Rohre gegen den Wasserstress

Überschwemmungen und Dürre bedrohen immer häufiger die Existenz von Mensch und Umwelt. Verheerende Wetterextreme werden bedingt durch den Klimawandel weiter zunehmen. Um sie besser handhaben zu können, sind Abwässer und zunehmendes Regenwasser in Kanalisationen und Klärwerken bestmöglich zu regeln. Außerdem ist Trinkwasser noch effizienter zum Verbraucher zu befördern. Aufgaben, die nur mit geeigneten Rohren möglich sind, die idealerweise Teil von digitalisierten und damit intelligenten Leitungsnetzen sind – und damit als „smarte“ Rohre zur Linderung des Wasserstresses beitragen.

Rohre eines Wasserleitungsnetzes sind Lebensadern für Haushalte und Wirtschaft. Um Störungen zu vermeiden und die Effizienz zu erhöhen, wird die Wasser- und Abwasserwirtschaft zunehmend digitalisiert. „Digitale Lösungen können zu Einsparungen und Optimierungen“ führen, erläutert German Water Partnership (GWP), ein Netzwerk der deutschen Wasserwirtschaft. Durch die Vernetzung von Prozess- und Planungsdaten lasse sich die gesamte technische sowie organisatorische Prozess-/Wertschöpfungskette einer Wasserinfrastruktur in digitalen Modellen von Bauwerken und Anlagen abbilden.

Rohrbrüche vorzeitig erkennen
Ergebnis dieser Verknüpfung sei, so GWP, der digitale Zwilling. Dabei handelt es sich um ein datenbasiertes Anlagenmodell, „das alle Planungs- und Betriebsdaten einer Anlage über den gesamten Anlagenlebenszyklus bündelt, die Pflege dieser Informationen aktiv unterstützt und eine kontinuierliche Optimierung von Planung, Betrieb und Instandhaltung ermöglicht“. Mit dem digitalen Zwilling auf Anlagenebene seien beste Voraussetzungen für die Modellierung und Simulation von Prozessen gegeben. „Das kann beispielsweise die intelligente Verknüpfung von Daten aus dem Kanalnetz und von Wettermessstationen sein, um verbesserte Entscheidungsgrundlagen bei Starkregenereignissen zu gewährleisten.“ 

Um Energiekosten zu optimieren, können Anlagenbetreiber mit digitalen Werkzeugen Pumpenfahrpläne optimieren, Leckagen oder Rohrbrüche vorzeitig erkennen oder rechtzeitig vermeiden. GWP: „Die so gewonnenen aktuellen und dynamischen Informationen zum Anlagenzustand helfen, die Effizienz im Anlagenbetrieb zu steigern.“ Neben einer effizienten Abwasserbehandlung werde auch die kommunale Sicherheit erhöht. Dank Wasser 4.0.   

Daten von Sensorik an Rohren für Wasser 4.0
Wasser 4.0 benötigt Quellen, aus denen Daten sprudeln. Daher werden beispielsweise Rohre des Leitungsnetzes und Behälter mit Sensorik ausgestattet, deren Daten gesamtheitlich erfasst und ausgewertet werden. „Daraus ergeben sich verschiedene datengetriebene Anwendungen, die auf eine Verbesserung des Systemverständnisses und der Systemüberwachung sowie auf Kontrolle abzielen“, erläutert ein beim Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) erschienener Fachbeitrag der Gelsenwasser AG. Ein wesentliches Merkmal dabei ist, dass alles „online“, also in Echtzeit geschieht.

Der Bedarf an einer Digitalisierungsstrategie für Rohrleitungssysteme zum Transport von Wasser und Abwasser ist groß. Aber eine solche Strategie ist nur dann brauchbar, wenn es auch die verwendeten Rohre sind. Daher werden beispielsweise Trinkwasserleitungen aus geeigneten, widerstandsfähigen Materialien gefertigt. So gewährleisten Kupfer, Edelstahl und bestimmte Kunststoffe eine Korrosionsbeständigkeit, um eine Gesundheitsschädlichkeit auszuschließen. Die Leitungen müssen Temperaturen und Drücken widerstehen sowie eine geringe Porosität aufweisen.

Kanalschäden können zu Verunreinigungen führen
Es besteht Handlungsbedarf, denn manches Abwassernetz ist veraltet oder nicht ausreichend dimensioniert. Schäden können dazu führen, dass Abwasser aus den Kanälen austritt „und in den Boden und das Grundwasser sickert und hier zu Verunreinigungen führt. In anderen Fällen können undichte Kanäle dazu führen, dass anstehendes Grundwasser in die Kanalisation eintritt (Fremdwasser) und so das gesamte Entwässerungssystem unnötig belastet“, berichtet das Umweltministerium von Nordrhein-Westfalen. Das könne auch dazu führen, dass ein dem Stand der Technik entsprechender Betrieb der Kläranlage nicht gewährleistet werden könne und dass vermehrt belastetes Abwasser in die Gewässer eingeleitet werden müsste. 

In einigen Ländern besteht ein enormes Abwasserproblem. Beispiel Saudi-Arabien, wo ein großer Teil des Abwassers ungeklärt und nur ein kleiner Teil des aufbereiteten Abwassers wiederverwendet wird. Noch 2021 wurden schätzungsweise nur 60 Prozent des Abwassers in Kläranlagen aufbereitet, berichtet Germany Trade and Invest (GTAI). Der Anteil soll bis 2030 auf 95 bis 100 Prozent erhöht werden. Ein hohes Investitionspotenzial für die Rohrbranche.

Milliarden für das amerikanische Wassernetz
Unter mangelnder Effizienz bei Kläranlagen und Kanalisationen leidet Griechenland. Um das Abwasser besser zu reinigen, sollen laut GTAI landesweit Kläranlagen und Kanalisationen errichtet und modernisiert werden. In Griechenland stehe in den nächsten Jahren fast 1 Milliarde Euro für Bau und Modernisierung von Abwasserbehandlungsanlagen zur Verfügung. Bis 2025 fließen bereits knapp 300 Millionen Euro in landesweite Abwasserprojekte.   

Einen hohen Handlungsbedarf hat laut GTAI die US-Wasserversorgung. „Staatliche Programme pumpen Milliarden ins marode amerikanische Wassernetz. Vor allem Leitungen aus Blei müssen ausgetauscht werden.“ Ein Umstand, der unter anderem der Rohrbranche große Chancen bietet. Im Rahmen des „Infrastructure Development and Jobs Act“ stellt die US-Regierung rund 50 Milliarden US-Dollar für die Modernisierung und den Ausbau des Wassersektors zur Verfügung. Das Geld soll dabei mehrheitlich (35 Milliarden US-Dollar) in die Frischwasserversorgung fließen, die Abwasserbehandlung erhält 12 Milliarden US-Dollar. Der Bedarf ist allerdings noch größer: Die US-Umweltschutzbehörde EPA kommt in ihrem Bericht des vergangenen Jahres zu dem Schluss, „dass allein zur Sicherung der Trinkwasserversorgung zwischen 2021 und 2040 rund 625 Milliarden US-Dollar benötigt werden“, berichtet GTAI. Rechne man Bereiche wie Abwasserentsorgung und Hochwasserschutz hinzu, ergebe sich vermutlich eine Summe von etwa 1 Billion US-Dollar.

Weltlage beim Wasser spitzt sich zu 
Weltweit betrachtet, sind die Wasserversorgungsprobleme um ein Vielfaches größer. 2,2 Milliarden Menschen haben laut dem UN-Weltwasserbericht 2024 keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Noch prekärer ist die Situation bei der Sanitärversorgung: 3,5 Milliarden Menschen müssen ohne eine Grundversorgung auskommen. Die Lage verschlechtert sich vor allem in Städten. Und das vor dem Hintergrund, dass das „Bevölkerungswachstum, sozioökonomische Entwicklungen und veränderte Konsumgewohnheiten den Wasserverbrauch jährlich um ein Prozent steigen“ lassen, betont die UNESCO. Die Lage spitzt sich also zu. Investitionen in Rohre als Teil von smarten Leitungsnetzen könnten – und werden – zur Linderung der dramatischen Lage beitragen.

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