Genauer als die Kristallkugel: Leckagen in Rohrnetzen digital vorhersagen

Jedes Unternehmen in der Chemie- und Pharmaindustrie braucht sie. Jeder Wasser- oder Fernwärmelieferant braucht sie. Ja, so ziemlich jedes Unternehmen in der produzierenden Industrie braucht sie: Rohre. Sie transportieren die Ressourcen, die zur Produktion, Kühlung oder Versorgung benötigt werden. Wird ein Rohr beschädigt oder bricht sogar, kommen auf ein Unternehmen hohe Reparaturkosten, der Verlust von wertvollen Ressourcen und möglicherweise sogar ein Produktionsstillstand zu.

Und die Lösung? Das Startup PipePredict GmbH– früher bekannt unter dem Namen Sooqua – mit seiner eigens entwickelten Technologie, mit deren Hilfe Rohrbrüche und -schäden ganz genau vorhergesagt werden können. Wie das funktioniert, welche Vorteile Unternehmen durch PipePredict erwarten können und wie ein Startup mit der Coronakrise zurechtkommt, verrät Mitgründer Christopher Dörner , glücklicher Gewinner des ersten Preises beim diesjährigen 5-HT X-linker, im Interview mit 5-HT.

Christopher Dörner

Wie werden Rohrschäden bisher vorhergesagt?

„Aktuell wird dazu eine Reha-Strategie entwickelt und Preventive Maintenance für Rohrnetze betrieben. Dabei wird mittels Statistiken geschätzt, wann ein Bauteil ausfallen wird. Aber diese Statistiken betrachten nur den großen Durchschnitt und nicht das einzelne Bauteil. Das bedeutet, das Bauteil könnte schon vor dem Durchschnittswert kaputtgehen oder sogar noch länger unbeschädigt standhalten, wird aber trotzdem schon ausgetauscht. Beide Fälle sind nicht sehr kosteneffizient.

Deshalb versucht man heute, mithilfe von Sensordaten den genauen Zustand von einzelnen Bauteilen zu bestimmen. Mit diesen Sensordaten kann man dann vorhersagen, wann das einzelne Bauteil kaputt geht. Wenn sich also etwas an den Bauteilen des Rohrnetzes verschlechtert, wird das sofort in die Rechnung miteinbezogen.“

Und das macht dann wohl ‚PipePredict‘. Wie genau sieht eure Technologie aus?

„Wir nutzen einen Digitalen Zwilling, ein 3D-Modell des Rohrnetzes. In diesem Modell sind alle physikalischen Eigenschaften hinterlegt, zum Beispiel der Durchmesser, das Material und das Alter des Rohres. In diesem Digitalen Zwilling analysieren wir mithilfe von unseren selbstentwickelten Algorithmen die Sensordaten. Dadurch können wir präzise lokalisieren, wo schon Leckage besteht und vorhersagen, wann es dann zu einem Rohrbruch kommt.

Das bedeutet, PipePredict macht Predictive Maintenance für Rohrnetze. Predictive Maintenance ist der Grundbegriff für vorausschauende Wartung. Wir wissen also immer anhand der Echtzeit-Sensordaten, wie der aktuelle Zustand von bestimmten Bauteilen in den Rohrnetzen ist und wann es zum Versagen kommt.

PipePredict bietet Predictive Maintenance für alle Rohrnetze an, die Flüssigkeiten oder Gase unter Druck transportieren. Wir haben uns aber für den Anfang auf Wassernetzwerke konzentriert, also Wassernetze für die öffentliche Wasserversorgung, für Fernwärme und für die Kühlung und Produktion in Industrieparks. Wir haben mit dem Medium Wasser angefangen, weil es nicht giftig, explosiv und gefährlich ist und damit die optimale Trainingsumgebung für unsere Algorithmen bietet. Aber im Grunde können wir Predictive Maintenance für alle Rohrnetze machen. Aktuell sind wir daher auch in Gesprächen mit Unternehmen in der Chemie- und Pharmaindustrie.“

Und deswegen seid ihr vermutlich auch im Netzwerk von 5-HT, oder?

„Genau. Bei 5-HT suchen wir den Kontakt mit Unternehmen aus der Chemie- und Pharmaindustrie, die Interesse an einer Zusammenarbeit mit uns haben. Wir würden uns sehr über ein weiteres Pilotprojekt in einem Industriepark freuen. Wir würden erst einmal die Wassernetze überwachen und damit nachweisen, wie genau unsere Vorhersagen sind und wieviel sich dadurch einsparen lässt. Das könnte man später auch auf andere Medien übertragen, die zur Produktion benötigt werden.

Wir haben schon bei einigen Wettbewerben mitgemacht und das Programm von 5-HT war eines der besten. Es ist speziell darauf ausgelegt, dass sich Startups mit Unternehmen vernetzen und Pilotprojekte gewinnen – oder aber schnell merken, wenn es zwischen dem Startup und dem Unternehmen nicht passt.

Durch 5-HT sind wir mit einigen Unternehmen ins Gespräch gekommen und haben mit zwei davon immer noch Kontakt. Eins davon wäre eine mögliche Partnerschaft mit einem Sensorhersteller und das andere ein Pilotprojekt mit einem großen Chemieunternehmen.“

Für eure digitale Lösung werden vermutlich eine Menge Sensoren in den Rohrnetzen benötigt. Ist diese Infrastruktur denn bereits vorhanden?

„Leider nicht so häufig, wie wir es uns wünschen würden und auch nicht in der Anzahl an Sensoren, die wir für eine präzise Vorhersage benötigen. Mit der bestehenden Sensorik können wir meistens bereits eine allgemeine Überwachung des Rohrnetzes anbieten, aber je mehr Sensoren man hat, desto genauer kann man eine Leckage lokalisieren. Außerdem kombinieren wir Druck-, Flussraten- und akustische Sensortypen.

Am Anfang einer Zusammenarbeit machen wir erstmal eine Bestandsaufnahme, wie viele Sensoren welcher Art und an welcher Position bereits vorhanden sind. Das ist sehr abhängig von dem jeweiligen Netzwerk. Zum Beispiel gibt es in den Trinkwassernetzen bereits Flussratensensoren an den Eingängen der verschiedenen Druckzonen, um eingepumptes Wasser besser zu kontrollieren. Zusätzlich werden in Smarten Städten immer mehr Smarte Sensoren verbaut, die als Wasserzähler dienen und in unser System integriert werden können. Sie sind bereits ausreichend für eine Überwachung des Rohrnetzes. Außerdem haben Wasserversorger oft auch Drucksensoren installiert, jedoch nicht in der Menge, in der wir sie benötigen. Das kann aber bei anderen Netzwerken ganz anders aussehen.

Nach der Bestandsaufnahme beraten wir die Unternehmen dabei, welche Sensoren von welchem Hersteller und welchem Typ am besten geeignet und am günstigsten wären. Damit gewährleisten wir, dass die geringstmöglichen Investitionskosten für die vom Kunden gewünschte Präzision in der Leckage-Lokalisierung entstehen.“

Ist eure Technologie in der Praxis schon erprobt?

„Aktuell haben wir ein Pilotprojekt mit einem französischen Energieversorger im Bereich Fernwärme. Dafür überwachen wir einige Kilometer Rohrnetz in Echtzeit. Außerdem haben wir noch zwei weitere Pilotprojekte in Aussicht – Doch wegen der aktuellen Lage durch das Coronavirus können wir noch nicht sagen, ob die Projekte auch so zustande kommen. Besonders, da ein zweiter Kunde ebenfalls in Frankreich sitzt.“

Wie wirkt sich denn die Coronakrise auf ein Startup wie eures aus?

„Vor der Coronakrise sind wir durch die Wirtschaft sehr gut unterstützt worden. Wir haben einige Förderprogramme bekommen und konnten seit Anfang 2019 Vollzeit an unserem Unternehmen arbeiten. Momentan stellt sich uns aber die Frage, ob das auch so bleiben wird. Wird es weiter so viele Förderprogramme geben? Entwickelt sich die Wirtschaft weiterhin so? Gibt es weiterhin private Investoren?

Als Startup müssen wir davon ausgehen, dass sich große Unternehmen zurückziehen und sich seltener Innovationen wie unsere ins Haus holen. Und wir müssen unser eigenes Überleben sichern. Dazu kommt noch, dass Startups nicht sehr viele finanzielle Reserven haben. Das macht es einem Startup in dieser Zeit besonders schwer.“

Das Team von PipePredict besteht aus dir, Valerie Fehst und Tri-Duc Nghiem. Wie kam es dazu, dass ihr drei den Beschluss gefasst habt, PipePredict zu gründen?

„Das ist eine längere Geschichte. Sie beginnt damit, dass Valerie einen Algorithmus für Mustererkennung entwickelte. In ihrer Zeit als Data Scientist bei einem IoT-Startup arbeitete sie mit Tri-Duc, unserem Informatiker und Machine Learning Experten, an einem Projekt für einen Wasserversorger. Damals stellte sie fest, dass ihr Algorithmus für Wassernetze viel besser funktioniert als die herkömmlichen Methoden, die bisher zur Leckage-Lokalisierung genutzt wurden.

Team: Christopher Dörner, Valerie Fehst und Tri-Duc Nghiem

Mit Physik und Informatik kommen Valerie und Tri-Duc aus sehr techniklastigen Bereichen, daher suchten sie noch eine dritte Person für den Wirtschaftsbereich – und das war ich.

Anfangs lief unser Startup noch unter dem Namen Sooqua, aber wir haben uns dann für einen eindeutigeren Namen entschieden, den man auch besser aussprechen und sich merken kann. Wir heißen jetzt PipePredict und haben das Startup ganz offiziell am 6. März 2020 gegründet.“

Was war deine ganz persönliche Motivation, dich bei einem Startup wie PipePredict einzubringen?

„Schon vor PipePredict habe ich mich bei einem Praktikum und in meiner Masterarbeit mit der Anwendung von Predictive Maintenance beschäftigt, allerdings im Bereich von Produktionsanlagen. Ich fand schon damals Predictive Maintenance ein sehr interessantes Thema. Außerdem habe ich mich im Studium auf IT Entrepreneurship vertieft, also auch auf das Gründen von Startups. Mit PipePredict ist beides zusammengekommen und hat perfekt zusammengepasst.

Außerdem kam für mich dazu, dass Predictive Maintenance einen großen Einfluss auf die Menschheit hat. Denn ‚Waterstress‘ wird in den nächsten Jahren ein großes Problem werden. Wenn wir also dazu beitragen können, dass ‚Waterstress‘ reduziert wird und weniger Wasserarmut herrscht, dann leisten wir gerne unseren Beitrag, damit die Welt ein bisschen besser wird.“

Heißt das, ihr wollt auch auf dem internationalen Markt Fuß fassen?

„Als Einstiegsmarkt haben wir Deutschland und Frankreich gewählt, weil diese Märkte natürlich näher sind und wir uns in der Mentalität und Rechtslage besser auskennen. Aber längerfristig haben wir geplant, auch international zu agieren. Gerade für die Wasserversorgung sind viele Märkte interessant: Zum Beispiel Südafrika, das 2018 schon beinahe den Day Zero hatte, also den Tag, an dem die Nachfrage nach Wasser höher ist als die mögliche Versorgung.“

Und PipePredict würde natürlich dabei helfen, einen solchen Day Zero zu verhindern. Wie sehen denn sonst eure Pläne für die Zukunft aus?

„Erst einmal wollen wir unser Produkt mit den Kunden weiterentwickeln und auf verschiedene Branchen anwenden – Anfangs vor allem für Wassernetzwerke, von Fernwärme über Frischwasser bis hin zu Industrieparks. Deswegen ist es uns wichtig, dieses Jahr noch Pilotprojekte in den gleichen und in unterschiedlichen Branchen umzusetzen, damit wir vergleichen können, wie viel bei unserer Software noch angepasst werden muss. Außerdem planen wir am Ende des Jahres eine Anschlussfinanzierung durch Investoren.

Die nächsten Jahre wollen wir unsere Algorithmen auf andere Medien anpassen, also auf Chemikalien, Gase und andere Flüssigkeiten. Und dann wollen wir auch auf internationalen Märkten Fuß fassen. Und natürlich wollen wir dadurch auch etwas Gutes für die Umwelt tun, denn bei einem Rohrbruch geht auch die Energie verloren, die benötigt wurde, um die Flüssigkeit oder das Gas zu gewinnen, aufzubereiten und zu transportieren. Wir möchten also einen ressourceneffizienten, aber auch wirtschaftlichen Mehrwert bieten. Wir vergleichen den Wert der verlorenen Wassermenge mit den Reparaturkosten, die für eine Beseitigung der Leckage aufkommen würden. Dadurch können wir den Wasserversorgern genau sagen, ab welchem Zeitpunkt eine Reparatur auch wirtschaftlich sinnvoll ist.“

Was möchtet ihr also unseren Lesern anbieten?

„Alle Unternehmen, die ihre Versorgungsnetze ressourceneffizient und wirtschaftlich effizient gestalten möchten, können sich gerne bei uns melden. Auch kleinere Pilotprojekte sind möglich. So können wir erstmal nachweisen, wie präzise wir Leckagen lokalisieren und vorhersagen können und wie viel ein Unternehmen dadurch einsparen kann. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass ein Pilotprojekt mit PipePredict zusätzlich gefördert wird, denn Bund und Länder haben spezielle Förderprogramme für Projekte, bei denen Unternehmen Ressourcen oder CO2 einsparen möchten.“