Durch anhaltende Hitzeperioden ist die kommunale Wasserwirtschaft in Deutschland im Sommer mancherorts extremen Belastungen ausgesetzt, was im schlimmsten Fall zu Versorgungsengpässen führen kann. Außerdem ist der Betrieb der Wasserinfrastruktur oft nicht energieoptimal und Leckage führt zu Leitungsverlusten. Daher sind neue, flexible, ressourcenschonende (Ressourcen: Wasser, Energie, Geld), aber auch nachvollziehbare Betriebsstrategien notwendig. Im Rahmen des Projekts wird untersucht, wie ein städtisches Wasserversorgungsnetz mit marktwirtschaftlichen Mechanismen betrieben werden kann. Dabei soll adäquates Marktdesign die marktinhärente Ressourcen- und Allokationseffizienz sicherstellen. Im Gegensatz zu Regelstrategien, die auf Black-Box Modellen der künstlichen Intelligenz basieren, soll so vor allem Nachvollziehbarkeit gewährleistet werden.

Konkret werden diese marktwirtschaftlichen Mechanismen in Form eines Multiagentensystems erprobt. Alle Module und Komponenten einer Wasserinfrastruktur können in einem vorgegebenen Handlungsrahmen autonom agieren, solche Entitäten werden auch als Agenten bezeichnet. Die miteinander kommunizierenden Agenten tauschen in der im Rahmen des Projekts zu gestaltenden cyber-physischen Wassermarktwirtschaft zukünftige Leistungsversprechungen aus. Die marktinhärente Ressourcen- und Allokationseffizienz ermöglichen dabei eine effiziente, ressourcenschonende Lösung – was es im Projekt u.a. an einem Demonstratorsystem zu validieren gilt.

In Phasen der Wasserknappheit kann eine Funktionserfüllung der Wasserinfrastruktur auch mit einem Marktmechanismus nicht mehr gewährleistet werden. Dann kann es erforderlich sein, Anreiz zu schaffen, den Wasserverbrauch zu reduzieren. Dies wird in agents42watermarkets mit agentenbasierten Simulationen untersucht. In diesen sozialen Simulationen wird u.a. untersucht, inwieweit durch Preisgestaltung der Wasserverbrauch von Haushalten verschoben oder reduziert werden kann.

Durch Vereinigung des technischen und der sozialen Perspektive kann der gesamte Wassermarkt abgebildet werden und einen ressourceneffizienten Betrieb der Wasserinfrastruktur ermöglicht werden.

Das FST, angesiedelt im Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt, befasst sich im Rahmen des Projekts mit der Kommunikation zwischen dezentralen Regeleinheiten, die als Agenten aufgefasst werden. Dabei werden Agenten in ein reales Fluidsystem bestehen aus u.a. Ventilen und Pumpen integriert und deren Betriebsverhalten in verschiedenen Szenarien untersucht.