Das Eindringen von Krankheitserregern verhindern: Wie Bergen Vann hochfrequente Drucküberwachung nutzt, um das Trinkwassernetz zu schützen

Als kommunaler Wasserversorger im norwegischen Bergen betreibt Bergen Vann ein komplexes Verteilungsnetz, das Privathaushalte, Gewerbe- und Industriekunden versorgt. Die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Systemdrucks ist entscheidend, um Verunreinigungen zu verhindern, da Grundwasser und Grabenwasser bei Druckabfall oder Unterdruck ins Rohrleitungsnetz eindringen und Verunreinigungen verursachen können. Selbst wenn der Arbeitsbereich oder der exponierte Abschnitt der Rohrleitung gegen das Eindringen von Grabenwasser geschützt sind, können Grundwasser oder Grabenwasser dennoch durch kleine Risse und Löcher eindringen.

Cloudbasierte Erkennung und Analyse von Drucktransienten

Um das Potenzial für eine Kontamination des Trinkwassers durch das Eindringen von Krankheitserregern bei Druckabfall oder Unterdruck zu bewerten, führte Bergen Vann eine Studie mit hochauflösenden Druckmessgeräten durch. Drucktransiente sind in der Regel viel zu schnell, um von herkömmlichen Druckloggern erfasst zu werden. Deshalb wurden in dieser Studie 15 hochauflösende PIPEMINDER-Drucklogger eingesetzt, die den Druck mit 128 Messungen pro Sekunde erfassen.

Diese Geräte haben einen Messbereich von 0–20 bar mit einer Genauigkeit von ±0,25 %. Sie verfügen über eine automatische Zeitsynchronisation über das Mobilfunknetz und werden mit speziellen SIM-Karten für die Kommunikation geliefert. Die Logger entsprechen der Schutzklasse IP68 und können in wassergefüllten Kammern installiert werden. Mithilfe der Netzarchitektur und historischer Informationen dazu, wo das Auftreten von Drucktransienten am wahrscheinlichsten ist, wurden die Drucklogger an verschiedenen Stellen des Versorgungsnetzes installiert, darunter auch in Ventilkammern mit Wartungsventilen.

Die Daten der Drucklogger werden an RADAR^® übertragen, eine sichere, cloudbasierte Plattform, die leistungsstarke Datenanalyse mit einer einfachen und benutzerfreundlichen Oberfläche kombiniert. RADAR bietet Bergen Vann einen detaillierten Überblick über die Netzwerkaktivität, einschließlich Algorithmen, die Drucktransientendaten auf Basis systemdefinierter Schwellenwerte identifizieren und übertragen. Zudem bietet die Software eine Formklassifizierung zur Erkennung von Druckschwankungsmustern und kann Daten als Schwingungen, schnelle Druckabfälle, Rohrbrüche oder Pumpenstarts klassifizieren. Mithilfe von GIS-Daten des Versorgers zum Leitungsnetz (Koordinaten, Durchmesser, Rohrmaterial etc.) kann RADAR die zeitlich synchronisierten Druckdaten nutzen, um die Quelle des Druckstoßes durch Netzwerktriangulation zu lokalisieren.

Die fortschrittliche Drucküberwachung mit PIPEMINDER hilft dem Versorger Bergen Vann, Druckereignisse im Trinkwassernetz im Blick zu behalten.

Risiken identifizieren und Resilienz stärken

Etwa 40 % der Rohrbrüche in Bergen müssen bei drucklosem Netz repariert werden. Hinzu kommen viele weitere geplante drucklose Ereignisse, bei denen das Wasserversorgungsnetz abgeschaltet wird, wie zum Beispiel Reparaturen an privaten Leitungen, Wartungsarbeiten am öffentlichen Wassernetz und Bauarbeiten.

Etwa 40 % der Rohrbrüche in Bergen müssen bei drucklosem Netz repariert werden.

Kontamination und hydraulische Belastung

In Wasserproben aus Ventilkammern wurden E. coli und Enterokokken nachgewiesen. Das deutet auf ein erhebliches Risiko einer mikrobiologischen Kontamination des Trinkwassers hin, wenn Wasser aus vollgelaufenen Schächten, Grabenwasser oder Grundwasser während dieser drucklosen Phasen in das Rohrleitungsnetz gelangt. Druckstöße von bis zu ±4 bar wurden ebenfalls verzeichnet, nachdem die Überwachung begonnen hatte. Solche Druckschwankungen belasten die Rohrleitungen, was deren Lebensdauer verkürzen und zu Ermüdungsbrüchen sowie kostspieligen Reparaturen führen kann.

Ursachen von Druckstößen identifizieren und minimieren

Mithilfe der GIS-Daten in RADAR konnte die Quelle der Druckstöße trianguliert und ermittelt werden: Sie wurden hauptsächlich durch industrielle Verbraucher und schnelle Ventilbetätigungen verursacht. So wurde als eine Quelle der Druckstöße beispielsweise eine Wäscherei identifiziert, die Wasser ohne Regulierung direkt aus dem Verteilungsnetz entnimmt. Zwar ist der tägliche Wasserverbrauch der Wäscherei mit durchschnittlich etwa 20 m³/h eher gering, doch Entnahmen von 50 m³/h über einen kurzen Zeitraum führen zu erheblichen Druckschwankungen im Wasserleitungsnetz mit einer Amplitude von etwa 4 bar. Das führt zu einem Druckstoß von rund 8 bar, der dem Wasserversorgungsnetz erheblichen Schaden zufügen kann. Bergen Vann kontaktierte den Kunden und führte eine Inspektion vor Ort durch, um die Anlagen an der Entnahmestelle des Kunden zu begutachten. Gemeinsam kam man zu dem Schluss, dass die Installation eines Speichertanks helfen würde, den Wasserverbrauch gleichmäßiger zu gestalten und Druckstößen entgegenzuwirken.

Nachdem der Kunde einen solchen Tank installiert hatte, kam es zu einer deutlichen Verringerung der Druckstöße, was die Belastung des Verteilungsnetzes reduzierte und das Risiko einer Kontamination mit Krankheitserregern senkte. Insgesamt verschaffte die Technologie für die hochfrequente Überwachung Bergen Vann einen beispiellosen Einblick in die Druckdynamik. So kann der Versorger heute Problemstellen genau lokalisieren und gemeinsam mit dem Kunden Risiken effizient mindern.

PIPEMINDER, installiert an einem Wartungsventil für die Trinkwasserversorgung in Bergen, Norwegen

Aufgrund der ersten Studienergebnisse plant Bergen Vann, weitere Geräte dauerhaft im Verteilungsnetz zu installieren.

Umfassender Schutz für Verteilungsnetze

Durch die Nutzung fortschrittlicher Drucküberwachung mit PIPEMINDER und den Einsatz leistungsstarker Analysetools konnte Bergen Vann das Kontaminationsrisiko deutlich senken, die Betriebssicherheit verbessern und die Belastung des Netzes verringern. Das Projekt zeigt, wie intelligente Technologien die Sicherheit und Effizienz von Wassernetzen revolutionieren können.