die voreingestellten Windgeschwindigkeitskriterien überschritten werden.
 
"Das Tool zieht das Gewicht, die Größe und die Position jedes Containers aus dem Terminalbetriebssystem und erstellt ein Live-3D-Modell des Geländes, das bei jeder Containerbewegung in Echtzeit aktualisiert wird", erklärt Ahmed. "Maschinelles Lernen oder "künstliche Intelligenz" erkennt außerdem jedes Mal, wenn das tatsächliche Wetter nicht mit der Vorhersage übereinstimmt, und das System lernt aus der Abweichung und verbessert die Vorhersage."
 
Global Safety Awards
 
Das Wind Resilience Tool wurde aus Hunderten von Einreichungen als Finalist bei den jährlichen Global Safety Awards von APM Terminal ausgewählt. Das Motto der Awards lautet "Wir lernen und passen uns an". Ideen, die sich darauf APM Terminals konzentrieren, arbeiten ständig daran, die Sicherheitsrisiken in den Betriebsabläufen zu identifizieren und proaktiv Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, dass auch wenn etwas schief geht, es nicht zu schweren oder tödlichen Verletzungen führt.
 
Mit den Preisen werden Projekte ausgezeichnet, die das Risiko effektiv reduzieren, die Mitarbeiter einbeziehen und Engagement der Führungskräfte demonstrieren. Die prämierten Ideen tragen auch zu Effizienz und Zuverlässigkeit bei und können an allen APM-Terminal-Standorten weltweit implementiert werden.
 
Ergebnisse
 
Das System wurde im Juli 2021 am Terminal MedPort Tangier in Betrieb genommen und hat bereits seinen Wert bewiesen: Seitdem ist kein einziger Container umgekippt, obwohl die Windgeschwindigkeiten mehrmals 25 m/s überschritten haben. Und das Terminal muss jetzt nur noch etwa 20 Container für jede Windwarnung bewegen, anstatt 800.
 

Keine umgestürzten Container seit Einführung des Systems
Terminal muss jetzt nur noch 20 Container für jede Windwarnung bewegen, anstatt 800
Sicherheit für Mensch und Betrieb

 
Dieser Beitrag erschien zuerst auf dem Youtube-Kanal von APM Terminals: Ausgereifte Software reduziert Schäden durch Windböen auf Null bei APM Terminals MedPort Tanger – YouTube.


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