Möglichkeiten und Grenzen des leitungsgebundenen Fernwassertransports

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1 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Möglichkeiten und Grenzen des leitungsgebundenen Fernwassertransports Im Zusammenhang mit dem Strukturwandel in der Wasserversorgung werden die Möglichkeiten des Fernwassertransports diskutiert. Welche Fernwassersysteme gibt es in Deutschland? Was können sie leisten? Nimmt ihr Anteil zu Lasten der ortsnahen Gewinnung künftig zu? Ist es möglich mit einem überörtlichen Verbund den Wettbewerb im Markt zu fördern? Dr. Matthias Weiß, Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung (BWV), Stuttgart Fernwasserversorgungssysteme dienen dem Ausgleich zwischen wasserreichen Überschussgebieten und wasserarmen Bedarfsgebieten. Der Transport des lebenswichtigen Gutes Wasser kann grundsätzlich auf zwei Arten geschehen: 1. Rohwassertransport: Aufbereitung am Verbrauchsschwerpunkt (z. B. in Kalifornien über eine Strecke von bis zu 700 km) 2. Trinkwassertransport: Aufbereitung unmittelbar nach der Gewinnung (alle deutschen Systeme) Ein Rohwassertransport ist qualitativ unproblematisch. Weit schwieriger ist der Transport von Trinkwasser, da hierbei dessen besonderen Eigenschaften bewahrt bleiben müssen: Trinkwasser ist ein Lebensmittel mit hohen Qualitätsanforderungen. Trinkwasser besitzt als Lebensmittel nur eine begrenzte Haltbarkeit. Trinkwassertransporte sind weitgehend richtungsgebunden; eine Umkehr von Transportrichtungen ist wegen der Mobilisierung unvermeidbarer Ablagerungen nicht beliebig möglich. Trinkwässer sind unterschiedlich: Je nach Herkunft ergeben sich unterschiedliche Zusammensetzungen und Eigenschaften, die einer uneingeschränkten Mischung entgegenstehen.

2 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Generell ist zu berücksichtigen, dass Wasser eine hohe spezifische Masse besitzt und beim Transport hohe Energieverluste erzeugt. Ein wirtschaftlicher Transport über große Entfernungen ist begrenzt. Mit diesen Punkten dokumentieren sich auch wesentliche Unterschiede zu anderen leitungsgebundenen Medien. Zudem erfordern Fernwasserversorgungen einen sehr hohen Kapitaleinsatz für die aufwendigen Infrastrukturanlagen. Fernwasserversorgungssysteme in Deutschland Nur 4 % Prozent des natürlichen Wasserdargebotes von ca. 164 Mrd. Kubikmeter jährlich werden für die öffentliche Trinkwasserversorgung in Deutschland genutzt. Wenn dennoch in diesem wasserreichen Land Fernwasserversorgungen aufgebaut wurden, so hat dies folgende regional bedingte Ursachen: zu geringes Speichervermögen des Untergrundes örtliche Grundwässer mit zu hohen Härtegraden oder Salzgehalten ungünstige klimatische Verhältnisse ein großer Trinkwasserbedarf in Ballungsräumen großräumige Gewässerbelastungen, z. B. Nitrat, Pestizide Etwa 30 überregionale Fernwasserversorgungssysteme werden in Deutschland betrieben. Hinsichtlich ihrer Rechtsform dominieren öffentlich-rechtliche Zweckverbände. Bei privater Rechtsform überwiegen öffentlich-rechtliche Mehrheitseigner.

3 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Bild 1: Fernwasserversorgungssysteme in Deutschland Wasserdargebot und Wasserqualität im Gewinnungsgebiet Die Bewilligung einer Wasserentnahme für eine Fernversorgung muss als wichtiger Bestandteil in die gesamte Wasserwirtschaft einer Region integriert werden. Eine Übernutzung der Ressourcen muss dabei vermieden sowie wasserwirtschaftlich und ökologisch akzeptable Grenzen eingehalten werden. Dies ist z. B. bei der Bodensee- Wasserversorgung mit jährlichen Entnahmen von bis zu 140 Mio. m³, die jedoch nur etwa 1,3 % des jährlichen Bodenseedurchflusses entsprechen, gegeben. Akzeptanzprobleme sind generell in den Gewinnungsgebieten vorhanden, da vielfältige Nutzungsansprüche (Siedlungsdruck, Freizeitnutzung, Umwelt etc.) miteinander konkurrieren. Der Gesetzgeber schreibt daher sehr umfangreiche Genehmigungsverfahren vor (Wasserrechtsrahmenrichtlinie der EG, Wassergesetze Bund/Länder, Umweltgesetzgebung etc.). Beim Betrieb ist eine offene Informationspolitik notwendig.

4 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Da Fernwasser auch zur Qualitätsverbesserung örtlicher Vorkommen genutzt werden kann, sollte die Qualität des zu gewinnenden Wassers so gut sein, dass lange Transportwege auch aus dieser Sicht gerechtfertigt sind. Im Falle des Bodensees ist dies z. B. mit einer Gesamtwasserhärte in der vorteilhaften Härtestufe II und mit einem sehr geringen Nitratgehalt von 4,5 mg/l (Grenzwert 50 mg/l) bestens gegeben. Eine leistungsfähige Aufbereitung des Rohwassers zu hygienisch einwandfreiem und mikrobiologisch stabilem Trinkwasser ( Verweilzeiten, Haltbarkeit) ist i. d. R. unabdingbar. Dabei gilt es, das sogenannte Multibarrieren-Prinzip zu beachten: Vorsorgender Gewässerschutz Bevorzugte Gewinnung aus gut geschützten Wasservorkommen, Der Einsatz einer effizienten Aufbereitung, deren Aufbereitungsstufen sich gegenseitig in Notsituationen ersetzen können (verfahrenstechnisches Multibarrieren-System). Eine abschließende Desinfektionsstufe ist für eine Fernwasserversorgung dennoch notwendig. Eine regelmäßige Überwachung des Trinkwassers in hygienisch-mikrobiologischer und physikalisch-chemischer Hinsicht. Fernwassertransport Die Fernwasserversorgungsunternehmen betreiben überwiegend die Wassergewinnung und Aufbereitung sowie das meist großkalibrige Wassertransportsystem (Tabelle 1) bis zu den örtlichen verantwortlichen Versorgungsunternehmen. Im Falle der Bodensee-Wasserversorgung werden über ein knapp km langes Leitungssystem 176 Verbandsmitglieder mit Trinkwasser über ca. 420 Übergabestellen beliefert.

5 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Tabelle 1: Betriebliche Aspekte beim Fernwassertransport Bedarfsplanung / Vertragsgestaltung Aufgrund der hohen Investitionskosten sind kalkulierbare Wasserbedarfszahlen für Grundlast bzw. Spitzenlast unabdingbar. Vorhaltung von Drucksteigerungspumpwerken für den Spitzenbedarf Die Preisgestaltung variiert heute vom Kostendeckungsprinzip bis zu frei ausgehandelten Lieferverträgen. Leitungssystem Große Leitungsdurchmesser sind vorherrschend; eine Minimierung aus Investitions- und Qualitätsgründen (Verweilzeit) ist notwendig. Verästelungsstruktur und damit richtungsgebunden. Versorgungssicherheit Mehrfachvorhaltung wichtiger Anlagen Ausreichend dimensionierte Betriebsbehälter ständige Betriebsüberwachung über Fernwirk- und Leitsysteme zustandsorientierte Instandhaltung spezifische Ausbildung der Mitarbeiter Erhaltung der Wasserqualität regelmäßige Qualitätsüberprüfungen im System laufende Pflege- und Unterhaltungsmaßnahmen des Leitungssystems wenn notwendig, Desinfektion auf dem Transport Energieaufwand je nach Versorgungsstruktur: Versorgung aus Talsperren: gering bis Energieüberschuss Oberflächen- und Grundwassergewinnung: hoch Topografie des Versorgungssystems hat einen entscheidenden Einfluss auf die Notwendigkeit von Pumpwerken Die längste Transportstrecke der BWV beträgt ca. 270 km. Die Verweilzeit beträgt rund sieben Tage. Danach erfolgt ein Weitertransport durch den Zweckverband Wasserversorgung Nord-Ost-Württemberg (NOW, Bild 2). Qualitativ ist eine derartige Distanz beherrschbar. Bild 2: Fernwasserversorgungen in Baden-Württemberg

6 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Mit der klaren Vorgabe langfristiger Lieferkontingente (BWV ca. 95 % der Entnahmebewilligung) kann die Transportkapazität der Systeme optimal ausgelegt werden. Ein möglichst kontinuierlicher Mengentransport ist aus qualitativer Sicht anzustreben. Unter diesen Voraussetzungen kann Trinkwasser über große Strecken ohne Qualitätsverlust transportiert werden. Eine generelle Limitierung der Transportstrecken kann nicht angegeben werden. Verbundvorteile Aufgrund der natürlichen Gegebenheiten sind häufig ortsnahe Grundwässer von deutlich anderer Beschaffenheit als z.b. das Bodenseewasser (z.b. Härteunterschiede). Überall dort, wo eine gemeinsame Verteilung mit Fernwasser an die Endkunden erfolgen soll, müssen die Mischungsregeln (Tabelle 2) eingehalten, die technischen Voraussetzungen geschaffen und qualitative Kontrollen regelmäßig durchgeführt werden. Tabelle 2: Anforderungen bei der Mischung von Wässern Regel Einhaltung der Regeln der Mischbarkeit zweier Wässer unterschiedlicher Beschaffenheit Einhaltung eines konstanten Mischungsverhältnisses Vermeidung der häufigen Umkehr der Fließrichtungen und von Wechselzonen Bemerkung Entwurf DVGW-Arbeitsblatt W 216 ph-wert-regelung nach TrinkwV Korrosionsempfindlichkeit Ansonsten: Störung von Deckschichten und von Biofilmen in den Rohren Korrosionsprobleme Hygienische Probleme Trübungen PAK-Probleme Durch den Verbund ortsnaher Gewinnungen mit Fernwasser ist ein Optimum an Versorgungssicherheit gegeben. Sie ergänzen sich sinnvoll. Bei Qualitätsproblemen kann qualitativ hochwertiges Fernwasser die Nutzung des ortsnahen Wassers überhaupt weiterhin möglich machen. Als Alternative bleibt jedoch unbenommen, das örtliche Wasser aufzubereiten, neue Quellen zu erschließen oder einen ortsnahen Verbund anzustreben.

7 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Die Netzkarte der Fernwasserversorger in Baden-Württemberg (Bild 2) darf jedoch nicht zur Annahme verleiten, dass hier im wettbewerblichen Sinne sehr variabel Wassermengenkontingente verschoben werden können. Die jeweiligen Transportkapazitäten und Verteilbereiche sind aus technischen, qualitativen wie wirtschaftlichen Gründen klar abgegrenzt. Wirtschaftliche Alternativen in den Verbundsystemen (z.b. Wasserbezug von zwei Vorlieferanten) sind im Rahmen der Kontingente vorhanden und werden in der Praxis genutzt. Waskannsichändern? Verbund der Fernwassersysteme Im Gegensatz zu Strom und Gas gibt es bei Fernwasserversorgungen nur Insellösungen. Ein genereller Verbund bedarf enormer Investitionen und ist unwirtschaftlich. Erschwerend kommt hinzu, dass die Transportkapazitäten zu den Rändern der Systeme hin abnehmen. Freie Durchleitungen Der Zugang zu fremden Netzen wird im Zusammenhang mit der Aufhebung geschlossener Versorgungsgebiete auch in der Wasserversorgung diskutiert. Schon allein aufgrund der fehlenden infrastrukturellen Voraussetzungen kann dies kein wirkungsvolles Wettbewerbselement sein. Damit jedoch keine Zweifel entstehen: Durchleitungen werden dort, wo dies technisch und organisatorisch sinnvoll ist, heute schon praktiziert. Charakteristisch sind langfristiger Betrieb, Schaffung der technischen Voraussetzungen und langfristig gleichbleibende Qualität für die Kunden. Ein Recht auf einen freien Zugang zu fremden Versorgungssystemen bedarf dagegen sehr weitgehender Regelungen (Tabelle 3).

8 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Tabelle 3: Regelungsbedarf bei Durchleitungen Regel Probleme Vermeidung von Stagnationsbereichen Hygienische Probleme Ästhetische Probleme keine mikrobiologisch instabile Wässer mischen Zusätzliche Desinfektion Geruchsbelästigungen Qualitätsgarantien des durchzuleitenden Wassers Qualitätskontrollen Einhalten aller hydraulischen Randbedingungen Sicherstellung einer einwandfreien Trinkwasserqualität Produkthaftung Bemessungsgrenzen (Druck, Durchfluß) aller Bauteile beachten Nachweis durch Rohrnetzberechnungen Festlegung von Betriebsregeln Druck- und Durchflussbereiche; Schwankungsbreiten Festlegung von Zuständigkeiten und Verantwortlichkeiten Haftung bei Betriebsstörungen Die Mehrzahl der hieraus entstehenden Fragen ist nicht gelöst. Das Risiko hinsichtlich hygienischer Fragen kann bislang nicht abgeschätzt werden. Gerade bei der Durchleitung durch ein Fernwassernetz wäre die unbedingt notwendige Transportstabilität des Wassers nachhaltig gefährdet. In England wurden zur Gesamtproblematik zwar Regeln aufgestellt. Konkrete Anwendungsfälle sind bislang nicht bekannt. Für den Endkunden können sich deutliche Nachteile aufgrund schwankender oder sich ändernder Qualitäten ergeben. Die rechtlichen Ansprüche der Kunden sind ebenfalls nicht geklärt. Ungeklärt sind auch Produkthaftung und Überwachung. Aufgrund der Risiken für die Sicherheit der Versorgung und die damit verbundenen hygienischen Gefahren sollte man von derartigen Experimenten, nur um kurzfristige Wettbewerbsvorteile zu erreichen, absehen.

9 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Druck auf leistungsfähige Gewinnungsgebiete Es ist wasserwirtschaftlich nicht sinnvoll Deutschland langfristig zunehmend in Wasserverbrauchsgebiete und Wassergewinnungsgebiete aufzuteilen. Bei allem Bestreben, möglichst Kostenvorteile zu nutzen, dürfen die bestehenden Verhältnisse nicht nachteilig verändert werden. Insbesondere dürfen sich die genutzten Ressourcen qualitativ nicht verschlechtern, z. B. durch einen nachlassenden Gewässerschutz. Sechs Bundesländer haben vor diesem Hintergrund gesetzliche Regelungen erlassen, die der ortsnahen Wasserversorgung einen Vorrang einräumen. Nur in begründeten Fällen kann zusätzliches Fernwasser bezogen werden. Dies können quantitative und qualitative Defizite sein; finanzielle Gründe können grundsätzlich berücksichtigt werden. Im Rahmen der bestehenden Bewilligungen für Entnahmen der Fernwasserversorger gibt es jedoch einen gewissen Umfang an freien Kapazitäten. Auch werden die angemeldeten Kontingente der angeschlossenen Kommunen nicht immer voll ausgelastet. Hier sind im Bereich der leistungsfähigen Hauptleitungen Kapazitäten vorhanden. Diese können selbstverständlich für einen entsprechenden Bedarf genutzt werden. Technische, wirtschaftliche und rechtliche Aspekte müssen im Einzelfall abgewogen werden. Aktivitäten der Fernwasserversorgungsunternehmen Die Fernwasserversorger in Deutschland stellen ihre Leistungsfähigkeit mit großen, fachgerecht betriebenen Anlagen unter Beweis. Das Wissen und Know How wird verstärkt für ergänzende Dienstleistungen wie Beratungen, Betriebsführungen, Ingenieur- und Labordienstleistungen vorrangig durch die angeschlossenen Kommunen genutzt. Kooperationen in Auslandsprojekten gemeinsam mit weiteren Partnern bieten sich an.

10 Langfassung zu Artikel im UmweltMagazin Privatisierungs- und Liberalisierungseuphorien dürfen die bewährten Rahmenbedingungen nicht leichtfertig verändern. Ein Risiko für Gesundheit und Umwelt ist unbedingt zu vermeiden. Bild 3: BWV-Betriebsgelände Sipplinger Berg. Hier wird das Bodensee-Wasser aufbereitet, bevor es auf die lange Reise zum Verbraucher geht. Kontakt: Dr. Matthias Weiß Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung (BWV) Stuttgart Fax0711/ Mail Web