Durchflussmessung mit Ultraschallsensorik

Die NRM Netzdienste Rhein-Main GmbH als Tochtergesellschaft der Mainova AG haben den Auftrag, das Wasserversorgungsnetz der Stadt Frankfurt am Main fortlaufend zu optimieren und Wasserverluste zu minimieren. Hierfür werden bis Ende 2022 über 200 Messstellen an spezifischen Knotenpunkten des Netzes installiert. Die Messeinrichtungen verfügen über eine Ultraschall-Sensorik, mittels derer der Durchfluss und die Wassermenge gemessen werden. Durch die Ultraschalltechnik konnten die Sensoren verbaut werden, ohne die Trinkwasserrohre öffnen zu müssen. In Verbindung mit einem wasserdichten Datenlogger werden die gesammelten Messdaten verschlüsselt und über Mobilfunk an die Software-Plattform in der Cloud gesendet.

Über die webbasierte Plattform kann so mit jedem Endgerät auf die Visualisierung und die integrierte Datenarchivierung zugegriffen werden. Die einzelnen Messstellen, die Daten wie Status, Messwerte und Ereignisse erfassen, werden über eine interaktive Karte, das Dashboard, Berichte, eine Messstellen-Analyse und das Meldearchiv dargestellt. Damit wird von der Daten-Analyse über die Wartung bis hin zur Alarmierung bei Auffälligkeiten im Wassernetz alles in einer Software-Plattform abgebildet.

Zudem werden die Messstellen in Zonen eingeteilt, die Teile Frankfurts darstellen wie beispielsweise der Zuflussbezirk Seckbach-Süd/Ost. Um einen Verbrauch innerhalb des jeweiligen Bereichs zu messen, werden Durchflüsse, die in die Zone einfließen, mit den herausfließenden verrechnet. Damit kann zum einen das Trinkwasser bilanziert werden, zum anderen werden Auffälligkeiten und Leckagen aufgezeigt. Außerdem kann die abgerechnete Wassermenge mit der tatschlich geflossenen verglichen und damit die Netz-Effizienz als Kennzahl gebildet werden, wie im DVGW Arbeitsblatt W 392 ausführlich beschrieben.

Fließverhalten und Netzeffizienz prüfen und nachhaltig optimieren

Mit den Messungen an den Knotenpunkten kann die NRM somit weitere tiefgreifende Einsichten ins eigene Netz gewinnen. Durch den Vergleich mit der hydraulischen Berechnung, die der Netzplanung dienen, können so nicht nur undichte Rohre gefunden und in der Folge instandgesetzt werden, sondern auch das Fließverhalten und hiermit die Netzeffizienz überprüft und optimiert werden.
Dabei ist es nicht ungewöhnlich, gegenüber dem geplanten Fließverhalten zu geringe, oder sogar entgegengesetzte Durchflüsse zu entdecken, um dann mit einer Stilllegung des betreffenden Abschnittes das weitere Netz optimaler zu nutzen. Die zuständigen Fachkräfte für das Asset-Management und des Netzbetriebes bekommen so eine Unterstützung, die ihre tägliche Arbeit enorm erleichtert.

Die Ziele der ständigen Netzoptimierung sind hierbei eine ausreichende Fließgeschwindigkeit in den Rohrleitungen sicherzustellen, die Verweildauer des Wassers in den Rohrnetzen zu verringern, sowie die Genusstauglichkeit und Reinheit des Trinkwassers zu gewährleisten.

Trinkwasser und Kosten einsparen

Die Vorteile eines gezielten Monitorings und einer präzisen Durchflussüberwachung des Trinkwassernetzes von Städten wie Frankfurt am Main liegt klar auf der Hand. Die Betreiber erhalten erstmals auf allen Ebenen tiefgreifende Information und Erkenntnisse über ihr Trinkwassernetz. Damit können ganze Netzabschnitte gezielt optimiert werden und so wertvolles Trinkwasser eingespart werden. Mit Blick auf den Trinkwasserschutz und die Kosten-Einsparung stellen sie für die Zukunft des deutschen Wassermarktes eine zwingend erforderliche Lösung dar.

Das Beispiel Frankfurt am Main zeigt zum einen, dass die Digitalisierung der Wasserwirtschaft durch moderne Messtechnik und Cloud-Plattformen heute schon einen echten Mehrwert bringt. Darüber hinaus werden Betreiber zukünftig mit künstlicher Intelligenz, die auf dieser Plattform aufsetzt, noch besser unterstützt und das Auffinden von Leckagen wird vereinfacht.