Konzept für eine Energiegewinnung im Wasserverteilungsnetz durch intelligentes Druckmanagement

Hintergrund

Im öffentlichen Bereich zählt die Wasserversorgung zu den großen Verbrauchern elektrischer Energie. Gleichzeitig muss zur Druckbegrenzung in den Netzen auch ständig Energie „vernichtet“ werden, indem sie in nutzlose Schall- und Wärmeenergie umwandelt wird. Um den Druck im Wassernetz zu begrenzen und die Wasserleitungen
nicht übermäßig zu beanspruchen, werden in Wasserversorgungssystemen Druckminderventile (DMV) eingesetzt. Bei der klassischen Druckregelung mittels DMV wird Energie in Schall und Wärme umgewandelt, welche im Wasserverteilungsnetz nicht weiterverwendet werden können. Über das Forschungsprojekt EWID wurde ein Konzept entwickelt, um die „Energievernichtung“ (Fachausdruck: Energiedissipation) zu verringern.

Produktbeschreibung

Im Mittelpunkt des Konzeptes steht die Entwicklung eines neuartigen Systems, bestehend aus einer rückwärts laufenden Pumpe als Turbine (PaT) in Verbindung mit einem intelligenten Druckmanagement (iDm). Die PaT übernehmen die Aufgabe konventioneller Druckminderer im Wasserverteilungsnetz und erzeugen gleichzeitig elektrische Energie. Hierdurch wird die Energiebilanz in der Wasserversorgung verbessert und ein Beitrag zur Eigenenergieversorgung geleistet.

Darüber hinaus befasst sich das Konzept mit der Herausforderung, dass die Wasserabgabe über das Netz typischen saisonalen und tageszeitlichen Profilen folgt, die von momentanen Schwankungen überlagert werden. Hierdurch kommt es, besonders in den unteren Ebenen des Netzes in unmittelbarer Nähe der Verbraucher, zu ständigen Druckschwankungen. Eine „einfach“ in die Leitung eingebaute Turbine kann unter diesen Bedingungen nur einen Teil der Druckenergie in elektrische Energie umwandeln. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein System entworfen, welches sich intelligent und dynamisch der jeweiligen Situation anpasst.

Rahmenbedingungen

• Hohe Relevanz für Kommunen (Trinkwasserversorgung, Energieerzeugung, Ressourcen)
• Anwendungsbeispiele: Perlenbach bei Aachen und Ammersee bei München (Konzeption und Erprobung eines PaT-Prototypen unter Realbedingungen ist bereits erfolgt)
• Die entwickelten Systeme zur Energie(rück-) gewinnung mittels PaT sind unter entsprechenden Rahmenbedingungen technisch realisierbar und wirtschaftlich zu betreiben.

Nutzen für die kommunale Praxis

• Stromerzeugung / Energieeffizienz: Bedarfsorientierte Umwandlung der maximal möglichen abbaubaren Energie des Wassers in elektrische Energie
• Kosteneinsparung im Wasserverteilungsnetz: Reduktion des Versorgungsdrucks in Rohrleitungen zur Verringerung der Wasserverluste und des Materialstresses
  sowie Energiekosteneinsparung