Rohrnetzplanung Gas- und Trinkwasserversorgung
Als Ingenieurbüro führen wir für den jeweiligen örtlichen Wasserverband, Gasversorger oder kommunalen Zweckverband die Planung Neubaus oder der Sanierung von Anlagen und Rohrnetzen im Bereich Gas- und Wasser-Versorgung durch:
- Aufbau, Kalibrierung und Anwendung hydraulischer Rohrnetzmodelle (Trinkwasser, Gas)
- Erarbeitung und Fortschreibung von Versorgungs- und Löschwasserkonzeptionen
- Objekt- und Fachplanung zu Wassergewinnungsanlagen, Anlagen der Trink-/Brauchwasseraufbereitung, Wasserseichern, Pumpwerken und Leitungsnetzen
- Druckstoßberechnung
Ingenieurbüro für Wasserwirtschaft aus Dresden
Wir sind zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2015
Ihr Ansprechpartner zum Thema “Kommunale Versorgungstechnik”:
M.Sc. Alexander Wilsdorf
Master of Science Wasserwirtschaft (TU Dresden)
0351 21185-0
info(at)picon-ingenieur.de
Rohrnetzberechnung
Bestehende Trinkwasserversorgungsnetze, aber auch Gasverteilungsnetze stellen eine historisch gewachsene Struktur dar, die heutigen Versorgungsaufgaben in aller Regel nicht mehr optimal gerecht wird. Für den kommunalen bzw. städtischen Netzbetreiber stellt sich damit oft die Frage, wie das Bestandsnetz langfristig mit möglichst geringem Aufwand zu einem optimal ausgelegten Zielnetz umgebaut werden kann. Dabei spielen oftmals neben rein wirtschaftlichen Gesichtspunkten auch praktische Problemstellungen wie z. B. der vorhandene Platzbedarf in besiedelten Gebieten eine Rolle bei der Lösungsfindung. Der Begriff der Zielnetzplanung umfasst in diesem Zusammenhang die Erarbeitung eines Versorgungskonzepts, in dem sowohl die Anforderungen der aktuellen Situation als auch zukünftige Entwicklungen (Bevölkerungsentwicklung, klimatische Änderungen, Verbrauchsverhalten der Bevölkerung und Industrieansiedlungen) Berücksichtigung finden müssen. Das Ergebnis dieses Prozesses ist ein Maßnahmenplan, in dem wesentliche Aus- und Rückbauprojekte zusammengefasst, priorisiert und kostenmäßig untersetzt werden. Dabei können Entwicklungen sowohl in Trinkwassernetzen, als auch in Gasnetzen betrachtet werden.
Planungsbüro für Wasserversorgung in Sachsen und Brandenburg
Ein Konzept der Zielnetzplanung wurde unter anderem im Zuge des Projekts „Zielnetz 2045“ im Auftrag des Wasserverbands Strausberg-Erkner (WSE) zur Anwendung gebracht. Zielstellung des Projekts war die Analyse der IST-Situation der bestehenden Wasserversorgung sowie die Entwicklung eines Maßnahmenplans als Grundlage für zukünftige Investitionen in das Wasserverteilungsnetz. Betrachtet wurde dabei das insgesamt rund 1.300 km lange Trinkwasser Verteilungsnetz sowie die 4 zugehörigen Wasserwerke, welche für die Versorgung von rund 170.000 Menschen benötigt werden. Besonderheiten des Versorgungsgebiets, wie z.B. das anhaltende Bevölkerungswachstum und verbrauchsintensive Gewerbeansiedlungen wurden bei der Entwicklung des Wasserversorgungskonzepts berücksichtigt.
Die in dem Vorhaben verfolgte Vorgehensweise ist exemplarisch für das Konzept der Zielnetzplanung und untergliedert sich in folgende Arbeitsschritte:
- Aufbau eines hydraulischen Rohrnetzmodells: Im Ersten Schritt wurde anhand von GIS-Daten (Geo-Informations-System) ein Rohrnetzmodell erstellt, welches die Simulation der hydraulischen Verhältnisse im realen Verteilungssystem ermöglicht. Dargestellt werden in diesem Modell neben den Leitungen und Armaturen auch die relevanten Netzanlagen (Wasserwerke, Speicheranlagen, Pumpwerke etc.). In das Modell eingearbeitet wurden zudem die Verbrauchsstellen einschließlich der zugehörigen Abnahmeprofile.
- Modellvalidierung, Kalibrierung: Das im ersten Schritt erstellte Modell wurde im anschließend anhand eines Abgleichs gemessener und simulierter Werte validiert. Darüber hinaus erfolgte eine Kalibrierung (Druck-Durchflussmessung) zur Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit wesentlicher Hauptleitungen. Unter Anderem erfolgte im Rahmen der Netzkalibrierung die Planung und Begleitung von 15 Druckmessungen und Durchflussmessungen vor Ort. Dabei erfolgte eine enge Abstimmung mit unseren Ingenieuren, dem Netzbetrieb und den Fachkräften vor Ort.
Grafik 1:
Druck-Logger (DL) zur Druckmessung im Trinkwassernetz
Grafik 2:
Messung der kommunalen Trinkwasserleitung - Verlauf von Druck- und Durchfluss
Fotos:
Messung von Druck und Wasserdurchfluss der Wasserleitung an einem Hydrant
Ziel-Netzplanung: Berechnung zur Gewährleistung eines Mindest-Drucks
Leistungen unseres Ingenieurbüros bei der Zielnetzplanung:
- Abschätzung des zukünftigen Wasserbedarfs
- stationärer Simulationen und örtliche Messung an einem Hydrant
- Identifizierung hydraulischer Schwachstellen im vorhandenen Netz
- neue Einteilung der Druckzonen und Ringschlüsse für den Fall der Havarie
- Festlegung von Ziel-Nennweiten (NW)und Ausbaugrößen der Vorratsbehälter
- Bildung und Priorisierung in einem Maßnahmenplan für die Durchführung
- Druckstoßberechnung im Trinkwassernetz
Zielnetz-Planung:
Druck-Schwachstellen im kommunalen Wassernetz
Ermittlung des Spitzenbedarfs und Verbrauchsprognose für Trinkwasser
Anhand ausgewählter Einflussgrößen wie demografische Faktoren (Einwohnerentwicklung), Siedlungsstruktur, technische Entwicklung, soziale Faktoren (z.B. Haushaltsgröße) und klimatische Faktoren konnte bereits erfolgreich ein Prognosemodell für ein spezifisches Untersuchungsgebiet erarbeitet werden. Der Nutzen eines solchen Prognosemodells ist es eine belastbare Abschätzung des zukünftigen Wasserverbrauches in einem Versorgungsgebiet zu halten, Spitzenbedarfswerte für netzhydraulische Berechnungen gebietsspezifischer abzubilden und letztlich die Entscheidungsgrundlage über Investitionsmaßnahmen zu verbessern.
Zielnetzberechnung und Schieber-Sektionierung für Gasversorgungsnetze:
Die oben beschriebene Herangehensweise zur Zielnetzberechnung lässt sich grundsätzlich auch auf Gasnetze übertragen.
Im Rahmen des Projekts „Zielnetzplanung Schiebersektionierung“ für einen Gasnetzbetreiber in einer deutschen Metropolregion erfolgte die Erarbeitung einer Strategie zur Optimierung des Havariemanagements und zur langfristigen Minimierung freier Gasaustritte.
Die oftmals praktizierte Handhabung zur Beschränkung freier Gasaustritte umfasst meist den Eintrieb eines Absperrkeils in die beschädigte Versorgungsleitung unter großflächiger Abschieberung (Trennung von der Gasversorgung) des umliegenden Verteilungsgebiets, mit negativen Auswirklungen für die Gaskunden. Ziel der Schiebersektionierung ist es, diese Handhabung durch eine Vorgehensweise mit kontrollierter Außerbetriebnahme defekter Leitungsabschnitte innerhalb von definierten Sektionen zu ersetzen. Dadurch wird mittelfristig der Einsatz des aktuellen Verfahrens zur Handhabung von freien Gasaustritten verringert.
Die Strategieentwicklung besteht dabei im Wesentlichen in der Unterteilung der Ortsnetze in sinnvolle Sektionen. Gefolgt von der Entwicklung von Maßnahmen zur Verbesserung der Havariesicherheit (Etablierung von Ringschlüssen zur Aufrechterhaltung der Gasversorgung bei Ausfall einzelner Sektionen). Und der Positionierung von Sektionsschiebern und Ausbläsereinheiten welche dann in entsprechende bauliche Maßnahmen umgesetzt werden können.
Planung der Mit-Verteilung von Wasserstoff im Gasnetz
Im Zuge der veränderten Anforderungen an eine klimafreundliche Energieversorgung spielt die Mitverteilung bzw. Einspeisung von Wasserstoff in vorhandene Gasnetze eine zentrale Rolle. Besonders sogenannter „grüner Wasserstoff“, der durch Nutzung erneuerbarer Energien gewonnen werden kann, ist dabei von zentraler Bedeutung.
Damit Gas- und Energieversorger die Auswirkungen der Einspeisung von Wasserstoff in das vorhandene Gasnetz abschätzen können, lässt sich der Wasserstofftransport in einem entsprechenden Netzmodell implementieren, modelltechnisch abbilden und auswerten.
Aktuell läuft in Zusammenarbeit mit den Energie- und Wasserwerken Bautzen GmbH ein entsprechendes Vorhaben zur Analyse wie sich dessen Gasverteilungsnetz perspektivisch für die Verteilung von Wasserstoff zu nutzen lässt. Zielstellung ist es dabei in diesem Zusammenhang die Bewertung der Möglichkeiten aus netzhydraulischer Sicht, die Ermittlung von Limitierungen und die Formulierung von Optimierungspotentialen sowie die Benennung notwendiger Maßnahmen zur Anpassung des vorhandenen Netzes. Es wird unter anderem Untersucht, inwieweit der vorhandene Leitungs- und Armaturenbestand den aktuellen und perspektivischen Anforderungen an die Gasverteilung genügt, in welchen Punkten das Potential zur Optimierung der Gasverteilung besteht, auf welchem Wasserstoffanteil das bestehende Gasnetz aus netzhydraulischer Sicht ohne zusätzliche Maßnahmen umgestellt werden kann und welche Maßnahmen im Zusammenhang mit der schrittweisen Umstellung auf den Wasserstofftransport nötig werden.