Fokusthemen

Fokusthema 1: Wasserspeicherung: intelligente Wasserspeicher, Schwammstädte, Gewässerstärkung und Grundwasseranreicherung

Die zukünftige Wasserversorgung wird zunehmend durch eine saisonale und regionale Ungleichverteilung von Wasserdargebot und -nachfrage beeinflusst. Wie im Trendcluster Wassernutzungskonkurrenz und Klimawandelanpassung beschrieben, nimmt der Wettbewerb um Wasserressourcen zu. Um Engpässe zu vermeiden, ist es entscheidend, Wasser länger im System zu halten und nachhaltige Speicher- und Managementstrategien zu entwickeln. Entsprechende Maßnahmen unterstützen nicht nur die resiliente Wasserversorgung, sondern tragen auch zur Klimaanpassung bei, etwa durch Prinzipien einer Schwammstadt, die neben einer verbesserten Wasserverfügbarkeit auch die Lebens- und Gesundheitsqualität in urbanen Räumen fördert. Im Rahmen des Resilienz-Checks sollen, falls dieses Fokusthema zur Vertiefung ausgesucht wird, ausgewählte technologiebasierte und innovative Ansätze der resilienzorientierten Wasserspeicherung fokussiert und szenariobasiert untersucht werden, die sowohl auf technische als auch auf natürliche Speichermechanismen setzen. Dazu gehören: (1) die Wasserspeicherung im Leitungsinfrastruktursystem, beispielsweise durch neue, intelligente Speichertechnologien, die eine flexiblere Nutzung ermöglichen; (2) Ansätze der urbanen Wasserspeicherung, etwa Schwammstadt-Konzepte für eine wasserbewusste und klimaresiliente Stadtentwicklung, die Niederschlagswasser effizienter nutzt sowie (3) Ansätze zur Speicherung von Wasser in natürlichen Trinkwasserquellen, etwa durch Maßnahmen zur Gewässerstärkung, Wiedervernässung oder gezielte Grundwasseranreicherung.

Das Ziel des Resilienz-Checks auf Grundlage dieses Fokusthemas ist es, einen systematischen Überblick über die verschiedenen Konzepte der Wasserspeicherung zu schaffen und ihre Potenziale für eine resiliente und nachhaltige Wasserversorgung in der Zukunft zu analysieren. Dabei werden nicht nur die individuellen Vorteile der einzelnen Ansätze betrachtet, sondern auch ihre Wechselwirkungen im Gesamtsystem. Zudem werden mögliche neue Risiken untersucht, die mit den jeweiligen Ansätzen verbunden sein könnten und resilienzorientierte Strategien entwickelt, um diesen Herausforderungen wirksam zu begegnen.

Fokusthema 2: Monitoring und Erhalt der Wasserqualität von Trinkwasserressourcen

Die Qualität von Trinkwasserressourcen weist nach wie vor erhebliche Defizite auf, da Schadstoffeinträge aus verschiedenen Quellen die Reinheit des Wassers gefährden, wie im Trendcluster Belastung der Qualität von Wasserressourcen beschrieben. Während die Vermeidung dieser Einträge oberste Priorität hat, bieten Strategien zum Monitoring der Wasserqualität sowie zu deren Wiederherstellung für eine Steigerung der Resilienz weitere Potenziale – sowohl in natürlichen Gewässern als auch in Kläranlagen. Zudem kann die Differenzierung nach Gebrauchsarten eine Rolle spielen, indem Wasser unterschiedlicher Qualität für verschiedene Zwecke genutzt wird. Im Rahmen des Resilienz-Checks sollen ausgewählte technologiebasierte und innovative Ansätze des Wasserqualitätsmonitorings und -erhalts fokussiert und szenariobasiert untersucht werden. Dazu gehören: (1) neue Ansätze des Wasserqualitätsmonitorings fokussiert, beispielsweise der Einsatz von KI-gestütztem Echtzeit-Monitoring zur kontinuierlichen Überwachung; (2) Maßnahmen zur aktiven Wiederherstellung der Wasserqualität, etwa durch den Einsatz von Wasserpflanzen, speziell gezüchteten Mikroorganismen oder gezielt eingesetzten Viren zur Kontrolle von Algenblüten sowie neue Filtertechnologien wie biotechnologische Verfahren oder (Nano-)Sorbentien, die dazu beitragen in Kläranlagen Schadstoffe effizienter zu entfernen; (3) dezentrale, mobile Ansätze für Wasseraufbereitungsanlagen als flexible Lösungsmöglichkeiten.

Das Ziel des Resilienz-Checks auf Grundlage dieses Fokusthemas ist es, neue Methoden zur Überwachung und Verbesserung der Wasserqualität und deren Potenziale zur Resilienzsteigerung zu untersuchen. Dabei werden nicht nur die individuellen Vorteile der einzelnen Ansätze betrachtet, sondern auch ihre Wechselwirkungen im Gesamtsystem. Schließlich werden mögliche neue Risiken untersucht, die mit den jeweiligen Ansätzen verbunden sein könnten und resilienzorientierte Strategien entwickelt, um diesen Herausforderungen wirksam zu begegnen.

Fokusthema 3: Cybersicherheit im Kontext digitaler Transformation

Die Digitalisierung erfasst zunehmend auch das Infrastruktursystem Wasser, wie im Trendcluster Digitalisierung und Vernetzung der technischen Infrastrukturen dargestellt, wodurch die Bedrohung durch Cyberkriminalität zunimmt. Zwar existieren Maßnahmen im Rahmen des KRITIS-Schutzes, jedoch ist unklar, ob diese ausreichen, um die Resilienz des Infrastruktursystems Wasser auch bei zukünftig verstärkten Bedrohungen zu gewährleisten. Im Rahmen des Resilienz-Checks sollen zwei strategische Themenfelder zur Resilienzsteigerung angesichts von Cyberbedrohungen fokussiert und szenariobasiert untersucht werden: (1) Ansätze zur sicheren Nutzung großer IT-Dienstleister, insbesondere von Cloud-Diensten, um Abhängigkeiten zu minimieren und gleichzeitige Angriffe oder Ausfälle von Software und Hardware zu vermeiden sowie (2) Ansätze und neue Sicherheitsstrategien zum Umgang mit dem Zusammenwachsen von Operational Technology (OT) und Information Technology (IT).

Das Ziel des Resilienz-Checks auf Grundlage dieses Fokusthemas ist es, zentrale Elemente von vorausschauenden und resilienzorientierten Strategien zur Stärkung der Cybersicherheit im Infrastruktursystem Wasser zu untersuchen. Diese sollen auch bei wachsenden Bedrohungslagen und sich verändernden Risiken wirksam bleiben.