Marx, Dominik (2016)
Energieeffiziente Zielnetzplanung der Darmstädter Hochzonen.
Technische Universität Darmstadt
Masterarbeit, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Diese Arbeit befasst sich mit der energetischen Betrachtung der Sanierungsmaßnahmen, die das Darmstädter Wasserversorgungsunternehmen ENTEGA zwischen den Jahren 2013 und 2017 vornimmt, um den Betrieb der Darmstädter Hochzonen zu optimieren. Dazu erfolgt ein Vergleich des Energiebedarfs zur Versorgung der Hochzonen zwischen dem alten (ALT-) und dem geplanten (SOLL-) Zustand. Zur Ermittlung des Energiebedarfs des ALT-Zustandes stehen Messwerte aus dem Jahr 2013 zur Verfügung. Der Energiebedarf des SOLL-Zustandes wird über Leistungsdaten der neuen Pumpanlagen sowie hydraulische Simulationen mit dem Rohrnetzberechnungsprogramm STANET ermittelt. Die hier angewandte Methodik setzt ein Mess- und Regelsystem der Pumpenanlagen voraus, welches im Rahmen der Sanierungsmaßnahmen in dieser Art und Weise nicht geplant ist. Daher kann der Energiebedarf des SOLL-Zustandes lediglich als ein Potenzial begriffen werden, das durch eine zusätzliche Erweiterung des Mess- und Regelsystems ausgenutzt werden kann. Dabei wird ein Potenzial zur Verringerung des Energiebedarfs gegenüber dem des ALT-Zustandes von 38 - 51 % festgestellt. Weiterhin befasst sich diese Arbeit mit der Ermittlung einer Pumpensteuerung, mit welcher der Energiebedarf zur Versorgung der Gebiete im SOLL-Zustand minimiert werden soll. Aus methodischen Gründen kann in dieser Arbeit keine eindeutig optimale Pumpensteuerung entwickelt werden. Deshalb wird auf Basis des von Hähnlein (2008) entwickelten Optimierungsmodells ein Ansatz entwickelt, mit dem eine optimale Pumpensteuerung nach Anlauf des Betriebs im SOLL-Zustand ermittelt werden kann. Mit Hilfe einer Investitionsrechnung wird die These überprüft, dass sich die Energiekosten durch die Sanierung und Integration einer zusätzlichen Druckerhöhungsanlage in das Versorgungskonzept so weit absenken lassen, dass sich die Investitionskosten amortisieren. Die Wirtschaftlichkeit dieser Maßnahme kann in dieser Arbeit jedoch nicht festgestellt werden. Allerdings wird festgehalten, dass das WVU seine Investitionsentscheidung vor allem unter dem Gesichtspunkt der Versorgungssicherheit treffen und weitere Untersuchungen diesbezüglich durchführen sollte. Abschließend wird das Versorgungsgebiet auf weiteres energetisches Potenzial hin untersucht. Ansatzpunkt zur Optimierung ist der vorzeitige Austausch von Rohrleitungen des Rohrnetzes zur Reduktion strömungsbedingter Druckverluste. Mit Hilfe von hydraulischen Simulationen wird dieses Optimierungspotential unter wirtschaftlichen Aspekten eingehend betrachtet. Dabei wird festgestellt, dass das Rohrnetz diesbezüglich kein weiteres Optimierungspotenzial besitzt. Dennoch wird dem WVU die Empfehlung gegeben, die Suche nach weiterem Optimierungspotenzial zur Senkung der Energiekosten fortzusetzen. Weiteres Optimierungspotenzial könnte z.B. in der Begrenzung von Wasserverlusten und der Ausnutzung von Schwachlastpreisen liegen.

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