Wasserwirtschaft

So managen Sie Wassernetze kostenbewusst

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Modulare Automation

In herkömmlicher Ausführung besteht eine Wasserfiltration aus Ventilen, Pumpen, Behältern, Filtermodulen, Sensoren und Rohren. Derartige Anlagen können auf einfache Weise modularisiert werden, sagt Festo: Der verfahrenstechnische Prozess wird in Teilprozesse zerlegt und für jeden Teilprozess wird ein Modul definiert, das alle mechanischen und automatisierungstechnischen Komponenten enthält, die für einen autarken Betrieb erforderlich sind. Gleichermaßen wird die Automatisierung modularisiert: die Schaltschrank-Komponenten und die zentrale Intelligenz (die verfahrenstechnische Applikations-Software) werden so aufgeteilt, dass die Module mit jeweils eigenen Controllern, Remote-IO-Komponenten und Pneumatik-Ansteuerungen ausgestattet sind. Mit derartigen Modulen lassen sich kundenspezifische Anlagen in beliebigen Ausprägungen aufbauen, nämlich durch Hinzufügen von bau- und funktionsidentischen Modulen: Numbering-up statt Scale-up.

Schwankungen auffangen

In den Netzen der deutschen Wasserversorger sind schätzungsweise drei Millionen Druckminderungsventile eingebaut. Aufgabe dieser Armaturen ist es, den Systemdruck zu begrenzen, damit der Verbraucher problemlos sein Wasser aus der Leitung entnehmen kann.

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Das Vorhaben EWID soll Wege aufzeigen, diese Energievergeudung zu verringern. Als Turbinen betriebene Pumpen (PaT) sollen die Aufgabe konventioneller Druckminderer im Wasserverteilungsnetz übernehmen und gleichzeitig elektrische Energie erzeugen. Doch eine einfach in die Leitung installierte Turbine kann unter diesen Bedingungen nur einen Teil der Druckenergie in elektrische Energie umwandeln. Um dieses Problem zu lösen, setzt sich EWID zum Ziel, ein System zu entwerfen, das sich intelligent und dynamisch der jeweils aktuellen Situation anpasst. Die intelligente Regelung des Systemdruckes trägt zusätzlich zur Verringerung des Materialstresses und von Wasserverlusten bei und fördert damit den nachhaltigen Umgang mit der natürlichen Ressource Wasser. Begleitet wird das Projekt von der Universität der Bundeswehr in München (Fachbereiche Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik).

Intelligente adaptive Steuerung

Grundfos hat diese Lösung entwickelt, um den eingestellten Konstantdruck an der Druckerhöhungsanlage bis zum Verbraucher sicher zu stellen: Mit Hilfe von akkubetriebenen Datenloggern wird der Druck im Leitungsnetz gemessen und per GSM-Netz an die Demand Driven Distribution (DDD)-Steuerung übertragen. Die intelligente adaptive Steuerung sorgt dafür, dass der Verteilernetzdruck auf einem vorgegebenen Druckwert verbleibt. Resultat ist ein gleichbleibender Druck bei den Verbrauchern, reduzierte Betriebskosten und geringere echte Wasserverluste im Netz. Durch die in der Steuerung hinterlegten Pumpenkennlinien und dem daraus kalkulierten Volumenstrom kann sich der Betreiber das zusätzliche Volumenstrommessgerät sparen.

Auch Armaturen sind hier von Bedeutung: Druckhalteventile sorgen dafür, dass der Druck auf einem konstanten Niveau im Primärversorgungsgebiet bleibt. Dadurch ist die Wasserversorgung innerhalb dieses Gebietes sichergestellt. Sollte der Druck über den Sollwert steigen, öffnet das Druckhalteventil, verringert somit den Druck auf das Rohrleitungssystem und versorgt mit dem Überschuss ein sekundäres Versorgungsgebiet (zum Beispiel Felder oder Plantagen), so der Anbieter VAG.

Fazit

Keine Wasserversorgung gleicht der anderen. Es gibt keine Standard-Konfiguration, stets sind lokal angepasste Lösungen erforderlich – dies gilt auch im Hinblick auf die Automatisierung zur sicheren Steuerung und Überwachung der wasserwirtschaftlichen Anlagen. Industrieunternehmen in Deutschland decken 94 Prozent ihres Wasserbedarfs übrigens durch Eigenförderung (Quelle: Branchenbild der deutschen Wasserwirtschaft 2015/Statistisches Bundesamt, 2010). Die in diesem Beitrag gemachten Anmerkungen zum Management der Wassernetze gelten natürlich hier in gleicher Weise.

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