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Data Challenges

Das DataHub Ruhr ist ein Business-Building-Programm, das Startups mit etablierten Unternehmen aus dem Ruhrgebiet zusammenbringt. Eure Aufgabe ist es, die Use Cases unserer Partnerunternehmen mit innovativen, datengetriebenen Ideen zu lösen. Innerhalb eines 3-monatigen Kooperationszeitraums soll ein Proof of Concept erstellt werden, dafür erhaltet Ihr bis zu 20.000 €. Die Equity bleibt stets bei euch.
Mine Water Treatment – hydrogen sulfide(H2S)
Ergebnis
Das Ruhrgebiet ist der größte Ballungsraum Deutschlands und berühmt für seine umfangreiche Bergbaugeschichte. In der Zeit nach dem Bergbau setzt sich die RAG dafür ein, das Gebiet für seine vielen Bewohner sicher und lebenswert zu halten. Dazu gehört das Abpumpen von unterirdischem Wasser aus den Kohlebergwerken (Grubenwassermanagement) und die Wasseraufbereitung, wenn die Wasserqualität gering ist. Können Sie der RAG helfen, die Wasseraufbereitung zu optimieren?

Use Case

Die RAG fördert bis Ende 2018 in Deutschland Steinkohle im Untertagebau und trägt weiterhin die Verantwortung für die daraus resultierenden Folgen in Nordrhein-Westfalen und im Saarland. Seit fast 200 Jahren werden Tausende von Bergwerksschächten und anderen Hohlräumen unter Tage erschlossen, viele davon zu einer Zeit, als Computer und 3D-Modelle noch unbekannt waren.


Zum Schutz der oberflächennahen Trinkwasserreservoirs ist die Grubenwasseraufbereitung eine der wichtigsten Aufgaben der RAG in der Nachbergbauzeit. Je nach Art der Verunreinigung des Grubenwassers werden mehrere Behandlungsschritte durchgeführt. Diese Anwendung konzentriert sich zunächst auf die Behandlung von Schwefelwasserstoff (H2S).


Zurzeit wird die genaue Zusammensetzung des Grubenwassers in regelmäßigen Abständen durch aufwendige Labortests überprüft. Im Rahmen der Prüfung wird auch der Schwefelwasserstoffgehalt bestimmt. Wird zu viel Schwefelwasserstoff gemessen, wird im Aufbereitungsprozess Wasserstoffperoxid (H2O2) als Zusatzstoff eingesetzt, um den Schwefelwasserstoff aus dem Grubenwasser zu entfernen. Die Dosierung des Wasserstoffperoxids wird durch den gemessenen Schwefelwasserstoffgehalt bestimmt. Die Labortests gewährleisten eine sehr genaue Messung des Schwefelwasserstoffgehalts, allerdings nur zu einem bestimmten Zeitpunkt. Eine Anpassung der Wasserstoffperoxid-Dosierung erfolgt daher nur verzögert und erfordert manuelle Anpassungen.


Ziel dieses Anwendungsfalls ist es, die Dosierung des Wasserstoffperoxids dynamisch anzupassen, um schneller auf Schwankungen des Schwefelwasserstoffgehalts reagieren zu können und dadurch eine gleichbleibende Qualität des behandelten Wassers zu gewährleisten. Es soll ein geschlossener Regelkreis für die Schwefelwasserstoffmessung und H2O2-Dosierung geschaffen werden. 


RAG kann detaillierte Daten einer einzelnen Pump- und Aufbereitungsanlage für etwa 12 kontinuierliche Monate liefern. Darin sind folgende Datenpunkte enthalten: Schwefelwasserstoffmenge im Rohwasser, Volumen des gepumpten Wassers, H2O2-Dosierung, Schwefel in der Luft nach der Behandlung und Lufttemperatur.   

Zu diesem Zeitpunkt hält es die RAG für sehr unwahrscheinlich, ein funktionierendes Prognosemodell für den Schwefelgehalt ihres Grubenwassers zu finden. Daher scheint eine kombinierte Hard- und Softwarelösung zur zuverlässigen, schnellen und kostengünstigen Messung von Schwefel der vielversprechendste Ansatz zu sein. Trotzdem: Überraschen Sie uns mit Ihrer Idee!


Im Falle eines erfolgreichen Tests Ihrer Lösung ist geplant, diese in einem Folgeprojekt um zusätzliche Behandlungsschritte zu erweitern, auf weitere Standorte auszurollen und in die bestehende Infrastruktur (Siemens S7) zu integrieren. 

Ihr habt euch bereits zur Challenge angemeldet und wollt Bei der Q&A-Session dabei sein? Hier geht es zur Anmeldung!


WAS DU MITBRINGEN SOLLTEST

  • Vertiefte Kenntnisse von IoT-Systemen und Sensorik
  • Erfahrung im IoT-Software-Engineering
  • Grundlegendes Verständnis der Wasserwirtschaft / Wasseraufbereitung ist ein Plus
  • Erfahrung mit Prozessleitsystemen, z. B. Siemens S7 oder WinCC ist ein Plus

ERWARTETES ERGEBNIS

  • Schnellere, dynamischere Anpassung der H2O2-Dosierung in Abhängigkeit vom Schwefelwasserstoffgehalt (H2S)
  • Kontinuierliche Erfassung und Übertragung von Schwefelmessungen
  • Ein kombinierter Hardware- & Software-Ansatz erscheint uns am vielversprechendsten
  • Die Lösung soll leicht erweiterbar sein, um in Zukunft alle anderen Schritte der Grubenwasseraufbereitung zu verwalten
  • Grafische Benutzeroberfläche

MILESTONES

Das Projekt kann in drei Meilensteine unterteilt werden:

  1. Der erste Meilenstein ist erreicht, wenn die vorhandenen Daten integriert und analysiert sind, so dass die Korrelation zwischen der gepumpten Wassermenge, der Schwefelwasserstoffmessung und der H2O2-Dosierung genau bestimmt werden kann.
  2. Mit dem zweiten Meilenstein beschleunigt die Lösung die Anpassung der H2O2-Dosierung an die Schwefelwerte erheblich. 
  3. Drittens beweist die Lösung die Leistungsfähigkeit in einem A/B-Test vor Ort.

Das Ruhrgebiet ist Deutschlands größte Metropolregion und bekannt für seine umfangreiche Bergbaugeschichte. In einer Zeit nach dem Bergbau setzt sich die RAG dafür ein, dass das Gebiet für seine vielen Einwohner sicher und lebenswert bleibt. Die Analyse und das Verständnis der räumlichen Anordnung von mehr als 400 Kohlebetten sind dabei von entscheidender Bedeutung.
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Startup

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Felix Schröder
Programmleiter DataHub Ruhr

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