Ausbaukonzept in der WV Sarnen

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1 Weiterbildungskurse Ausbaukonzept in der WV Sarnen Von: Marco Rufer Dipl. Kulturingenieur ETH, Projektleiter K. Lienhard AG Ingenieurbüro Bolimattstrasse Buchs-Aarau rufer@lienhard-ag.ch Veranstaltungsort: 1

2 Ausbaukonzept in der WV Sarnen Marco Rufer 1. Aufgabenstellung Die Wasserversorgung Sarnen besteht aus verschiedenen Versorgungsgebieten Sarnen, Ramersberg, Schwandi, Wilen und Stalden. Die WV Sarnen ist hydraulisch äusserst komplex und wird vorwiegend durch die Nutzung von Quellwasser bestimmt. Es müssen schwankende Quellerträge und Quellwasserqualität bewältigt werden, umgekehrt bietet sich ein grosses Energiepotential aufgrund der Höhenlage und des grossen Ertrages der. Das Versorgungsgebiet erstreckt sich von 460 m ü.m. bis 1'100 m ü.m. Aufgrund der grossen Höhendifferenzen und der örtlichen Ausdehnung gestaltet sich das Druckzonenkonzept entsprechend kompliziert. In einem ersten Schritt musste der bestehende Zustand detailliert aufgenommen werden. Dabei wurde einerseits der Zustand der einzelnen Anlagen sowie die Kapazität des Leitungsnetzes analysiert. In einem zweiten Schritt war auf der Basis der Erkenntnisse des heutigen Zustandes ein Ausbaukonzept zu erarbeiten. Aufgrund der vielen Probleme war klar, dass einzelne Sanierungsmassnahmen nicht genügen, sondern ein gesamtheitliches Sanierungs- und Ausbaukonzept erarbeitet werden musste. In einem weiteren Schritt wurden die Kosten für das gesamte Ausbaukonzept ermittelt und eine Etappierung der einzelnen Ausbaumassnahmen festgelegt. Auf dieser Basis wurden die Auswirkungen auf die Tarifstruktur abgeschätzt. 2. Bestandesaufnahme 2.1. Anlagen Als erstes wurde der Zustand aller Anlagen der Wasserversorgung Sarnen aufgenommen. Zusammengefasst besteht die Versorgung aus folgenden Anlagen: Anlage Anzahl Objekte Objekte in gutem Zustand Objekte in genügendem Zustand Objekte in ungenügende m Zustand / Brunnstuben / Schächte Reservoire Druckbrecherschächte Druckreduzierschächte Grundwasserpumpwerke Übergabeschächte Total Anlagen

3 Daraus wurde deutlich, dass bereits in Bezug auf die Anlagen erheblicher Investitionsbedarf auf die WV Sarnen zukommen wird Leitungsnetz Vom gesamten Leitungsnetz wurde ein Rohrnetz-Berechnungsmodell erstellt. Dieses wurde mit detaillierten Vergleichsmessungen verifiziert und kalibriert, womit realitätsgetreue Lastfallberechnungen durchgeführt werden konnten. Engpässe wurden insbesondere beim Quellwassertransport, bei der Löschwasserkapazität sowie bei der Störungsanfälligkeit eruiert Wasserbilanz Die WV Sarnen verfügt über erhebliche Quellerträge, welche theoretisch genügen, um die gesamte Versorgung an normalen Verbrauchstagen zu beliefern. Selbst bei erhöhtem Verbrauch im Sommer reichen die lange aus. Dazu trägt auch bei, dass in Sarnen das Quellminimum im Winter aufgrund des Schneefalls auftritt und nicht im Sommer bei grossem Verbrauch. Die folgende Tabelle zeigt die mittleren und maximalen Verbrauchswerte sowie die minimalen und mittleren Quellerträge auf. Q mittel [m 3 /d] Q max bei min. Quellertrag [m 3 /d] Total 7'000 5'000 Total Verbrauch 4'500 7'000 Grundwasserpumpwerk 0 2'000 Daraus wird deutlich, dass bei mittlerem Verbrauch erheblicher Quellüberschuss vorhanden ist. Problematisch ist heute, dass das anfallende Quellwasser nur ungenügend bis ins Tal transportiert werden kann und bereits in hoch gelegenen Reservoiren überläuft. Da der Verbrauchsschwerpunkt aber im Tal ist, muss zeitweise sogar bei mittlerem Verbrauch das Grundwasserpumpwerk betrieben werden, was natürlich nicht ökonomisch ist. Des Weiteren werden die heute nur ungenügend für die Stromproduktion genutzt Wasserqualität Die Wasserqualität in der WV Sarnen ist vor allem abhängig von der Rohwasserqualität des Quellwassers. Dieses weist insbesondere nach starken Niederschlägen oder nach der Schneeschmelze nicht immer Trinkwasserqualität auf, was aufgrund der geologischen Verhältnisse auch nicht möglich ist. Auch der teilweise schlechte Zustand der Quellfassungen und Brunnstuben wirkt sich negativ auf die Rohwasserqualität aus. Verschiedene Gebiete werden direkt mit Quellwasser versorgt, welches zuvor nicht aufbereitet wurde und deshalb zeitweise nicht Trinkwasserqualität aufweist. Ein Verwurf ist nicht möglich, da keine alternative Wasserbeschaffung vorhanden ist. Grundwasser, welches bei schlechter Quellwasserqualität genutzt werden kann, steht nur den untersten Versorgungszonen zur Verfügung (bis ca. 580 m ü.m.), alle anderen Zonen können heute nicht mit Grundwasser beliefert werden. 3

4 3. Ausbaukonzept Auf der Basis des heutigen Zustandes musste der Ausbau definiert werden. Es wurde schnell deutlich, dass einzelne Massnahmen nicht genügen, um die Probleme zu lösen. Vielmehr war ein Gesamtkonzept erforderlich. In Zusammenarbeit mit der Wasserversorgung Sarnen wurde auf der Basis unterschiedlicher Varianten das definitive Ausbau- und Sanierungskonzept festgelegt. Dabei waren folgende Punkte zu berücksichtigen: Einwandfreies Trinkwasser für alle Kunden in allen Betriebssituationen, insbesondere auch bei ungenügender Wasserqualität des Quellwassers Erreichen aller gesetzlicher Vorgaben bezüglich Qualität und Quantität Verbessern der Störungssicherheit Sicherstellung des Löschschutzes an allen Orten im Versorgungsnetz Vereinfachung des Versorgungskonzeptes Verbesserung der Druckverhältnisse Anlagen, welche in schlechtem Zustand sind, sollen saniert, ersetzt oder aufgehoben werden Verbesserung der Energiegewinnung mittels Quellwasserturbinierung 3.1. Grundprinzip Es muss auch in Zukunft davon ausgegangen werden, dass die nach starken Niederschlägen verworfen werden müssen. Deshalb ist der wichtigste Punkt am Ausbaukonzept, dass Grundwasser vom Grundwasserpumpwerk bis in die obersten Reservoire der einzelnen Versorgungsgebiete gefördert werden kann. Dies bedingt den Bau von Druckleitungen und Pumpwerken. Mit dieser Massnahme kann gleichzeitig der Quellwassertransport auf direktem Weg ins Tal ermöglicht werden. Damit kann das Versorgungskonzept vereinfacht, die Stromproduktion gesteigert und vor allem auch die Störungssicherheit verbessert werden. Mit dem gezielten Bau von neuen Anlagen (Reservoire Gubermatt, Oberwilen und Buechetsmatt) können viele sanierungsbedürftige Anlagen ersetzt werden, was wiederum die Versorgungsstruktur vereinfacht Ausbau- und Sanierungsmassnahmen Die erforderlichen Ausbau- bzw. Sanierungsmassnahmen in der WV Sarnen sind erheblich. Auf dem stark vereinfachten Schema auf der nächsten Seite sind die Massnahmen konzeptionell dargestellt. Nebst den dargestellten Massnahmen sind viele Detailanpassungen erforderlich. Insbesondere werden viele Anlagen (insbesondere Druckreduzierschächte, Druckbrecherschächte und Reservoire) aufgehoben oder ersetzt. Zusammengefasst sind folgende Bauten auszuführen: 3 neue Reservoire, 4 neue Stufenpumpwerke und 6 neue Turbinen in den neuen Reservoiren ca. 13 km Leitungsbau für den Quellwassertransport und die Sicherstellung der Versorgung bei ungenügender Quellwasserqualität 6 neue Druckreduzierventile, teilweise in den neuen Reservoiren 4

5 [m ü.m.] 1'500 Ritzenmatt Wolfetsmatt Gerenstock Ausbaukonzept WV Sarnen vereinfachtes Schema Ausbau bestehende Anlagen / Leitungen 1'400 Neue Anlagen / Leitungen Wassertransport im Freigefälle 1'300 Wassertransport beidseitig (Freigefälle / Pumpbetrieb) Turbine Pumpwerk 1'200 1'100 Res. Stockenmatt Res. Schönenbold Brunnmatt Gubermatt Ramersberg 1' Res. Margi Res. Gubermatt Res. Gersthalm Schwandi 800 Res. Schwandi Res. Oberwilen Res. Buechetsmatt Res. Heiligkreuz

6 Mit diesen Massnahmen wird das Druckzonenkonzept vielerorts verändert, womit folgende Anlagen aufgehoben werden können: 5 Reservoire 9 Druckreduzierschächte, 8 Druckbrecherschächte ca. 6.5 km alte Quell- und Transportleitungen Des Weiteren sind aufgrund des Zustandes diverse Sanierungen erforderlich: 5 Quellgruppen mit Brunnstuben 9 Druckreduzierventilschächte Diverse Leitungen 4. Energiegewinnung Die grossen Quellwassermengen fallen auf 1'000 bis 1'500 m ü.m. an, was ein grosses Energiepotential ergibt. Die folgende Zusammenstellung zeigt das Potential auf, wobei auch die heutige Energienutzung als Vergleich mitberücksichtigt ist. Tarif heute Ausbau Fr./kWh kwh/a Fr./a kwh/a Fr./a Ritzenmatt - Stockenmatt '000 39' '000 39'100 Luchsboden - Schönenbold '000 28' Schönenbold - Margi '000 27' Breitholz - Buechetsmatt '000 12' Stockenmatt - Oberwilen '000 80'000 Gerenstock - Gubermatt '000 72'000 Gubermatt - Buechetsmatt '200' '000 Brunnmatt - Gubermatt '000 8'000 Ramersberg - Buechetsmatt '000 16'000 Schwandi - Buechetsmatt '000 20'800 Total 570' '900 2'570' '900 Die Stromproduktion kann demnach fast verfünffacht werden. Mit der zukünftigen Stromproduktion können ca. 500 Einfamilienhäuser mit Strom versorgt werden (exkl. Heizung). Der Ertrag aus der Stromproduktion wurde in obiger Tabelle konservativ berechnet (Naturstrom). Unter Umständen können dank der kostendeckenden Einspeisevergütung deutlich höhere Erträge resultieren. 5. Kostenschätzung, Etappierung Die umfassenden Ausbaumassnahmen verursachen erhebliche Investitionskosten. Diese wurden auf genereller Planungsebene geschätzt. Der Grossteil der Ausbaumassnahmen funktioniert nur als Gesamtkonzept, weshalb eine Etappierung schwierig ist. Aus diesem Grund fallen auch die Kosten innerhalb relativ kurzer Zeit (ca. 10 Jahre) an. Die folgende Tabelle zeigt die verschiedenen Investitionskosten zu den jeweiligen Etappen: 6

7 Jahr Kosten [Fr.] Anbindung Stockenmatt '935'000 Reservoir Oberwilen '495'000 Anpassungen Zone Wilen '000 Reservoire Buechetsmatt und Gubermatt '490'000 Anbindung Ramersberg '022'000 Anbindung Schwandi '485'000 Sanierung, Diverses '794'000 Total nächste 10 Jahre 20'750'000 Beinahe ¾ aller Investitionen macht der Ersatz bzw. die Sanierung bestehender Anlagen aus. Nur ca. ¼ werden durch effektive Ausbaumassnahmen verursacht. Als Vergleich dieser Zahlen kann der Wiederbeschaffungswert der gesamten Wasserversorgung herangezogen werden. Dieser beträgt ca. Fr. 80'000'000. Ausgehend von einer mittleren Nutzungsdauer von 65 Jahren ergeben sich jährliche Investitionen von über Fr. 1'200'000 alleine für den Werterhalt. 6. Finanzierung Die Investitionskosten sowie die laufenden Unterhaltskosten wurden auf die nächsten 20 Jahre berechnet. Des Weiteren musste die ordentliche Abschreibung der Anlagekosten mitberücksichtigt werden, welche jährlich 10% des Anlagevermögens ausmacht. Dies entspricht zwar nicht den Abschreibungen gemäss der Nutzungsdauer, ist aber vom Kanton Obwalden gesetzlich vorgegeben. Diese Berechnungen haben gezeigt, dass eine Gebührenanpassung unumgänglich ist, da sich die Versorgung ansonsten in den nächsten 10 Jahren auf über 15 Mio. Franken verschulden würde. Die fällige Tarifanpassung wurde auch dazu genutzt, das Gebührenmodell an die Empfehlungen "Finanzierung der Wasserversorgung" des SVGW anzugleichen. Es werden folgende Gebühren erhoben: Wasserzählergebühr 10% Bereitstellungsgebühr 30% Löschgebühr 7% Konsumtaxe 53% Insgesamt ergeben sich jährliche Kosten für ein Einfamilienhaus (200 m³/jahr) von ca. 360 Franken. Bisher beliefen sich die Kosten auf 260 Fr. pro Jahr. 7. Preisüberwacher Die neue Tarifstruktur wurde dem Preisüberwacher zur Kontrolle und Einsicht eingereicht. Daraufhin hat der Preisüberwacher interveniert. Aus der Gebührenbeurteilung in den Bereichen Wasserversorgung und Abwasserentsorgung des Preisüberwachers ist folgendes zu entnehmen: 7

8 "Wo der wirksame Wettbewerb nicht spielt, ist der Preisüberwacher für die Tarifprüfung bezüglich eines missbräuchlichen Preises zuständig. Die Behörden haben vor der Genehmigung der Wasser- und Abwassertarife die Preisüberwachung zu konsultieren und sich mit deren Empfehlung auseinanderzusetzen. Wo sie von der Empfehlung des Preisüberwachers abweichen, haben sie dies, gemäss Preisüberwachungsgesetz, zu begründen. Die Empfehlung des Preisüberwachers ist nach dem Behördenentscheid öffentlich zugänglich, damit die Bürgerinnen und Bürger einen Anhaltspunkt einer neutralen Stelle zur eigenen Meinungsbildung erhalten." Im Schreiben an die WV Sarnen hält der Preisüberwacher fest, dass angesichts der hohen Investitionen ein Beibehalten der heutigen Gebühr vertretbar sei. Dabei stellt der Preisüberwacher fest, dass die Wasserversorgung über hohe stille Reserven verfügt, was natürlich richtig ist. Allerdings rechnet der Preisüberwacher mit einer Abschreibungsdauer von 70 Jahren bzw. 1.4%/a, die WV Sarnen muss aber 10%/a abschreiben. Die Stellungnahme des Preisüberwachers musste der Bevölkerung bekanntgegeben werden, was im Abstimmungstext für die Urnenabstimmung auch erfolgte. Der Gemeinderat hat sich entgegen den Empfehlungen des Preisüberwachers aber für die Preiserhöhung ausgesprochen. Auch die Bevölkerung hat diese Vorlage anlässlich der Urnenabstimmung vom 7. März 2010 mit einer 2 / 3 -Mehrheit angenommen. 8. Fazit Mit dem erarbeiteten Gesamtkonzept verfügt die WV Sarnen nun über ein Instrument, mit welchem die nächsten Schritte eingeleitet werden können. Nicht zuletzt die enge Zusammenarbeit mit der Versorgung, das grosse Know-How der WV Sarnen und der politische Rückhalt in der Gemeinde haben dazu geführt, dass ein realisierbares Projekt entstanden ist, welches von der Bevölkerung trotz der hohen Kosten befürwortet wurde. Zurzeit ist die erste Ausbauetappe in Ausführung, die Projektierung der weiteren Etappen ist eingeleitet. 8