In dem Projekt soll ein Unterwassersystems zur Zustands- und Lageerfassung linearer und punktueller Infrastrukturkomponenten entwickelt und getestet werden.
Für den wirtschaftlichen Betrieb der Trinkwasserversorgung ist eine am Netzzustand orientierte Sanierung und Erneuerung der Wasserversorgungsanlagen von zentraler Bedeutung. Hierfür sind möglichst genaue Informationen über den Zustand der Anlagen essenziell. Dazu gehören auch in Gewässern verlegte Leitungen, wie Düker in Flüssen oder Rohwasserentnahmeleitungen. Da übliche von der Erdoberfläche einsetzbare Verfahren in Gewässern im Allgemeinen nicht einsetzbar sind, finden Untersuchungen aktuell nicht oder nur mit großem Aufwand, wie etwa durch die Inspektion mit Tauchern, statt.
Projektumfang
In Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer IOSB-AST, der Firma EMPIT und dem TZW wird ein Unterwasserinspektionssystem entwickelt und praktisch getestet. Dieses System soll mit verschiedenen Sensoren ausgestattet werden. Dazu gehören ein von EMPIT auf den Unterwassereinsatz angepasster CMI-Sensor zur Zustandserfassung metallischer Werkstoffe sowie ein Sonar und optische Sensoren. Das Fraunhofer ist für die Bereitstellung der Trägerplattform und die teilautonome Steuerung verantwortlich. Aufgaben des TZW sind die Projektkoordination, die Planung und Organisation von Praxisuntersuchungen bei Wasserversorgern, die Auswertung der optischen Daten sowie Bewertung des Verfahrens für das Asset Management.
Für das Projekt stellen zwei Wasserversorger ihre Leitungen für Praxiseinsätze zur Verfügung. Es handelt sich dabei um eine in einem Gewässer verlegte Transportleitung sowie um eine Rohwasserleitung und das zugehörige Entnahmebauwerk.
Systemanpassung
In einem ersten Vorversuch wurde für die generelle Geeignetheit der Transportleitung für die Anwendung des CMI Verfahrens und die Geeignetheit des Gewässers für die Untersuchung mittels Teilautonomen Unterwasserinspektionsgerät geprüft.
Die Untersuchung mittels CMI hat gezeigt, dass die Längsleitfähigkeit der Leitung nicht ausreicht um die angelegte Spannung über eine ausreichende Strecke aufzubauen. Für die Nutzung des CMI-Verfahrens ist es nötig einen anderen Anschlusspunkt auf die Leitung als den ursprünglich vorgesehenen zu Nutzen.
Mit dem ROV wurde eine erste Befahrung des Gewässers umgesetzt. Der vom Wasserversorger übergebene digitale Leitungsverlauf wurde dafür in die Steuerungssoftware des ROV übertragen und das Fahrzeug mit Handsteuerung entlang des Leitungsverlaufs über den Gewässerboden gesteuert. Es hat sich gezeigt, dass die Leitungen von einer Schlammschicht bedeckt waren, wodurch weder durch die Kamera noch durch das Sonar die Leitungsaußenseite gesehen werden konnte.
Durch die GPS Daten war dennoch ein Abfahren der Leitung möglich. Tatsächlich konnte auch ohne den Blick auf die Leitung eine Leckagestelle entdeckt werden, da das ausströmende Wasser eine deutliche Verwirbelung des Schlamms an der Gewässersohle bewirkt hat. Die mit dem GPS ermittelten Daten des Leckagestandortes wurden dem Wasserversorger für die Reparatur übergeben.
Projektpartner
EMPIT
EMPIT ist ein 2015 gegründetes, weltweit tätiges Deep-Tech-Unternehmen. Unser Expertenteam hat sich auf die Inspektion und Kartierung von erdverlegten, nicht verlegbaren Rohrleitungen spezialisiert.
Mit der Erfindung der Current Magnetometry Inspection (CMI) ist es einem starken Team aus hochqualifizierten und motivierten Fachleuten gelungen, die Vermessung von Rohrleitungen neu zu erfinden. Dafür wurden wir mit Deutschlands wichtigstem Innovationspreis ausgezeichnet.
Als wachstumsstarkes, unabhängiges Unternehmen ermöglichen wir den sicheren und nachhaltigen Betrieb von erdverlegten Rohrleitungen und schützen unsere Umwelt mit Technologie made in Germany. Hohe Investitionen in Forschung und Entwicklung, eine strikte Orientierung an den Kundenbedürfnissen und ein herausragendes Engagement, um Pipelinebetreibern auf der ganzen Welt einen sicheren Transport ihrer Produkte zu ermöglichen, sind Schlüsselfaktoren für die einzigartige Erfolgsgeschichte von EMPIT.
Im Laufe der Jahre hat sich EMPIT einen guten Ruf erworben und ist eines der am schnellsten wachsenden Integritätsunternehmen in Europa. Der Geschäftsführer von EMPIT, Mark Glinka, argumentiert, dass der langsame Ausbau der Pipeline-Infrastruktur Druck auf die bestehende, veraltete Infrastruktur ausübt. Da der größte Teil des Pipelinenetzes in den Industrieländern zwischen den 1950er und 1970er Jahren gebaut wurde, ist das Risiko von Pipelineausfällen aufgrund von Korrosion und anderen externen Faktoren höher denn je. Daher werden zuverlässige Lösungen benötigt, um dieses Risiko zu mindern.
Ungefähr 50 % des heutigen Pipelinenetzes gelten als nicht begehbar, und der Zustand der Anlagen ist meist unbekannt. EMPIT bietet die erste zuverlässige Inspektionslösung an, mit der der Zustand von nicht molchbaren Pipelines von der Erdoberfläche aus beurteilt werden kann. CMI ist daher so konzipiert, dass es nicht nur die Anlagen und die Arbeiter, die sie betreiben, sondern auch die Öffentlichkeit und die Umwelt schützt.
Fraunhofer IOSB-AST: Abteilung Unterwasserrobotik
Das Fraunhofer IOSB-AST am Standort Ilmenau entwickelt die Abteilung Unterwasserrobotik seetaugliche Gesamtsysteme und Komponenten für Explorations-, Inspektions- und Manipulationsaufgaben im Unterwasserbereich.
Unterwasserfahrzeuge sind eine Querschnittstechnologie, die in vielen meerestechnischen Bereichen für die nachhaltige Nutzung der Meere immer mehr an Bedeutung gewinnen. Beispielhaft seien hier die Offshore-Windenergie, marine Aquakulturen, die Reinigung der Meere (Altmunition und Mikroplastik) und die Meeresforschung genannt. Forschungsschwerpunkte sind die Entwicklung von Autonomiefunktionen für Unterwasserfahrzeuge und die KI-basierte Sensordatenauswertung. Die Abteilung zeichnet die langjährige Erfahrung bei der Entwicklung und dem Einsatz von Unterwasserrobotern sowie bei dem Transfer in industrielle Lösungen aus.
Aktuell verfügt Fraunhofer IOSB-AST über zwei und einsatzbereite ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) sowie einen tieftauchenden Autonomen Unterwasserroboter (AUV) aus eigener Entwicklung. Durch das Konzept der offenen Schnittstellen in den Unterwasserfahrzeugen bietet Fraunhofer IOSB-AST eine schnelle und unkomplizierte Einbindung verschiedenster Sensoreinheiten von unterschiedlichen Projektpartnern, egal ob sie in Entwicklungsstadium sind oder bereits etablierte Sensoreinheiten sind.
TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser
Das TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser ist eine führende gemeinnützige Forschungseinrichtung im Bereich Wasserqualität, -sicherheit und -technologie. Mit Hauptsitz in Karlsruhe sowie einer Außenstelle in Dresden gehört das TZW zu den bedeutendsten Kompetenzzentren für die gesamte Wasserwirtschaft im deutschsprachigen Raum. Es ist Teil des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs (DVGW) und beschäftigt rund 200 Mitarbeitende in interdisziplinären Teams aus Naturwissenschaft, Technik und Ingenieurwesen.
Das TZW ist auf die Entwicklung innovativer Lösungen rund um den Wasserkreislauf spezialisiert – vom Schutz der Wasserressourcen über Trinkwasseraufbereitung und ‑verteilung bis hin zur Rückführung in den natürlichen Kreislauf. Pro Jahr werden rund 50 anwendungsorientierte Forschungsprojekte durchgeführt.
Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen:
- Rohwasser- und Ressourcenschutz
- Mikrobiologie, Umwelt- und Spurenstoffanalytik
- Aufbereitungstechnologien (inkl. innovativer UV-/Membranverfahren)
- Digitalisierung und Netzmanagement
- Risikobewertung, Hygienestandards und Abwasserwiederverwendung
Darüber hinaus bietet das TZW praxisnahe Beratung für Wasserversorger, Behörden und Unternehmen – von der Konzeption technischer Maßnahmen über die Bewertung gesetzlicher Anforderungen bis zur Integration digitaler Lösungen. Als Mittler zwischen Forschung, Regelsetzung und Anwendung wirkt das TZW auch in zahlreichen Normungs- und Fachgremien (DIN, CEN, DVGW) mit und ist aktiv in internationalen Netzwerken wie GWRC, IWA, WaterEurope und EurEau.
