Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft

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AP 1: Erstellung einer Software zur Simulation von Anlagen zur Trinkwasserversorgung

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Martin Böhle, Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen, Gottlieb-Daimler Straße, D-67663 Kaiserslautern, E-Mail: martin.boehle@mv.uni-kl.de

Kurzbeschreibung:

Ziel ist die Erstellung eines Simulationsmodells einer Anlage zur Trinkwasserversorgung. Dabei werden alle Komponenten aus den Bereichen Wassergewinnung, Wasseraufbereitung, Wasserspeicherung und Wassertransport berücksichtigt. Neben der hydraulischen Simulation erfolgt auch eine betriebswirtschaftlich Betrachtung durch die Berechnung von Lebenszykluskosten der einzelnen Komponenten. Die Arbeitsschwerpunkte sind:

  • Projektkoordination

  • Bestandsaufnahme der der Anlagen von SWK und EWR und Definition des Modellierungsumfanges

  • Durchführung einer Betreiberumfrage zum Aufbau und zu Betriebskonzepten von Anlagen zur Trinkwasserversorgung in Deutschland

  • Modellierung des Wasserwerks (Wassergewinnung, -aufbereitung, -speicherung und –transport)

  • Modellierung des Rohrleitungsnetzes durch Ankopplung von Rohrleitungsrechnern (EPANET, STANET) über geeignete Schnittstellen

  • Validierung der erstellten Modelle durch Messungen im Labor der TU Kaiserslautern zu Regelungsmethoden von Kreiselpumpen und durch die Auswertung von Messdaten aus den Anlagen von SWK und EWR.

  • Vorgabe zu Optimierungszielen und zur Gestaltung der graphischen Oberfläche zur Entscheidungsunterstützung, sowie Gestaltung der Schnittstelle zwischen Simulationsmodell und Optimierungsalgorithmus

  • Anwendung der erstellten Software im Pilotprojekt zur Optimierung der Betriebsführung der Brunnenpumpen im Fördergebiet Kaiserslautern-Ost

AP 2: Erstellung einer Software zur Simulation, Optimierung und Entscheidungsunterstützung für Anlagen zur Trinkwasserversorgung

Ansprechpartner:

Dr. Michael Bortz, Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM), Fraunhofer Platz 1,67663 Kaiserslautern, E-Mail: Michael.bortz@itwm.fraunhofer.de

Kurzbeschreibung:

Ziel ist die Entwicklung von problemspezifischen Optimierungsalgorithmen und Erstellung einer graphischen Benutzeroberfläche zur Entscheidungsunterstützung für das Simulationsmodell des Wasserwerks und des Rohrleitungsrechners. Die Arbeitsschwerpunkte sind:

  • Erstellung des graphischen Modelleditors und Einbindung der von SAM erstellten Modelle zur Simulation des Wasserwerks

  • Definition von Validierungsversuchen und Kalibrierung der erstellten Modelle

  • Entwicklung von problemspezifischen Optimierungsalgorithmen und Kopplung mit den von SAM erstellten Modellen des Wasserwerks und des Rohrleitungsnetzes

  • Entwicklung de graphischen Oberfläche zur Entscheidungsunterstützung

  • Beratung bei der Anwendung der Software im Rahmen des Pilotprojektes

AP 3: Erstellung einer Software zur Optimierung von Planung und Betrieb von Anlagen zur Trinkwasserversorgung

Ansprechpartner:

Kasimir Mazur, Obermeyer Planen + Beraten GmbH (OPB), Brüsseler Straße 5, 67657 Kaiserslautern, E-Mail: Kasimir.Mazur@opb.de

Kurzbeschreibung:

Durch Teilprojekt 3 soll sichergestellt werden, dass die zu entwickelnde Software praxisgerecht und anwenderfreundlich gestaltet wird und einer realistische Lebenszykluskostenbetrachtung ermöglicht wird. Weiterhin sorgt OPB durch die Vorgabe der zu modellierenden Komponenten dafür, dass die Software zur Modellierung beliebiger Anlagen verwendet werden kann. Die Arbeitsschwerpunkte sind:

  • Definition der zu modellierenden Komponenten des Wasserwerks und des Rohrleitungsnetzes

  • Ausarbeitung der Betreiberumfrage zum Aufbau und zu Betriebskonzepten von Anlagen zur Trinkwasserversorgung in Deutschland

  • Erstellung von Kostenfunktionen für die Lebenszykluskostenanalyse

  • Erweiterung der Komponentendatenbank

  • Definition von Validierungsversuchen und Messstellen

  • Definition der Optimierungskriterien und des Aufbaus der graphischen Oberfläche zur Entscheidungsunterstützung

  • Plausibilisierung der erstellten Softwaremodelle durch Tests von Prototypen

  • Beratung bei der Anwendung der Software im Rahmen des Pilotprojektes

AP 4: Validierung eines Simulationsmodells des Wasserwerks Kaiserslautern und Optimierung der Betriebsführung im Brunnengebiet KL-Ost

Ansprechpartner:

Hilmar Württemberger, SWK Stadtwerke Kaiserslautern Versorgungs-AG (SWK), Karcherstraße 28, 67665 Kaiserslautern, E-Mail: hilmar.wuerttemberger@swk-kl.de

Kurzbeschreibung:

Ziel ist die Bereitstellung von Messdaten aus der Anlage von SWK zur Validierung der erstellten Softwaremodelle und Optimierung der Betriebsführung der Brunnenpumpen im Fördergebiet Kaiserslautern-Ost durch Definition von optimierten Schaltzeiten und die Auswahl von geeigneten Brunnenpumpen. Die Arbeitsschwerpunkte sind:

  • Bereitstellung von Daten zum Aufbau der Anlage der SWK sowie von Verbrauchsprofilen und Betriebszeiten.

  • Plausibilisierung der erstellten Softwaremodelle durch Tests von Prototypen

  • Durchführung von Validierungsversuchen

  • Vorgabe der Optimierungsziele und der Gestaltung der graphischen Oberfläche zur Entscheidungsunterstützung

  • Simulation und Optimierung der eigenen Anlage mit der erstellten Software

  • Detaillierte Darstellung der Betriebsführung der Brunnenpumpen im Fördergebiet KL-Ost vor und nach der Optimierung. Auswahl und Einbau der durch die Optimierung ermittelten Brunnenpumpen und Umsetzung eines optimierten Betriebsführungskonzeptes.

AP 5: Validierung eines Simulationsmodells des Wasserwerks Bürstadt

Ansprechpartner:

Wolfgang Hausen, EWR Netz GmbH (EWR), Klosterstraße 16, 67547 Worms, E-Mail: hausen@ewr.de

Kurzbeschreibung:

Ziel ist die Bereitstellung von Messdaten aus der Anlage von EWR zur Validierung der erstellten Softwaremodelle. Die Arbeitsschwerpunkte sind:

  • Bereitstellung von Daten zum Aufbau der Anlage der EWR sowie von Verbrauchsprofilen und Betriebszeiten.

  • Plausibilisierung der erstellten Softwaremodelle durch Tests von Prototypen

  • Durchführung von Validierungsversuchen

  • Vorgabe der Optimierungsziele und der Gestaltung der graphischen Oberfläche zur Entscheidungsunterstützung

  • Simulation und Optimierung der eigenen Anlage mit der erstellten Software