BBU-Wasserrundbrief, 10. November, 2017

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Warum setzt sich „Wasser 4.0“
nur so schleppend durch?

Für Pascal Ahlvers gibt es auf diese Frage mindestens drei Antworten: Zum einem liege die harzige Implementierung von intelligenten Netzüberwachungstechnologien am Konservatismus der deutschen Wasserwerker. Auch die kleinparzellierte Struktur mit Tausenden von Wasserversorgern, Kanal- und Kläranlagenbetreibern stelle „ein großes Hindernis“ für den Durchbruch von Smart Water dar. Und dann liege es auch an den Herstellern der erforderlichen Hard- und Software. Die sei oft zu kompliziert, zu wenig sicher, zu wenig robust und damit zu wenig anwenderfreundlich, kritisiert der Autor in seinem Beitrag „Datenerfassung als grundlegen­der Bestandteil von Wasser 4.0“ in Automation-Blue 3/2017, S. 28 – 32.

Dabei würde „Wasser 4.0“ in Zeiten des zunehmenden Fachkräftemangels in der Siedlungswasserwirtschaft und des zunehmenden Kostendrucks aufgrund zurückgehender Wasserbedarfe erhebliche Vorteile für die Wasserver- und Abwasserentsorger bieten: Die Vernetzung von Maschinen, Prozessen, Betriebsmitteln und Softwaresystemen sowie eine Überwachung des gesamten Netzes in Echtzeit könne entscheidend dazu beitragen, „eine flexible, ressour­ceneffiziente und wettbewerbsfähige Wasserwirtschaft“ zu erreichen. Mit Sensoren im Netz und an den Pumpen könnten

„u.a. etwa Wasserverluste durch kaputte oder alternde Leitungen einfacher identifiziert, der Druck in den Leitungen optimiert und die Beschaffenheit des Wassers mittels verschiedener Parameter, die als Qualitätsindikatoren dienen, permanent überprüft werden“.

Wartungstrupps müssten dann nicht mehr auf Verdacht ausrücken, sondern nur noch dann, wenn sich tatsächlich eine Leckage oder ein Pumpendefekt anbahnen. Da zu überwachende Knotenpunkte im Netz oft weit weg von jedem Stromanschluss liegen würden, komme es darauf an, dass die dort angebrachten Sensoren die Batterien oder Akkus nur minimal belasten. So könne die Datenübertragung in die Zentrale stromsparend über die Nutzung von Low-Power-Wide-Area-Network (LPWAN)-Technologien erfolgen.

Weitere Auskunft zu intelligenten Sensoren, Netzüberwachungs- und Instandhaltungsstrategien gibt es bei Herrn Pascal Ahlvers Ayyeka Technologies Ltd.

pascal.ahlvers@ayyeka.com

Warum die Wasserwerker mit
der Digitalisierung fremdeln?

„Könnte die Altersstruktur derjenigen Personen, die Schlüsselrollen in Unternehmen spielen, eine Erklärung für den hohen Anteil der Digitalisierungsskeptiker liefern?“,

fragen Manuela Wimmer & Mario Hübner in ihrem Aufsatz „Smarte digitale Transformation in der Wasserwirtschaft“. In der wasserwirtschaftwassertechnik 10/2017, S. 40-45, gehen die Autoren davon aus, dass die Digitalisierung in Wasser- und Abwasserbetrieben „ein hohes Optimierungspotenzial“ aufweisen würde.

„Dennoch gibt es nach wie vor einen bedeutenden Anteil an Unternehmen, für die die Digitalisierung keine Rolle zu spielen scheint.“

Diese Skepsis ist für die Autoren wenig nachvollziehbar. Dass man mit der Digitalisierung Geld und Energie sparen kann, versuchen die Autoren am Beispiel von Unterwasserpumpen in den Tiefbrunnen eines Wasserversorgungsverbandes zu illustrieren. In den Tiefbrunnen wurden bisher in der Regel Asynchronmontoren eingesetzt. Im herkömmlichen Asynchronmotor wird das Magnetfeld im Rotor durch einen Stromdurchfluss aufgebaut. Und Strom, der durch eine Spule fließt, produziert unnütze Abwärme.

„Die Motortemperatur bestimmt wesentlich die Zuverlässigkeit des Antriebs. Höhere Temperaturen greifen Lager, Dichtungen und die Motorwicklung an.“

Die unnütz produzierte Wärme führt aber darüber hinaus zu Rotorverlusten. Und die machen etwa 30 Prozent der Gesamtmotorverluste aus. Da die Synchronmotoren im Gegensatz zu den herkömmlichen Induktionsmotoren mit Permanentmagneten (PM) im Rotor arbeiten, „lassen sich die Rotorverluste fast vollständig eliminieren“. Allerdings benötigen die PM-Motoren einen Frequenzumrichter, „da sie nicht selbstständig am Drehstromnetz anlaufen können“. [In dem Aufsatz wird nicht die Herkunft der seltenen Erden erwähnt, die man für Herstellung der Permanentmagnete benötigt. Seltene Erden kommen zu einem Großteil aus China und werden dort zu Bedingungen gefördert, die in Deutschland eher nicht zulässig wären.]

Trotz der „verhältnismäßig teuren“ Permanentmagneten würden sich die Synchronmotoren nach spätestens drei Jahren amortisieren. Da sie ohnehin mit Frequenzumformern zur Drehzahlregelung und mit elektrischen Filtern betrieben werden müssen, könnten die neuen Pumpen so eingestellt werden, dass sie nahe dem optimalen Betriebspunkt laufen. Der Gesamtwirkungsgrad der Pumpen habe sich in dem konkreten Fallbeispiel um drei Prozent steigern lassen. Die Digitalisierung helfe dabei, die Pumpen „immer länger in einem besseren Wirkungsgrad laufen zu lassen“. Damit diese Effizienzsteigerungspotenziale auch tatsächlich ausgeschöpft werden, bedürfe es „zuallererst einer Veränderung der Unternehmenskultur“. Wer mehr über die Vorteile der Digitalisierung im Wasserwerk wissen will, kann sich wenden an

Frau Prof. Dr. Manuela Wimmer
Institut für Wasser- und Energiemanagement der Hochschule Hof

manuela.wimmer@hof-university.de

 

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Der BBU-WASSER-RUNDBRIEF berichtet regelmäßig über die Angriffe auf die kommunale Daseinsvorsorge. Interessierte können kostenlose Ansichtsexemplare anfordern.