Dr. Alexander Horch ABB Forschungszentrum 16. November 2010 Mehr Effizienz in der Wasserversorgung Integriertes Wassermanagement

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1 Dr. Alexander Horch ABB Forschungszentrum 16. November 2010 Mehr Effizienz in der Wasserversorgung Integriertes Wassermanagement

2 Markttreiber Wasserversorgung Reduktion von Leckagen ( Non Revenue Water ) Leckageerkennung, -analyse und -lokalisierung in Wassertransport und -verteilnetzen Erhöhung der Energieeffizienz in der Wasserversorgung Intelligentes Druckmanagement Energieeffiziente Pumpenfahrpläne Kostenreduktion in der Wasserverteilung Reduktion von Betrieb- und Instandhaltungskosten Erhöhung der Versorgungsqualität und - sicherheit Weniger Versorgungsunterbrechungen, höhere Versorgungssicherheit Leckage- Management Druck- und Energie- Management Alarm und Instandhaltungs- Management Informationsund Daten- Management November 11, 2010 Slide 2

3 Integriertes Wassermanagement Zunehmend komplexer Betrieb von Wasserversorgungsnetzen erfordert: Zusammenführung relevanter Daten und Informationen in einer Bedienungsumgebung Echtzeitfähige Visualisierung des Systemzustands Einfache Navigation zwischen verschiedenen Anwendungen Abruf von Informationen durch einen Mausklick Flexibilität in der Erweiterung Einbindung/Austausch von Drittanbieter Anwendungen Durchgängige, konsistente Datenbasis für Anwendungen wie Energie-, Druck-, Leckage- Alarm- oder Instandhaltungsmanagement Entscheidungsunterstützung bei auftretenden Problemen im Netzbetrieb (z.b. Leckagen) November 11, 2010 Slide 3

4 Integriertes Wassermanagement * GIS: Geographisches- Informations-System November 11, 2010 Slide 4

5 Integriertes Wassermanagement Zentrale Informations- und Datenbasis Pegelsstände Wasserspeicher Ventile Wasser- Kunden Kundenanruf Hydraulisches Modell Pumpen Sensordaten (Fluss / Druck) Integriertes Wassermgmt. 11. November 2010 Slide 5 Bildquelle: University of Exeter

6 Informations- und Daten-Management Einheitliche GIS-basierte Bedienumgebung Alle Informationen werden in einer einheitlichen GISbasierten Benutzerumgebung visualisiert Einheitliche, konsistente Datenbasis für alle integrierten Anwendungen vorhanden System 800xA -Kontext-Menü in GIS vorhanden Cross Navigation zwischen den einzelnen Anwendungen möglich Verknüpfung von zeitlichen und räumlichen Informationen in GIS Verknüpfung von kontextsensitiven Informationen für Alarme und Objekte Relevante Informationen mit einem Mausklick abrufbar 11. November 2010 Slide 6

7 Leckage-Management Wasserverluste im öffentlichen Trinkwassernetz Erkennung und Beseitigung von Leckagen stellen Wasserversorger auf globaler Ebene vor große Herausforderungen Alte, löchrige Rohrleitungen verursachen Leckageraten von durchschnittlich [1] 15% in Industrieländern 35% in Entwicklungsländern Betriebskosten- und Energieeffizienz durch Reduzierung der zu produzierenden und zu fördernden Wassermenge Unnötig hohe Drücke im Versorgungsnetz begünstigen hohe Leckagen und Leckbildung Integrierte Leckage-Management-Software analysiert alle Fluss- und Druckmessdaten in Echtzeit erkennt Unregelmäßigkeiten im Signalverlauf frühzeitig und zuverlässig meldet Unregelmäßigkeiten Stunden bzw. Tage bevor Kunden sich über Probleme in der Versorgung beschweren schätzt Leckagegröße ab visualisiert Ergebnis in integrierten Bedienumgebung 11. November 2010 Slide 7 [1] Kingdom, B., Liemberger, R., and Marin, P. (2006): The Challenge of Reducing Non-Revenue Water (NRW) in Developing Countries - How the Private Sector Can Help: A Look at Performance-Based Service Contracting - Water Supply and Sanitation Sector Board Discussion Paper Series, Paper No. 8.

8 Leckage-Management Beispiel Verlustrate: 110 m³/tag (entspricht 14% vom Durchfluss- Mittelwert) 11. November 2010 Slide 8 Automatische Erkennung der Verlustflüsse bereits 6 Stunden vor erstem Kundenanruf

9 Druck- und Energie-Management Sollwertberechnung für Druckregelventile Ziel Leckagerate steigt mit Druckanstieg exponentiell Umsetzung Druckanpassung an den Verbrauch im Netz vermeidet neuen Leckagen durch Materialermüdung reduziert vorhandenen Leckageraten Steigerung der Betriebskosten- und Energieeffizienz durch Reduzierung der zu produzierenden und zu fördernden Wassermenge Online-Berechung von optimalen Druck- Regel-Ventil-Sollwerten basierend auf Hydraulischem Modell Druck- und Fluss-Messdaten Zukünftiger Abschätzung von Wasserverbräuchen 11. November 2010 Slide 9

10 Druck- und Energie-Management Sollwertberechnung für Pumpen und Wasserspeicher Ziel Minimierung der benötigten Energie und der Energiekosten durch online Berechung von Pumpen- und Wasserspeicher-Sollwerte Umsetzung Globaler Ansatz berücksichtigt Hydraulisches Modell Energie- und Wasserquell-Tarife Pumpenenergie- und Effizienzkurven Druck-, Fluss- und Pegel-Messdaten Zukünftige Abschätzung von Wasserverbräuchen Ergebnis ist ein 24h Pumpen-, Wasserquellen- und Wasserspeicher Fahrplan 11. November 2010 Slide 10

11 Alarm- und Instandhaltungs-Management Welcher Alarm hat die größte negative Auswirkung auf die Sicherstellung der Kundenversorgung mit Wasser? Leckage: 5.4 l/s (25% max. Durchfluss) Leckage: 14.4 l/s (30% max. Durchfluss) A B 11. November 2010 Slide 11

12 Alarm- und Instandhaltungs-Management Welcher Alarm hat die größte negative Auswirkung auf die Sicherstellung der Kundenversorgung mit Wasser? Niedrige Wahrscheinlichkeit Leckage: 5.4 l/s (25% max. Durchfluss) Leckage: 14.4 l/s (30% max. Durchfluss) Hohe Wahrscheinlichkeit Niedrige Auswirkung Hohe Auswirkung A B 11. November 2010 Slide 12

13 Alarm- und Instandhaltungs-Management Das Alarm- und Instandhaltungsmanagement-System wertet automatisiert eine Leckage aus und priorisiert sie bzgl. negative Auswirkung auf die Kundenversorgung und ihrer Auftretenswahrscheinlichkeit HIGH STREET Negative Auswirkung einer Leckage auf die Kundenversorgung Auftretenswahrscheinlichkeit Alarm- Priorität 11. November 2010 Slide 13

14 Alarm- und Instandhaltungs-Management Alarm- und Instandhaltungsmanagement System unterstützt Betriebspersonal mit der örtlichen Eingrenzung des Leckageorts Priorisierung von Alarmen Bewertung der Auswirkung von Leckagen auf Wasserkunden Auswirkungen von Verlustflüssen je nach Entstehungsort unterschiedlich Simulationen der Auswirkungen nicht intuitiv Kunden mit niedrigem Druck Kunen ohne Wasser Kunden mit niedrigem Druck 11. November 2010 Slide 14

15 Zusammenfassung Integriertes Wassermanagement Grundlage für erweiterte Funktionalitäten wie Informations-Management zur echtzeitfähige Visualisierung des Systemzustands und Bereitstellung einer konsistenten Datenbasis für alle integrierten Anwendungen Verbesserung der Versorgungsqualität Leckage-Management zur schnellen Erkennung von abnormalen Systemzuständen Reduktion von Leckagen und Verbesserung der Versorgungssicherheit Alarm- und Instandhaltungsmanagement zur Unterstützung des Wasserversorgers bei der Priorisierung von Alarmen und Ortung von Leckagen im Wasserversorgungsnetz Reduktion von Instandhaltungskosten Druck- und Energiemanagement zum kostenoptimalen Betrieb und Reduzierung des Drucks im Wasserversorgungsnetz Reduktion der Betriebskosten und Leckage-Raten November 11, 2010 Slide 15

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