Einsatz einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung

Manuel Beh

doi:10.3790/978-3-428-59652-2

Einsatz einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung

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Beh, M. (2025). Einsatz einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung. Rechtliche Implementierung über den kommunalen Anschluss- und Benutzungszwang. Duncker & Humblot. https://doi.org/10.3790/978-3-428-59652-2

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Einsatz einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung

Rechtliche Implementierung über den kommunalen Anschluss- und Benutzungszwang

Beh, Manuel

Schriften zum Deutschen und Europäischen Infrastrukturrecht, Vol. 32

(2025)

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Additional Information

Book Details

Publisher Name: Duncker & Humblot
ISBN: 978-3-428-59652-2
978-3-428-19652-4 (print edition)
DOI: https://doi.org/10.3790/978-3-428-59652-2
Edition: 1
Language: German
Pages: 352
License: CC BY-ND 4.0
Subjects: Energy industries & utilities
Environment, transport & planning law: general
Artificial intelligence

About The Author

Manuel Beh studierte Rechtswissenschaft an der Universität Trier mit Schwerpunkt im Völker- und Europarecht und absolvierte parallel die fachspezifische Fremdsprachenausbildung im französischen Recht. Seit dem ersten Staatsexamen 2022 ist er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Deutsches und Europäisches Wasserwirtschaftsrecht sowie am Lehrstuhl für Öffentliches Recht bei Prof. Dr. Michael Reinhardt, LL.M. (Cantab.) an der Universität Trier beschäftigt. Er arbeitet am BMBF-, nun BMFTR-geförderten Verbundprojekt »aKtIv«, in dessen Rahmen er 2025 mit einer Dissertation im Kommunal-, Verfassungs-, Wasser- und Digitalrecht promoviert wurde.

Abstract

Klimatisch bedingte Dürrephasen sorgen einerseits für rückläufige natürliche Wasserdargebote und führen andererseits zu einer kaum vorhersagbaren erhöhten Nachfrage nach Leitungswasser. Diese Kombination gefährdet eine ausreichende mengenmäßige Versorgung der Bevölkerung. Die im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt »aKtIv« entwickelte Netzsteuerung nimmt sich der versorgerseitigen Herausforderungen an und schafft unter Zuhilfenahme künstlicher Intelligenz die Voraussetzungen dafür, aussagekräftige Vorhersagen zu Wasserbedarf und -dargebot zu erhalten und einen effektiven technischen Vollzug zu gewährleisten.

Diese Arbeit analysiert den Einsatz der neuen Technologie ›de lege lata et ferenda‹. Thematisiert werden Fragen zu den erforderlichen baulichen Anpassungen, zur rechtskonformen Verarbeitung von Wasserverbrauchsdaten sowie zur hoheitlichen Verteilungssteuerung in Wassermangellagen. Ausgangspunkt ist der kommunale Anschluss- und Benutzungszwang.
»The Use of an Artificial Intelligence-Based Network Control System in the Public Water Supply. Legal Implementation by the Municipal Compulsory Connection and Usage«: The study deals with the AI-based network control system developed within the joint project ›aKtIv‹ which intends to support water suppliers in ensuring the public water supply even in times of climate-induced shortages. It discusses issues relating to necessary structural adaptions, the legally compliant processing of water consumption data as well as the sovereign distribution control during times of water scarcity. The starting point is the municipal compulsory connection and usage.

Section Title	Page	Action	Price
Vorwort	7
Inhaltsverzeichnis	9
Abkürzungsverzeichnis	18
Einleitung	29
A. Die öffentliche Wasserversorgung	31
B. Einsatz künstlicher Intelligenz in der öffentlichen Wasserversorgung	32
C. Fragestellung und Vorgehensweise	33
Erstes Kapitel: Grundlagen einer KI-gestützten Netzsteuerung	35
A. Die Funktionsweise einer KI-gestützten Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung	35
I. Phase der Datenerhebung	36
II. Entscheidungsphase	37
1. Zum Begriff der künstlichen Intelligenz	37
2. Die Struktur künstlicher neuronaler Netze	39
3. Trainingsphase	41
a) Überwachtes Lernen	41
b) Unüberwachtes Lernen	43
4. Genese der Handlungsempfehlung	44
5. Anwendungsphase	45
III. Ausführungsphase	46
IV. Lernphase	47
B. Der Mehrwert einer KI-gestützten Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung	49
I. Tatsächlicher Mehrwert	49
II. Rechtlicher Mehrwert	51
1. Hoheitliche Pflicht zur Wasserversorgung	51
2. Umfang der hoheitlichen Wasserversorgungspflicht	54
Zweites Kapitel: Anordnung einer KI-gestützten Netzsteuerung durch den kommunalsatzungsrechtlichen Anschluss- und Benutzungszwang	60
A. Das Institut des kommunalen Anschluss- und Benutzungszwangs	60
B. Anordnung einer KI-basierten Netzsteuerung in der öffentlichen Wasserversorgung	62
I. Kommunalrechtliche Ermächtigungsgrundlagen	62
1. Grundsatz vom Vorbehalt des Gesetzes	62
2. Vergleich der landesrechtlichen Bestimmungen zum Anschluss- und Benutzungszwang	63
II. Formelle Rahmenbedingungen	64
1. Zuständigkeit zum Erlass eines Anschluss- und Benutzungszwangs	64
2. Zulässige Nutznießer eines Anschluss- und Benutzungszwangs	65
a) Organisationsstruktur in der öffentlichen Wasserversorgung	65
aa) Vornahme durch die Gemeinden und juristische Personen des öffentlichen Rechts	67
bb) Übertragung auf Private	68
b) Anschluss- und Benutzungszwang zugunsten privatrechtlicher Unternehmen	69
III. Materielle Determinanten	71
1. Die optimierende Netzsteuerung als Bestandteil einer öffentlichen Einrichtung	71
a) Wasserversorgung und Wasserversorgungsanlagen	72
aa) Inhaltliche Einordnung der Tatbestandsmerkmale	72
bb) Die optimierende Netzsteuerung als Wasserversorgungsanlage	73
cc) Funktionale Erweiterung der bestehenden Anlagen	75
b) Wasserleitung	76
c) Ergänzende Voraussetzungen einer öffentlichen Einrichtung	78
aa) Zusammenfassung sächlicher Mittel	78
(1) Vielzahl räumlich getrennter Komponenten	79
(2) Integration nicht-körperlicher Bestandteile	81
bb) Mittel der Gemeinde	82
(1) Serverstandorte außerhalb des Gemeindegebiets	82
(2) Installationsort der baulichen Komponenten	84
cc) Widmungsakt	86
dd) Zur Daseinsvorsorge	87
ee) Zugunsten der Gemeindeeinwohner	87
ff) Grundstücksbezug	88
gg) Zwischenergebnis	89
2. Öffentliches Bedürfnis für den Einsatz einer optimierenden Netzsteuerung	90
a) Begriffliche Abgrenzung	90
b) Öffentliche Zwecke	92
aa) Volksgesundheit und Gesundheit	92
bb) Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen, der Ressourcen und des Klimas	93
(1) Klimaschutz	94
(2) Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen und der Ressourcen	95
(a) Antagonismus zwischen Gewässerökologie und öffentlicher Wasserversorgung	96
(b) Ressourcenbezogene Wirkrichtung der optimierenden Netzsteuerung	97
(c) Anthropozentrische Schutzrichtung des Ressourcenschutzes	97
(d) Zukunftsbezogene Wirkweise	101
(3) Zwischenergebnis	105
cc) Gemeinwohl und öffentliches Wohl	105
(1) Begriffliche Einordnung	106
(2) Die Gemeindeeinwohner als personeller Bezugspunkt	107
(3) Inhaltliche Konkretisierungen	108
(a) Materieller Rahmen der Ermächtigungsgrundlagen	110
(b) Verfahrensrechtlicher Rahmen zur Ermittlung des Gemeinwohls	112
(4) Einsatz der optimierenden Netzsteuerung zur Förderung des Gemeinwohls	114
c) Öffentliches Bedürfnis im engeren Sinne	116
aa) Inhaltliche und personelle Maßstäbe zur Begründung eines öffentlichen Bedürfnisses	117
(1) Begriffsausfüllung durch das Gefahrenabwehrrecht	117
(2) „Dringendes“ öffentliches Bedürfnis	122
(3) Die örtliche Bevölkerung als Maßstab	123
(4) Begründungsansatz zugunsten eines Einsatzes der optimierenden Netzsteuerung	124
bb) Zeitlicher Maßstab	125
d) Zwischenergebnis	127
3. Umfang der Ermächtigungen auf Rechtsfolgenseite	127
a) Installations- und Wartungsarbeiten	128
aa) Bauliche Veränderungen auf Privatgrundstücken	128
bb) Betreten der Privatgrundstücke	128
b) Inbetriebnahme durch Datenerhebung und weitere Datenverarbeitungsvorgänge	132
c) Aktorbasierte Regulierung in Mangellagen	133
aa) Auf Grundlage der Ermächtigungen zum Anschluss- und Benutzungszwang	133
bb) Die Regulierung als Bestandteil des Benutzungsverhältnisses	134
d) Zwischenergebnis	137
C. Ergebnis	137
Drittes Kapitel: Anordnung einer KI-gestützten Netzsteuerung durch kommunalsatzungsrechtlichen Anschluss- und Benutzungszwang am Maßstab höherrangigen Rechts	139
A. Grundrechte	139
I. Bewertungsmaßstab	140
II. Grundrechtsverpflichtung	141
III. Grundrechtliche Implikationen bei der Installation der Sensorik und Aktorik	142
1. Eigentumsgarantie – Art. 14 Abs. 1 GG	142
a) Installationspflicht von Sensoren und Aktoren	142
aa) Einbau in Bestandsbauten	142
bb) Einbau in Neubauten	143
cc) Höhere Gebühren und Preise für Anschluss und Benutzung	144
dd) Auswirkungen auf Grundstückspreise	145
b) Duldung von Installationsarbeiten	145
c) Nutzungsverbot eigener Anlagen	146
d) Qualifikation der Eingriffe	146
e) Verfassungsrechtliche Rechtfertigung	147
aa) Legitime Zwecke	148
bb) Geeignetheit	149
cc) Erforderlichkeit	150
(1) Ausschließlicher Einbau auf Gemeindegrundstücken	150
(2) Selbsteinbau durch die Abnehmer	151
(3) Anpassung vorhandener Anlagen	151
(4) Zwischenergebnis	152
dd) Angemessenheit	152
(1) Güterabwägung im Allgemeinen und Speziellen	152
(2) Gewähr individueller Ausnahmen	153
(3) Beschluss satzungsrechtlicher Beschränkungen	156
(4) Zwischenergebnis	157
f) Ergebnis	157
2. Unverletzlichkeit der Wohnung – Art. 13 Abs. 1 GG	157
a) Betreten privater Grundstücke durch den Versorger	158
b) Qualifikation der Eingriffsart	158
c) Verfassungsrechtliche Rechtfertigung über Art. 13 Abs. 7 GG	161
aa) Beachtung des Zitiergebots	162
bb) Verhältnismäßigkeit	165
d) Ergebnis	166
3. Berufsfreiheit – Art. 12 Abs. 1 GG	166
a) Auswirkungen auf gewährte Ausnahmen vom Anschluss- und Benutzungszwang in der öffentlichen Wasserversorgung	166
b) Folgen aus der Monopolsituation in der öffentlichen Wasserversorgung	167
aa) Art. 12 Abs. 1 GG als Prüfungsmaßstab	167
bb) Anwendung auf die optimierende Netzsteuerung	170
4. Allgemeiner Gleichheitssatz – Art. 3 Abs. 1 GG	171
a) Beschränkung auf die bisher an die öffentliche Wasserversorgung angeschlossenen Abnehmer	171
b) Unterschiedliche gemeindliche Entscheidungen	173
c) Individuelle Ausnahmen und satzungsrechtliche Beschränkungen	174
IV. Grundrechtliche Implikationen bei der Inbetriebnahme und dem Betrieb der KI-gestützten Netzsteuerung	175
1. Unverletzlichkeit der Wohnung – Art. 13 Abs. 1 GG	175
a) Der Schutz der räumlichen Privatsphäre	175
b) Persönlichkeitsrelevante Wasserverbrauchsdaten	176
c) Verfassungsrechtliche Rechtfertigung	178
aa) Anwendbarkeit des Art. 13 Abs. 4 GG	179
bb) Rechtfertigung nach Art. 13 Abs. 7 GG	181
cc) Zusätzliche Anforderungen des Rechts auf informationelle Selbstbestimmung	181
(1) Berücksichtigung durch die Ermächtigungsgrundlagen zum Anschluss- und Benutzungszwang	181
(2) Berücksichtigung durch alternative Rechtsgrundlagen	183
(3) Anforderungen an eine Lösung de lege ferenda	183
d) Ergebnis	186
2. Recht auf informationelle Selbstbestimmung – Art. 2 Abs. 1 i.V.m. Art. 1 Abs. 1 GG	186
3. Berufs- und Eigentumsfreiheit – Art. 12 Abs. 1, Art. 14 Abs. 1 GG	188
4. Schutz der körperlichen Unversehrtheit – Art. 2 Abs. 2 S. 1 GG	188
5. Allgemeiner Gleichheitssatz – Art. 3 Abs. 1 GG	189
V. Grundrechtliche Implikationen bei der aktorbasierten Regulierung der Wasserverteilung	190
1. Eigentumsgarantie – Art. 14 Abs. 1 GG	190
a) Beeinträchtigung wasserbezogener Eigentumswerte	191
b) Rechtfertigung	191
aa) Legitimer Zweck und Geeignetheit	191
bb) Erforderlichkeit	192
(1) Ökonomische Steuerung durch Wasserentgelte	193
(2) Verbote in Verbindung mit Zwangsmaßnahmen	197
(3) Verbote in Verbindung mit Bußgeldern	198
(4) Kommunikationsstrategien und Wassersparaufforderungen	199
(5) Zwischenergebnis	200
cc) Angemessenheit	200
(1) Technische Fehler und Cybersicherheit	201
(2) Löschwasserversorgung	202
c) Ergebnis	203
2. Berufsfreiheit – Art. 12 Abs. 1 GG	203
3. Schutz von Leben und körperlicher Unversehrtheit – Art. 2 Abs. 2 S. 1 GG	204
4. Allgemeine Handlungsfreiheit – Art. 2 Abs. 1 GG	205
5. Allgemeiner Gleichheitssatz – Art. 3 Abs. 1 GG	206
VI. Ergebnis	207
B. Datenschutzgrundverordnung	207
I. Anwendbarkeit	208
1. Personenbezogene Daten	208
a) Personenbezug aus Sachdaten	208
b) Identifizierbarkeit natürlicher Personen	210
c) Transport verschlüsselter Daten	211
d) Entpersonalisierung der Daten	212
2. Verarbeitung personenbezogener Daten	213
3. Automatisierte Verarbeitung personenbezogener Daten	214
4. Kein Ausnahmetatbestand	214
5. Räumlich-persönliche Anwendbarkeit	215
6. Zwischenergebnis	216
II. Anforderungen an die Verarbeitung personenbezogener Daten im Rahmen der KI-gestützten Netzsteuerung	216
1. Zweckbindung – Art. 5 Abs. 1 lit. b) DSGVO	216
2. Rechtmäßigkeit der Datenverarbeitung – Art. 5 Abs. 1 lit. a) Var. 1 DSGVO	218
a) Allgemeine Anforderungen aus Art. 6 Abs. 1 DSGVO	219
aa) Verarbeitung aufgrund einer Einwilligung – lit. a)	219
bb) Erforderliche Verarbeitung zur Vertragserfüllung – lit. b)	220
cc) Verarbeitung aufgrund einer rechtlichen Verpflichtung – lit. c)	223
dd) Erforderliche Verarbeitung zum Schutz lebenswichtiger Interessen – lit. d)	225
ee) Erforderliche Verarbeitung zur Wahrnehmung von Aufgaben im öffentlichen Interesse und zur Ausübung öffentlicher Gewalt – lit. e)	226
ff) Verarbeitung aufgrund berechtigter Interessen – lit. f)	228
b) Besondere Anforderungen aus Art. 9 DSGVO	230
aa) Durch die optimierende Netzsteuerung erhobene Gesundheitsdaten	230
bb) Verarbeitung aufgrund einer Einwilligung – Abs. 2 lit. a)	230
cc) Erforderliche Verarbeitung zum Schutz lebenswichtiger Interessen – Abs. 2 lit. c)	231
dd) Verarbeitung aus Gründen des öffentlichen Gesundheitsschutzes – Abs. 2 lit. i)	231
ee) Erforderliche Verarbeitung aus Gründen eines erheblichen öffentlichen Interesses – Abs. 2 lit. g)	232
c) Ausschließlich automatisierte Entscheidungsfindung – Art. 22 DSGVO	233
aa) Durch Datenverarbeitung getriebene Regulierungsentscheidung	234
bb) Berücksichtigung gesetzgeberischer Regulierungsvorgaben	236
d) Zusammenfassende Bewertung	238
3. Maßstäbe zur datenschutzrechtlichen Erforderlichkeit	239
a) Datenminimierung – Art. 5 Abs. 1 lit. c) DSGVO	239
b) Speicherbegrenzung – Art. 5 Abs. 1 lit. e) DSGVO	241
4. Weitere Anforderungen der DSGVO	242
a) Datenverarbeitung nach Treu und Glauben – Art. 5 Abs. 1 lit. a) Var. 2 DSGVO	242
aa) Datenschutzrechtlich relevante Aspekte zum Diskriminierungsrisiko	243
bb) Abgleich mit der Funktionsweise der optimierenden Netzsteuerung	244
(1) Risiken unausgewogener Datensätze	244
(2) Rechtliche Folgen einer Trennung von Datenverarbeitung und Netzregulierung	246
b) Transparenz der Datenverarbeitung – Art. 5 Abs. 1 lit. a) Var. 3 DSGVO	247
aa) Inhalt des Transparenzgebots	247
bb) Transparenzanforderungen an die KI-gestützte Verrechnung zur Prognose	249
(1) Transparenzprobleme und -maßstäbe beim Einsatz künstlicher Intelligenz	249
(2) Transparenzanforderungen und die intelligente Prognoseerstellung	251
(3) Transparenz als risikobasierte Anforderung	251
(4) Alternative Konzepte zu Information und Erklärung	253
cc) Transparenzanforderungen an die Genese der Handlungsempfehlungen	254
c) Richtigkeit der personenbezogenen Daten – Art. 5 Abs. 1 lit. d) DSGVO	254
d) Integrität und Vertraulichkeit der Datenverarbeitung – Art. 5 Abs. 1 lit. f) DSGVO	256
III. Ergebnis	258
C. Verordnung über künstliche Intelligenz	259
I. Anwendbarkeit	260
1. Technischer Anwendungsbereich	260
2. Räumlich-persönlicher Anwendungsbereich	262
3. Temporaler Anwendungsbereich	263
II. Qualifikation der optimierenden Netzsteuerung	264
1. Als verbotene Praktik	264
2. Als Hochrisiko-KI-System	264
3. Als KI-System mit allgemeinem Verwendungszweck	267
III. Anforderungen an die optimierende Netzsteuerung als Hochrisiko-KI-System	267
1. Zweckbindung – Art. 8 Abs. 1 S. 1 KI-VO	268
2. Anforderungen an Trainings-‍, Validierungs- und Testdaten – Art. 10 Abs. 3 KI-VO	269
3. Anforderungen an Inputdaten – Art. 26 Abs. 4 KI-VO	271
4. Anforderungen an die Transparenz des KI-Systems	272
a) Minimale Transparenzgewähr für Betroffene	272
b) Betreiberzentrierte Transparenzgewähr – Art. 13 KI-VO	273
c) Wirksame menschliche Beaufsichtigung – Art. 14 KI-VO	275
d) Transparenzgewähr aus der ex post-Perspektive – Art. 12 KI-VO	276
5. Anforderungen an Genauigkeit, Robustheit und Cybersicherheit – Art. 15 KI-VO	277
a) Genauigkeit	277
b) Robustheit	277
c) Cybersicherheit	278
6. Verhinderung systemstruktureller Diskriminierungen	280
IV. Ergebnis	281
D. Entwurf des Kritis-Dachgesetzes	281
I. Anwendbarkeit	282
1. Die Anlagen der öffentlichen Wasserversorgung als kritische Anlagen	282
2. Die Gemeinden als Betreiber kritischer Anlagen	283
II. Zum Verhältnis des Kritis-DachG-E zum BSIG-E	283
III. Materielle Anforderungen an den physischen Schutz der optimierenden Netzsteuerung	285
IV. Ergebnis	286
E. Entwurf des Gesetzes über das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik und über die Sicherheit in der Informationstechnik von Einrichtungen	286
I. Die zur Wasserversorgung verpflichteten Gemeinden als besonders wichtige Einrichtungen	287
II. Abgrenzungs- und Kollisionsfragen im IT-Sicherheitsrecht	288
III. Materielle Anforderungen an die IT-Sicherheit der KI-gestützten Netzsteuerung	290
IV. Korrespondierende Betreiberpflichten im Rahmen der optimierenden Netzsteuerung	291
V. Ergebnis	292
F. Wasserhaushaltsgesetz	292
I. Ortsnäheprinzip – § 50 Abs. 2 WHG	293
II. Sorgsamer Umgang mit Wasser – § 50 Abs. 3 WHG	294
III. Vorrang der öffentlichen Wasserversorgung – §§ 12 Abs. 1 Nr. 1, 3 Nr. 10 WHG	296
IV. Ergebnis	298
Schlussbetrachtung	299
A. Beantwortung der zentralen Fragestellung	299
B. Zusammenstellung der Ergebnisse	300
C. Ausblick	315
Literaturverzeichnis	317
Sachwortverzeichnis	348

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