Leistungen & Projekte

Das Ausbilden in Trainingssimulatoren stellt in vielen Bereichen – allen voran für Piloten – eine zentrale Basis zum Erwerben und Schärfen von nötigen Fähigkeiten dar. Mit Trainings- und Analysesystemen für Wasserkraftwerke und Poldersteuerungen haben wir seit über 20 Jahren Werkzeuge an der Hand, die einen wertvollen Beitrag zur Ausbildung und damit zur Sicherheit liefern. Dabei geht unser Angebot weit über die Implementierung der Systeme hinaus: In Workshops und spezifischen Schulungen vermitteln wir gerne spezifisches Wissen zu den lokalen und großräumigen Zusammenhängen, die sich durch die aktive Bewirtschaftung von Kraftwerken, Kraftwerksketten und von ganzen Flusssystemen ergeben. Und ab 2023 wird das Arbeiten mit einem Trainings-Simulator fixer Bestandteil im  „Grundkurs Leitwartenfahrer“ der Kraftwerksschule in Essen.

Bereits 2021 haben wir in einem Projekt, das wir für die österreichischen und bayerischen Behörden sowie für AHP und VHP durchgeführt haben, die Weichen für Linux-Versionen von Flux Operational und FLORIS/F3 gestellt. Ein wesentlicher Punkt dabei ist, dass FLORIS als Bibliothek (API) in Flux Operational eingebunden ist und dass übergeordnete Programme wie FEWS, HUGO oder HoPI damit nur noch ein einziges externes Programm starten und überwachen müssen. Die Einbindung in diese Programme, die das Backbone vieler Hochwasserprognosesysteme bilden,  ist damit ganz wesentlich vereinfacht und sicherer geworden.

Die Kopplung von numerischen Modellen und deren Einbettung in interaktive Simulationssysteme eröffnen für viele wasserwirtschaftliche Fragestellungen völlig neue Möglichkeiten und Perspektiven. Als „interaktive Simulationssysteme“ bezeichnen wir dabei Anwendungen, bei denen unmittelbar und vor allem auch während der Berechnungen in die Simulation eingegriffen werden kann. Vergleichbar dem Konzept eines Flugsimulators stehen die direkte Interaktion zwischen Simulation und Eingriff im Vordergrund. Das Wechselspiel zwischen Eingabe bzw. Maßnahme, Auswirkung und neuerliche Reaktion auf diese Auswirkung sind ist das zentrale Ziel der Anwendungen. In einem Pilot-System, das wir gemeinsam mit Hydrotec (Aachen) realisiert haben, haben wir alle technischen Detailpunkte geklärt, die nötig sind, wenn wir HYDRO_AS-2D und FLORIS koppeln und in ein User-Interface einbetten, über welches sechs Kraftwerke interaktiv gesteuert werden können. Der Vorteil der Kopplung von 1D und 2D liegt dabei auf der Hand: In dem Modell, welches einen über 200 km langen Abschnitt der Donau abbildet, werden alle Bereiche, die gut 1D gerechnet werden können, mit FLORIS berechnet. Für Bereiche, in welchen 2-dimensionale Strömungen und Vorgänge, bei welchen wir die Fließwege nicht a priori kennen, dominieren, wird die hydrodynamische Situation 2D modelliert und visualisiert. Damit können selbst große Flusssysteme mit vergleichsweise hoher Performance berechnet werden und über das User-Interface kann direkt in die Simulation eingegriffen werden. Wir haben alle grundsätzlichen Überlegungen und die technischen Details zur Kopplung und Synchronisation im Sinne eines „proof of concept“ in einem Whitepaper beschrieben.  Die Umsetzung kann damit als Blaupause für vergleichbare Lösungsansätze dienen, denn es werden alle Aspekte beschrieben, die für die Umsetzung wichtig sind. (A.27) WP - Koppelung von Hydro_AS-2D und FLORIS in einem interaktiven Simulationssystem

Navigationssysteme im Auto dienen schon lange nicht mehr nur der Bequemlichkeit, sondern sie sind zentrale Sicherheitsaspekte in einem immer dichter werdenden Verkehr. Dies ist auch der Grund, warum Navis – und auch immer mehr andere Assistenzsysteme – in Neuwägen Pflicht werden. Mit dem Themenschwerpunkt „Interaktive Simulationssysteme“ möchten wir gezielt die Anwendung von numerischen Modellen im Bereich der Wasserwirtschaft erweitern: Aufbauend auf bestehenden Modellen erstellen wir interaktive Simulationssysteme, die für Training und Ausbildung, aber vor allem auch als Assistenz-Systeme z.B. beim Betrieb von Kraftwerken oder Polder-Systemen verwendet werden. Bei der Entwicklung von interaktiven Simulations- und Assistenz-Systemen haben wir eigene Modelle, aber wir können de facto auch auf jedes bestehende Modell aufbauen. Gerne machen wir mit Ihnen eine Analyse, wie ihren „statischen“ Modellen zu modernen, interaktiven Systemen ausgebaut werden können.

In vielen Projekten sehen wir, dass spontane, ergänzende Messungen und Aufnahmen für die Arbeit in Projekten eine wertvolle Hilfe sind. Wenngleich es in praktisch allen mitteleuropäischen Flüssen regelmäßige hydrographische Aufnahmen gibt, können spontan durchgeführte Aufnahmen gerade dann wertvolle Erkenntnisse liefern, wenn sie zusätzlich zum Zeitplan der regelmäßigen Aufnahmen durchgeführt werden. Wir haben – auch weil wir teilweise bei der Entwicklung bzw. Einführung von Mess-Systemen involviert waren – Erfahrung und Netzwerke im Bereich Echolot, ADCP, Multibeam-Sonographie und Drohnenaufnahmen. Gerne organisieren und begleiten wir Messkampagnen, wobei wir auf Partnerfirmen im In- und Ausland zurückgreifen (z.B. Ocean Maps bei Multibeam-Sonographie, RDI bei ADCP und Hydrotec bei Drohnenaufnahmen).

Als neuen Ansatz, um Wissen zu sichern und weiterzugeben, beauftragte EnBW AG die Entwicklung eines Pilotsystems für ein Simulations- und Trainingssystem für Wasserkraftwerke am unteren Neckar. Das Simulationssystem wurde für den etwa 55 km langen Abschnitt des Neckars von Guttenbach bis Schwabenheim erstellt. Auf diesem Abschnitt liegen sieben Kraftwerke und sechs Schleusenanlagen. Im Simulationssystem kann der Betrieb von Turbinen und Wehranlagen für beliebige hydrologische Szenarien interaktiv durchgespielt werden. Die Verwendung des Simulationssystems für Ausbildung und Training erlaubt es, dass innerhalb von kürzester Zeit Erfahrungen gesammelt werden können, die – weil die entsprechenden Ereignisse sehr selten sind – ohne Simulation nur über viele Jahre gesammelt werden können.

Nachdem wir vor fast 20 Jahren in Kooperation mit Rittmeyer AG einen ersten Trainingssimulator für das Wasserkraftwerk Flumenthal am Rhein (CH) entwickelt haben, sehen wir Trainingstools mehr denn je als wertvolle Optionen für die nachhaltige Ausbildung von Kraftwerkspersonal und die Erhöhung der Sicherheit: Wir sehen – aktuell demografisch bedingt – bei vielen Kraftwerksgesellschaften einen großen Wechsel beim Personal und damit verbunden auch den möglichen Verlust von langjährig aufgebautem Wissen. Mit interaktiven Simulationssystemen unterstützen wir die Sicherung und Weitergabe von Wissen. Die Interaktion fördert – im Sinne von „serious gaming“ – das unmittelbare Erkennen und Verstehen von Ursache und Wirkung, von Möglichkeiten und von Dingen, die nicht möglich sind. Mit unseren DINOs – eine Abkürzung für „Dynamic Implementation for Nifty Operation“ – gehen wir bewusst einen eigenen Weg: Wir setzen auf kurze Entwicklungszeiten, rasche Verfügbarkeit, die Konzentration auf das Wesentliche und damit auch ein hervorragendes Kosten-/Nutzen-Verhältnis für unsere Kunden.

Durch die Integration von HYDRO_AS-2D als 2D-Modell erweitern wir den Fokus von VIRTUAL RIVER auf all jene Anwendungsfälle, bei welchen flächige Überflutungen und Fließvorgänge, bei denen die Fließwege nicht a priori bekannt sind, im Vordergrund stehen. Klassische Anwendungen, bei welchen 2D-Modellierung wertvoll und sinnvoll ist, sind daher im Zusammenhang mit Poldersteuerungen, mit dem Hochwassermanagement und vor allem auch mit der Vorbereitung auf Extremst-Ereignisse zu sehen.

Im Zusammenhang mit Aktualisierungen an den Trainingssimulatoren für die Kraftwerke Ruppoldingen und Gösgen (Betreiber Alpiq, Aare, CH) wurde im Simulator auch VIRTUAL RIVER aktualisiert. Mit dem Wechsel auf VIRTUAL RIVER 4.0 wurde das bisherige System VIRTUAL RIVER 2.0 abgelöst, wobei die hydrodynamischen Modelle, die mit FLORIS von der ETH Zürich entwickelt wurden, fast unverändert beibehalten werden konnten. Die lange Verwendung von VIRTUAL RIVER 2.0 unterstreicht, wie nachhaltig und robust das System konzipiert und umgesetzt wurde.