Untersuchungen zur Entwicklung von Spitzenverbrauch und Spitzenfaktoren< zurück

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Jahresverlauf der Wasserabgabe eines städtischen Versorgungsgebietes

Anlagen zu Trinkwasserversorgung als überwiegend langlebige Anlagen werden auf Basis entsprechender Kennwerte ausgelegt. Zu gewährleisten ist hierbei eine durchgehende Versorgung mit Trinkwasser hoher Qualität, ausreichender Menge und ausreichendem Druck. Darüber hinaus sind bei der Bemessung wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen.

Für die Bemessung von Anlagen sind der Spitzenverbrauch bzw. die Spitzenfaktoren relevant (DVGW W 410). Diese werden maßgeblich durch die Struktur des Versorgungsgebietes und dem Verbrauchsverhalten der Abnehmer bestimmt, welches in vielen Fällen deutlich durch das Wetter beeinflusst ist. Für den durchschnittlichen Tagesverbrauch gibt es seit Jahrzehnten umfangreiche Datenerhebungen. Im Zeitraum 1990 bis 2014 ist in Deutschland der Pro-Kopf-Verbrauch um ca. 20 % zurückgegangen. Derzeit liegt der durchschnittliche Pro-Kopf-Verbrauch bei ca. 120 l. Allerdings treten zwischen den Bundesländern deutliche Unterschiede von bis zu 50 l pro Kopf und Tag auf. Die Ursachen hierfür sind multifaktoriell, einige wesentliche Faktoren konnten im Ergebnis des DVGW-Forschungsprojektes „Verbrauchsganglinien“ identifiziert werden.

Im Gegensatz zum durchschnittlichen Pro-Kopf-Verbrauch sind für die auslegungsrelevanten Parameter Spitzenverbrauch und Spitzenfaktoren bisher keine umfassenden Langzeitbetrachtungen durchgeführt worden, die allgemeingültige Aussagen ermöglichen. Für die Praxis ergeben sich u.a. folgende Fragestellungen:

  • Wie stellt sich der Zusammenhang von mittlerem Verbrauch und Spitzenverbrauch dar, infolge des veränderten und sich weiterhin verändernden Wasserverbrauchs?
  • Ist bei sinkendem durchschnittlichem Wasserverbrauch eine Anpassung bei der Anlagendimensionierung möglich oder ergibt sich aufgrund hoher Verbrauchsspitzen zunehmend eine Überdimensionierung?
  • Welche charakteristischen Ganglinien des Wasserverbrauchs können in Abhängigkeit von der Struktur und Größe des Versorgungsgebietes zur Bemessung von Pumpwerken, Speichern und Hauptwasserleitungen abgeleitet werden?
  • Ist eine Veränderung der Aufwendungen für die Netzpflege aufgrund einer zunehmenden Spreizung zwischen Durchfluss am Normaltag und Spitzentag zu erwarten, um Qualitätsbeeinträchtigungen durch eine Auftrübung des Wassers als Folge von Remobilisierungsvorgängen zu vermeiden?
  • Sind Beeinträchtigungen bei der Wasserqualität (hohe Wassertemperaturen, Wachstum coliformer Bakterien durch eine verstärkte Anreicherung von Sedimenten, erhöhte Aufeisenung durch Korrosion in ungeschützten metallischen Leitungen) aufgrund der Zunahme der Verweilzeit des Wassers zu erwarten?
  • Ergeben sich durch mögliche Überdimensionierungen zukünftig Potenziale für ein Anlagenmanagement unter Berücksichtigung des Energiemarktes (Anpassung Behälterbewirtschaftung an den Strompreis, Teilnahme am Regelenergiemarkt)?

Zur Beantwortung der o.g. Fragestellungen leitet sich ein Forschungsbedarf ab. Schwerpunkt des Arbeitsprogramms bildet die detaillierte Untersuchung von Langzeitdatenreihen von > 30 Wasserversorgungsunternehmen zum Wasserverbrauch. Darüber hinaus sind insbesondere die demografische Situation bzw. deren Veränderungen, Klima- und Wettersituation sowie die Zusammensetzung der Abnehmerstruktur (Industrie, Haushalte, Landwirtschaft) zu berücksichtigen. Einbezogen werden Wasserversorger aus unterschiedlichen Regionen in Deutschland (Norden, Süden, Osten, Westen, Mitte) verschiedener Größe sowie mit unterschiedlicher Versorgungsstruktur (Fernwasserversorger, städtische Versorgungsstruktur, ländliche Versorgungstruktur).

Gesamtziel des Forschungsprojektes ist die Anpassung der Kennwerte für die Planung, wobei methodisch eine individuelle Differenzierung und eine bessere Einbeziehung neuer Aspekte wie Klimawandel und Demografie berücksichtigt werden sollen. Zudem werden Aussagen für das zukünftige Management von Wasserverteilungsanlagen unter Berücksichtigung der spezifischen vorliegenden Randbedingungen generiert. Insgesamt werden für die Praxis wesentliche Grundlagen für einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb von Versorgungsanlagen erarbeitet.

Das Forschungsprojekt wird durch den NA 119-07-05 AA „Wassertransport und -verteilung“ unterstützt und verknüpft in idealer Weise die Säulen des DVGW-Forschungsprogramm „Management leistungsfähiger und sicherer Versorgungssysteme“, „Anpassung der Versorgungsstrukturen an sich verändernde Randbedingungen“, „Sicherung der Trinkwasserqualität“ sowie „Umwelt und Ressourcen schonender Betrieb der Wasserversorgung“ und gliedert sich hierdurch passgenau in die Forschungslandschaft des DVGW ein. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung des DVGW-Regelwerkes.

Ansprechpartner

Dr. rer. nat. Andreas Korth
Wasserwerkstr. 2
01326 Dresden
Deutschland

Tel.: +49(0)351/85211-54
Fax: +49(0)351/85211-10
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Dipl.-Ing. Tobias Martin
Wasserwerkstr. 2
01326 Dresden
Deutschland

Tel.: +49(0)351/85211-12
Fax: +49(0)351/85211-10
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Laufzeit

01.07.2018 - 31.12.2020

Förderung

DVGW-Vorhaben W 201712