Vorstellung ausgewählter Zwischenergebnisse

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1 Vorstellung ausgewählter Zwischenergebnisse INIS Statuskonferenz, 20. Januar 2015 Harald Hiessl (Fraunhofer ISI, Karlsruhe) H a r a l d H i e s s l ( F r a u n h o f e r I S I, K a r l s r u h e )

2 Zielsetzung 1. Erarbeitung integrierter Konzepte zur Weiterentwicklung von Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungssystemen unter Berücksichtigung sich ändernder Randbedingungen 2. Entwicklung und Integration notwendiger technischer Teilkomponenten 3. Erarbeitung der für die Umsetzung erforderlichen Planungs- und Bewertungsinstrumente 4. Entwicklung eines Planspiels (Serious Game) um die komplexen Systeme für Entscheider zugänglich zu machen 5. Umsetzung und Verifizierung der Ergebnisse für drei Modellgebiete (Lünen, Wohlsborn, Westerholt) anhand konkreter Planungsvarianten 6. Identifizierung von Treibern und Hemmnissen sowie erforderlicher institutioneller Rahmenbedingungen 2

3 Projektstruktur AP 8 Forschungskoordination AP 1 Bestandsaufnahme Modellgebiete AP 2 Randbedingungen und Planungsgrundlagen AP 5 Bewertungsverfahren AP 7 Institutioneller Rahmen, Übertragbarkeit AP 3 Innovationen und Konzepte AP 4 Entwicklung PUS und Planspiel AP 6 Systeminnovation- Demonstration 3SConsult Ergebnisse: Angepasste Technologien + Konzepte mit Demonstratoren + Planungsunterstützungssystem + Serious Game + Bewertungsverfahren 3

4 Rückblick AP Kick Offs Integrations- Workshop 1 Projektworkshops: Konzepte f. Modellgebiete Integrations- Workshop 2 INIS Status- Seminar Projekt Kick-Off Karlsruhe Zwischenberichte Wohlsborn: Kandidat für IBA Laufzeit: 06/2013 bis 05/ erfüllte Meilensteine Teilnahme an zahlreichen Konferenzen und INIS-AGs Bislang mehr als 30 Veröffentlichungen Lünen: geplanter LOI Westerholt: Architektur- Wettbewerb 4

5 Infrastruktursystem -Komponenten Behandlung / Bereitstellung Nutzung Behandlung Output Fit-For-Purpose Aufbereitung Niederschlag Grauwasserbehandlung mit Wärmerückgewinnung behandeltes Grauwasser (Brauch-)Wasser Bewässerung Löschwasser Konzentrat Trinkwasser Grauwasser Schwarzwasser ggf. mit Bioabfällen Teilströme aus Industrie & Gewerbe Wärme Strom Anaerobe Schwarzwasser Behandlung mit P-/N- Recycling Reststoffe aus Landwirtschaft MAP Restabwasser aus Schwarzwaserbehandlung 5

6 Konzept i.wet * Wasser-Recycling aus Regenwasser und Grauwasser: Technische Aufbereitung als Brauchwasser für Toilette, Waschmasch. etc: Bedarfsabhängiges Verschneiden zur Optimierung der Qualität des Brauchwassers, des Energieaufwandes und der Verfügbarkeit Wärme Recycling aus Grauwasser: Wärmetauscher, ggf. Wärmepumpe, Wärmespeicher zur Vorerwärmung von Trinkwasser bei Warmwasserbereitung Energie-Allee - Biologische Aufbereitung (1): Wiederverwendung von Nährstoffen und Wasser (z.b. für Gartenbewässerung, Kanalspülung) integriert mit Bioenergiegewinnung und Landschaftsgestaltung zusätzliche Retention/Speicherung Grauwassergarten - Biologische Aufbereitung (2): Ästhetische Landschaftsgestaltung, keine Bioenergiegewinnung, geringere Flächenbedarfe für Nährstoffwiederverwertung und Wasser-Speicherung * innovative Water Energy Twister by Fraunhofer ISI 6

7 Stand Modellgebiete Wohlsborn Ländlicher Raum: Kanäle z.t. sanierungsbedürftig, hoher Fremdwasseranteil, z.t. Teilortskanäle ohne Anschluss an KA. Nutzung von Synergien mit Landwirtschaft: IBA-Kandidat Lünen Städtischer Raum: EW (seit 10 Jahren rückgängige Bevölkerungszahlen), viele räumlich getrennte Kanalisations-Teilnetze, z.t. überschwemmungs- /überflutungsgefährdet. Letter of Intent von Entwässerungsbetriebe, Wohnungsbaugesellschaft und Stadt i.v. zur Integration der TWIST Konzepte in Sanierungs- und Renovierungsplanung. Westerholt Ehemaliges Zechengelände (Bsp. f. Erschließungsflächen in angrenzender Wohnbebauung): kein Anschluss im Freispiegel an angrenzende Siedlungsentwässerung möglich. Enge Begleitung des Architekturwettbewerbs. 7

8 Lünen Quartierstransformationen i.wet für Grauwasser und Regenwasser Deutliche Reduzierung der Trinkwasser-, Schmutzwasser- und Niederschlagswassermenge (Brauchwasser zur Schwallspülung) Biologische Aufbereitung integriert mit Bioenergiegewinnung und Landschaftsgestaltung Sukzessive Einführung mit der Gebäudesanierung Restabwasser (Schwarz-/ schweres Grauwasser) In Vakuumkanalisation zur Kläranlage Direkte Nutzung als Co-Substrat höhere Gasausbeute Sukzessive Einführung mit der Kanalsanierung Flexibler Transitionspfad für urbane Gebiete anpassungsfähiges, energie- und ressourceneffizientes Wasserinfrastrukturkonzept 8

9 Software-Tools PUS: Detailplanung Planspiel: Entscheidungsvorbereitung Systemvisualisierung Benutzeroberfläche Datenaustausch TWIST- FluGGS: Web-GIS Datenhaltung Offene Standards TWIST-FluGGS: Daten der Modellgebiete integriert PUS: Technische Integration der Basis- Softwarepakete für Trink- und Abwasser Prototyp fertig gestellt Datenaustausch mit TWIST-FluGGS fertig gestellt und validiert Erste Komponenten innovativer technischer Infrastruktursysteme implementiert Planspiel (Serious Game): Prototyp fertig gestellt Datenaustausch mit TWIST-FluGGS fertig gestellt und validiert Benutzer-/Spieloberfläche realisiert Evaluierung begonnen 9 Fraunhofer ISI 2014

10 Bewertungsverfahren Herausforderungen Unterschiedliche Perspektiven (Akteure, Zeithorizonte, ), Bewertungskategorien und deren Abbildung (Methodik, Datenbedarf) Transparenz, Anwenderfreundlichkeit der Methode Prämissen bei der Entwicklung Einfach anwendbares, methodisch einwandfreies multikriterielles Bewertungsverfahren zur Bewertung der technischen Lösungen des AP 3 Berücksichtigung Dimensionen der Nachhaltigkeit und übergreifender Bewertungsaspekte (z.b. Langlebigkeit, (De-)Zentralität innovative Techniken) Vorgehen Identifikation und Vergleich geeigneter Bewertungsverfahren Festlegung der Anforderung an Verfahren Erstellung eines Zielsystems für Vergleich der zu betrachtenden Alternativen Erstellung des Kriteriensystems und der Indikatoren Fraunhofer ISI

11 Mehrdimensionales Zielsystem Zukunftsfähigkeit/Performance von WIS Oberziel Teilziele Ökologische Ziele Sicherheitsrelevante Ziele Ökonomische Ziele Soziale Ziele Technische Ziele Unterziele Gewässerschutz Bodenschutz Klimaschutz Reduktion Flächenverbrauch Gesundheitsschutz / hygienische Sicherheit Betriebswirtsch. Wirtschaftlichkeit Systemflexibilität Akzeptanz Vermeidung von Externalitäten Betriebssicherheit / Robustheit Ressourceneffizienz Anwendungsfähigkeit / Erweiterbarkeit Integrierbarkeit mit anderen Infrastruktursystemen Unter Verwendung von DWA A-272 (Grundsätze für die Planung und Implementierung neuartiger Sanitärsysteme) Fraunhofer ISI

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Weiterführende Informationen zu Software-Tools, technische Einzelkomponenten, Bewertungssystem und Modellgebiete auf dem Marktplatz. Wir freuen uns auf Ihren Besuch! Fraunhofer ISI