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mit Trinkwasserkraftwerken ökologische Potenziale nutzen

Mit zek HYDRO sprach Gottfried Blumauer, Leiter des Wasser/Abwasser-Geschäfts bei Siemens CEE, über Anforderungen von Trinkwasserkraftwerken und deren ökologisches Potenzial, ...

... derzeitige und zukünftige Herausforderungen, die sich dadurch ergeben sowie über den Nutzen der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft.

Bei Siemens hat das Thema Wasser eine jahrzehntelange Tradition. Wie kam es dazu und warum ist das Thema heute wichtiger denn je?
Siemens ist mit seinen Steuerungen und Lösungen schon seit vielen Jahrzehnten in den verschiedenen Bereichen von Wasserversorgung bis zur Abwasserreinigung tätig. Im übertragenen Sinne bildet dies somit auch die Klammer für sehr viele Bereiche in unserem Leben. Genügend Wasser mit höchster Qualität in ausreichender Menge ist die Grundlage beispielsweise für die Nahrungsmittel- und Getränkeherstellung, Medikamente, Landwirtschaft, Tierhaltung und vieles mehr – den Dingen des täglichen Bedarfes. Das Thema ist heute wichtiger denn je. In vielen Ländern gibt es nicht genug Wasserressourcen bzw. nicht in entsprechender Qualität. Daher ist ein sorgsamer und verantwortungsvoller Umgang mit der wichtigsten Ressource Wasser unabdingbar.

Das Technologie-Know-how sowie technische Lösungen im Einzelnen haben sich bei Siemens über die Jahre stetig weiterentwickelt. Welche Bereiche im Lebenszyklus von Wasseranlagen werden bei Siemens abgedeckt?
Siemens-Technologie ist bereits bei der Wassergewinnung wie bei Steuerungen, Pumpen, Messungen und Energiebereitstellung im Einsatz. Das Trinkwasser wird dann über Transportleitungen zu den Hochbehältern gepumpt, von denen aus dann das Wasser dem Versorgungsnetz mit natürlichem Gefälle zuläuft. Eine Besonderheit, vor allem in den Bergregionen Österreichs, ist, dass die Bevölkerung mit reinem Bergquellwasser versorgt wird, welches nicht gepumpt werden muss. Aufgrund des natürlichen Gefälles kann das Trinkwasser mit speziellen Trinkwasserturbinen nebenbei noch energetisch genutzt werden. Für alle Prozesse der Wasserwirtschaft bietet Siemens die entsprechende Technologie, die Steuerungen, die Mess­technik, die Antriebstechnik als auch die notwendigen Anlagen zur Energieverteilung.

Welche Vorteile bietet dabei die Digitalisierung und wie profitieren dabei die Betreiber?
Digitalisierung bedeutet auch Vernetzung der Anlagen. Immer und überall die aktuellen Anlagenzustände zu überwachen, zu steuern und zu analysieren schafft eine enorme Effektivität für die Betreiber. Unser ganzheitliches Lösungsportfolio und die Verarbeitung aller verfügbaren Daten in einem durchgängigem Datenmodell macht es möglich, das gesamte Potenzial aller Teilanlagen optimal zu nutzen. Dadurch entsteht ein Digitaler Zwilling, ein exaktes, jederzeit aktuelles virtuelles Abbild der Anlage.     

In der Branche hört man immer wieder den Ausdruck „Automatisierungsgrad“, wie würden Sie Ihr ganzheitliches Automatisierungsangebot beschreiben?
Der Automatisierungsgrad spiegelt den Anteil der automatisierten Funktionen am Gesamtprozess wider. Automatisierung darf dabei nicht Selbstzweck sein und muss dem Gesamtprozess dienen und damit die Komplexität in qualitativer, zeitlicher und wirtschaftlicher Dimension sicher und beherrschbar machen. Siemens bietet mit dem TIA ein ganzheitliches Portfolio für die Prozessindustrie. Dieses Angebot harmoniert jede einzelne Komponente und Kompetenz miteinander. Dies gibt es in dieser Form nur ein Mal. Von der Feldebene über die Steuerungs- und Managementebene bis zu Cloud & IoT-Anwendungen ist alles nahtlos miteinander verknüpft und bietet jeder Branche die passenden Automatisierungslösungen. Die Automatisierung muss von Routineaufgaben entlasten. Mit Hilfe höherwertiger Funktionen und künstlicher Intelligenz werden immer komplexere Aufgaben beherrschbar. Daher unterliegt auch unser Produkt- und Leistungsportfolio einem ständigen Wandel und bietet damit unseren Kunden maßgeschneiderte Lösungen.    

Bei Trinkwassersystemen im alpinen Raum werden anstatt Druckminderern des öfteren Trinkwasser­turbinen verbaut, um ungenutzte Potenziale energietechnisch nutzbar zu machen. Wo sehen Sie hier die größten Chancen?
Wir sehen in der Nachhaltigkeit dieser Anlagen die größten Chancen. Der stetige Energiebedarf erfordert die Nutzung vorhandener ökologischer Potenziale. Trinkwasser, das in den Bergregionen oftmals aus frischem Quellwasser gewonnen wird, bietet hierzu eine hervorragende Möglichkeit. Der Einsatz von Druckminderer „vernichtet“ lediglich die Energie und rechtfertigt den Einsatz nur mehr, wenn ein Trinkwasserkraftwerk nicht wirtschaftlich betrieben werden könnte.     

Welche technischen Lösungsansätze bietet dazu Siemens im Einzelnen?
Gemeinsam mit Turbinenherstellern bietet Siemens die gesamte elektrotechnische und maschinelle Ausrüstung für komplette Trinkwasser­kraftwerke. Diese Anlagen befinden sich sehr oft an sehr entlegenen bzw. nicht ganzjährig erreichbaren Orten. Für diese Fälle kommt unser SCALANCE Netzwerksportfolio für drahtlose (Funk/LTE/5G) bzw. drahtgebunden Fernwirktechnik zum Einsatz. Die Produkte sind TÜV-zertifiziert und erfüllen höchste Sicherheitsansprüche und Standards in Bezug auf Netzwerksperformance sowie Cyber Security.

Was unterscheidet die Turbinentechnik bei Trinkwasseranlagen mit denen aus konventionellen Wasserkraftwerken?    
Bei Trinkwasserkraftwerken spricht man in der Regel von niedrigen Leistungen < 150 kW. Somit befindet sich das Leistungsspektrum im unteren Bereich, was wiederum bei der Finanzierung und Amortisierung eher nachteilig ist. Weiters sind diese Turbinen aus speziellen Chromstahlwerkstoffen gefertigt und müssen somit mit ihren Schmiersystemen und Abdichtungen speziell für die Trinkwasserhygiene zugelassen sein. Neben den Turbinen sind auch sämtliche Einbauten wie z.B. Absperrorgane, die Messtechnik als auch alle Rohrleitungen gemäß den hygienischen Anforderungen der Trinkwasserversorgung auszuführen. Eine Besonderheit stellen Anlagen mit einem Pump- und Turbinenbetrieb z.B. bei Notpumpwerken dar. Dabei wird im Normalfall das Überschusswasser verstromt, im Notfall kann aber auch ein Trinkwassernetzbereich entsprechend durch diese Pumpstation versorgt werden.  
 
Können Sie dazu einige Erfolgsprojekte nennen?
Wir haben in der Vergangenheit schon viele Trinkwasserkraftwerke automatisieren dürfen. Zwei Referenzkunden möchte ich dabei besonders hervorheben, zum einen Wiener Wasser: Sein frisches Quellwasser bezieht Wiener Wasser über die beiden Hochquellleitungen mit einer Gesamtlänge von ca. 330 km aus den steirischen bzw. niederösterreichischen Alpen. Der Druckunterschied zu den Quellfassungen wird durch mehrere Trinkwasserkraftwerke entlang der Leitungen abgebaut und energetisch genutzt. Im Jahr 2006 wurde für das Trinkwasserkraftwerk Mauer zwischen Wiener Wasser und Siemens ein Vertrag für die Finanzierung, die Errichtung und den Betrieb des Kraftwerkes Mauer durch Siemens abgeschlossen. Die Vertragslaufzeit wurde mit 13 Jahren angesetzt und 2020 wurde die Anlage wieder an Wiener Wasser übergeben. Zuletzt wurde das Trinkwasserkraftwerk Schafberg mit zwei rückwärtslaufenden Pumpen mit einer Leistung von 45 bzw. 55 kW errichtet. Die Pumpe speist direkt in das Wasserreservoir und hat daher keinen drucklosen Auslauf. Die Pumpenregelung optimiert den Betriebspunkt gemäß den aktuellen Dif­ferenzdruckverhältnissen. Über die rückspeisefähigen Frequenzumrichter der Baureihe ­Sinamics S120 wird die erzeugte elektrische Energie in das Versorgungsnetz eingespeist.     

Und das zweite Beispiel?     
2019 haben wir von der Wassergenossenschaft Obermieming-Untermieming-Fiecht den Auftrag für die Automatisierung des Trinkwasserkraftwerks Mieming mit zwei Turbinensätzen sowie der Automatisierung der Quellsammelfassung und diverser Schieberstationen bekommen. Das Trinkwasser kommt aus einer Quellenfassung in der Mieminger Kette und wird über Druckleitungen dem Trinkwasserkraftwerk zugeführt. Siemens lieferte auch hier sämtliche elektrotechnischen und maschinenbaulichen Komponenten, die Leittechnik mit den zugehörigen Steuerungen sowie die gesamte Mess- und Datenübertragungstechnik.

Es werden immer mehr Trinkwasserkraftwerks­projekte umgesetzt, welche Gründe sind Ihrer Meinung nach dafür verantwortlich?
Der sorgsame Umgang mit Energie und die Notwendigkeit sämtliche Potenziale zu nutzen bzw. „Energievernichter“ (Druckreduzierungen) zu vermeiden sind neben der Ökologisierung eine der wesentlichsten Motivatoren für die Errichtung solcher Kraftwerke. Viele dieser Projekte waren in der Vergangenheit aufgrund der niedrigen Energiepreise und der geringeren Leistungen von Trinkwasserturbinen wirtschaftlich nicht rentabel. Reine ökologisch basierte Entscheidungen wollten und konnten sich viele Betreiber bis dato nicht leisten. Steigende Energiepreise, das klare Bekenntnis zum Klimawandel sowie die entsprechenden Anreizmodelle werden zukünftig hoffentlich die finanziellen Hürden verringern. Mit der Standardisierung und gut regelbaren Turbinen wären auch Trinkwasserkraftwerke im niedrigen Leistungsbereich wirtschaftlich realisierbar.    

Die Verfügbarkeit von sauberem Trinkwasser ist speziell in unseren Breitengraden selbstverständ­lich. Mit welchen Sicherheitskonzepten arbeitet Siemens bei Trinkwasserkraftwerken um eine stetige Versorgungssicherheit zu garantieren?
Zunehmende Hitze und Trockenheit stellt auch in unseren Breitengraden besondere Herausforderungen für die Versorger dar. Trinkwasser in hoher Qualität, in ausreichender Menge sicher zur Verfügung zu stellen, sind dabei die obersten Ziele. Eine vorausschauende Planung sowie die kontinuierliche Verbesserung und Überwachung der Anlagen sind dabei von großer Bedeutung. Um diesen Herausforderungen auch in Zukunft gerecht zu werden, bietet Siemens Systeme und Branchenlösungen für den gesamten Wasserkreislauf. Die schnelle Erkennung von Leitungsverlusten, der sichere Anlagenbetrieb und das Management entsprechender Notfallszenarien (Blackout) werden durch die verschiedenen maßgenschneiderten Lösungen unterstützt.

Wie begegnen Sie Angriffen von außen wie etwa bei Cyberattacken?
Für Siemens ist Cyber Security ein holistischer Ansatz, der die Menschen, die Prozesse und die notwendige Technologie betrachtet. Siemens hat als erstes Unternehmen eine auf IEC 62443-4-1 basierende TÜV SÜD-Zertifizierung für den übergreifenden Entwicklungsprozess für die Produkte der Automatisierungs-, Antriebstechnik einschließlich Industriesoftware erhalten. Unsere Netzwerksprodukte sichern die Infrastrukturen entsprechend diesen Richtlinien vor unberechtigten Zugriffen hin ab. Die Wasserversorgung stellt eine der wichtigsten Infrastrukturen für die Aufrechterhaltung wichtiger gesellschaftlicher Funktionen dar. Normalerweise im Alltag nicht sichtbar, haben Fehlfunktionen oftmals dramatische Auswirkungen. Daher ist es besonders wichtig, dass diese Einrichtungen und deren Funktionen auch besonders geschützt werden. Die Sensibilisierung auf diese Gefahren sind für die Betreiber besonders wichtig.    

Auf welche Herausforderungen müssen wir uns in Zukunft beim Thema Wasser noch einstellen?
Durch globale Treiber, wie der Klimawandel und die steigende Urbanisierung und dem damit verbundenen steigenden Wasserbedarf, entstehen neue Herausforderungen für die Zukunft der Wasserversorgung. Die Absicherung und der ausfallsichere Betrieb der Anlagen sowie die Nutzung der neuen Technologien müssen aufeinander abgestimmt werden. Die Qualifikation für die Netzbetreiber werden um viele weitere Facetten, wie Datensicherheit, neue Informationstechnologien etc. angereichert und sollten diesen Technologien auch aufgeschlossen, aber mit der nötigen Skepsis gegenübertreten. Letztlich ist die Trinkwasserversorgung ein für die Lebensgrundlage existenzieller Bereich, für den sich jeder persönliche Einsatz und Fortschritt lohnt. Siemens ist schon seit sehr vielen Jahren in diesem Marktsegment tätig und wir sind stolz, hier auch ein verlässlicher und kompetenter Partner für unsere Kunden zu sein. Wir freuen uns, weiterhin die besten Lösungen für unsere Kunden zu bieten, gemeinsam Lösungen zu entwickeln und neue Wege zu beschreiten.    
Vielen Dank für das Gespräch!


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