Trinkwasserzwischenspeicherung
Speichersysteme im Trinkwassernetz
Ein zentrales Ergebnis aus der vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsphase war es, die Einsatzmöglichkeiten und Wirkungen von dezentralen Trinkwasser Speichersystemen weiter zu erforschen. Ziel dieses Teilprojektes ist in der aktuellen Umsetzungs- und Verstetigungsphase, den Bau und Betrieb von dezentralen Trinkwasser-Zwischenspeichern praktisch zu erproben und Daten zur Technik und Wirtschaftlichkeit zu generieren.
Modulare Speicherlösung
Die Speicherbehälter für den ersten Standort, ein Gebäude der öffentlichen Verwaltung in Herzberg, sind eine Eigenentwicklung, in der Größe auf den Anwendungsfall zugeschnitten und aus hygienisch unbedenklichem Edelstahl gebaut. Insgesamt vier Speicherbehälter mit jeweils 0,75 m³ Fassungsvermögen entstehen in der ersten Ausbauphase und ergeben zusammen mit einer Druckerhöhungsstation die fertige Anlage. Nach einem Testbetrieb in der Versuchshalle wurde die Anlage nach Herzberg transportiert und an dem künftigen Einsatzort wieder montiert. Im Rahmen des Mess- und Versuchsbetriebs werden die Auswirkungen unterschiedlichen Nutzerverhaltens und verschiedene netzdienliche Befüllungsstrategien hinsichtlich ihrer Wirkung auf die trinkwassernetzseitige Lastreduzierung erprobt. Parallel wird permanent die Mikrobiologie der Anlage vom Projektpartner TZW analysiert und überwacht.
Flexibilität und Versorgungssicherheit
Die Anlage ist für einen vollständigen Ausgleich der Schwankungen der Trinkwassernachfrage konzipiert. Derartige Anlagen sollen künftig bei Verbrauchern mit hohen Spitzennachfragen eingesetzt werden, um das Leitungsnetz und das Wasserwerk zu entlasten. Damit analysiert das Forscherteam der BTU die technischen und ökonomischen Parameter und bilanziert abschließend die Wirkungen auf die Versorgungssicherheit bzw. Resilienz bezüglich zukünftiger Herausforderungen des Klimawandels.
Hygienische Aspekte der Trinkwasser-Zwischenspeicherung
Speicherung von Trinkwasser ist aus technischer und hygienischer Sicht ein komplexes Thema. Den oben beschriebenen Potentialen steht die hygienische Sicherheit der Anlagen und der angeschlossenen Trinkwasserinstallationen gegenüber, welche durch strenge Vorgaben in der Trinkwasserverordnung definiert und unter allen Umständen zum Schutz der Verbraucher einzuhalten ist. Trinkwasserinstallationen stellen aufgrund des ungünstigeren Oberflächen-/Volumen-Verhältnisses, der erhöhten Temperaturen sowie der größeren Materialheterogenität generell den vulnerabelsten Teil in der Trinkwasserverteilungskette dar.
Absicherung von Risiken
Durch die dezentrale Speicherung werden nun die Stagnationszeiten des Trinkwassers in diesem Umfeld erhöht, was zur Entwicklung unerwünschter Mikroorganismen wie z.B. Legionellen führen kann. Weitere abzusichernde Risiken betreffen die generelle Dichtheit der Behälter z.B. gegen das Eindringen von wirbellosen Tieren oder die Ablagerungsbildung im Behälter durch Partikel, die nicht vom Hauswasserfilter zurückgehalten werden.
Begleitung mit hygienischer Expertise
Aus diesen Gründen ist die engmaschige hygienische Überwachung solcher Anlagen von grundsätzlicher Bedeutung. Hierzu nimmt das TZW im Laufe des gesamten Pilotierungsprozesses, von der Planung über den Bau bis hin zur eigentlichen Testphase der Speicherbehälter, Proben und analysiert diese in seinem akkreditierten Trinkwasserlabor.
Mikrobiologisches Monitoring der Speicher
Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Reduktion von materialbürtigen Nährstoffen, um die Entwicklung von Biofilmen auf das nötige Maß zu reduzieren. In der eigentlichen Testphase erfolgen abgestimmte mikrobiologische Untersuchungsprogramme, um die hygienische Sicherheit der Verbraucher zu gewährleisten und umfassende mikrobiologische Daten zu den verschiedenen Betriebsmodi zu erheben. Ziel ist es, Vor- und Nachteilen der Technologie im Betrieb zu evaluieren und neben den technischen und hygienischen Ergebnissen auch erste Daten zur Wirtschaftlichkeit des Betriebs solcher Anlagen zu generieren.
Modellierung und Hochskalieren der Wirkungen für den Gesamtnetzbetrieb
Im Rahmen von Flexitility wird die potenzielle Wirkung der Zwischenspeicher auf den Gesamtnetzbetrieb modelliert und es wird geprüft, ob damit eine Erhöhung der Versorgungssicherheit mit Trinkwasser erreicht werden kann. Dabei werden Veränderungen des Wasserbedarfs durch klimatische und sozioökonomische Faktoren berücksichtigt.
Nutzen-Quantifizierung mittels hydraulischer Modellierung
Mit einem auf einem realen Leitungsnetz basierenden hydraulischen Modell wird zuerst der Istzustand abgebildet. Danach werden die installierten dezentralen Zwischenspeicher in das hydraulische Modell übernommen, wodurch die Auswirkung ihrer Pufferkapazitäten auf die Wasserversorgung quantifiziert werden kann. Dies wird sowohl für den aktuellen Wasserbedarf, als auch für den auf den Zukunftsszenarien basierenden Wasserbedarf erfolgen. Die Anzahl der Speicher, deren Verteilung im Netz und das Betriebsregime werden dazu variiert.
Durch den Vergleich der verschiedenen mit dem hydraulischen Modell simulierten Netzzustände ist abschließend eine Bewertung der Potentiale von dezentralen Zwischenspeichern für die Erhöhung der Versorgungssicherheit und Klimaresilienz möglich.