Neues Wasserbezugskonzept für Erkrath-Hochdahl
Gewährleistung einer ausreichenden Menge hochwertigen Trinkwassers jederzeit und überall – gemäß der Trinkwasserverordnung ist dies das erklärte Ziel. In Deutschland, einem wasserreichen Land, steht die Wasserversorgung der Bevölkerung grundsätzlich auf stabilen Beinen. Trotzdem kam es in der Vergangenheit, nicht zuletzt aufgrund des Klimawandels, in bestimmten Regionen zu Versorgungsengpässen. Angesichts der sicher bevorstehenden Hitze- und Dürreperioden sind Wasserversorger gefordert, ihre Strategien zu überdenken und innovative Wasserbezugskonzepte zu entwickeln. Hierbei stehen neben der Versorgungssicherheit auch wirtschaftliche Überlegungen im Fokus.
Die Herausforderung besteht darin, beides miteinander zu vereinen, da für die Wassergewinnung, -aufbereitung und -verteilung erheblicher Energieaufwand erforderlich ist. Die damit verbundenen Kosten haben bereits ein beträchtliches Niveau erreicht, und das Ende dieser Entwicklung ist nicht absehbar. Um langfristige Versorgungssicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig wirtschaftlich zu agieren, optimieren zahlreiche Wasserversorger ihre Wassergewinnung und/oder ihre Wasserbezugskonzepte, so auch die Stadtwerke Erkrath in diesem Fall.
Neue Herausforderungen erfordern neue Ansätze: Bis Mitte 2023 erfolgte die Wasserversorgung in Erkrath durch Eigenförderung der Brunnen Sandheide und Sedental sowie durch Fremdbezug von den Stadtwerken Düsseldorf und Wuppertal. Das Trinkwasser aus Sedental erfüllte höchste Standards ohne weitere Aufbereitung. Hingegen enthielt das Wasser aus Sandheide aufgrund erhöhter Eisengehalte unerwünschte Bestandteile, die im Wasserwerk an der Gruitener Straße durch Zugabe von Sauerstoff ausflockten und über Sand-/Kiesfilter ausgefiltert wurden. Die Trinkwasserqualität ist sehr gut, und alle Grenzwerte werden eingehalten. Obwohl dies eine positive Ausgangsposition darstellt, besteht weiteres Optimierungspotenzial.
Mit dem Ziel, die Trinkwasserqualität weiter zu verbessern und gleichzeitig ökonomische und ökologische Aspekte zu berücksichtigen, wurde seit 2021 über ein neues Wasserbezugskonzept nachgedacht. Dieses Konzept beinhaltet unter anderem den Umbau der vorhandenen Teilnetze zu einem einheitlichen Versorgungsnetz und den Neubau einer Druckerhöhungsanlage (DEA). Die Entscheidung fiel darauf, das Trinkwasser ausschließlich von den Stadtwerken Düsseldorf zu beziehen. Die Ausschreibungen für die Umsetzung der Baumaßnahme wurden zeitnah zu diesen Überlegungen und Planungen durchgeführt, und aufgrund positiver Erfahrungen erhielt die Grundfos GmbH den Zuschlag für den Bau der neuen Druckerhöhungsanlage in der Max-Planck-Straße.
Die neue Druckerhöhungsanlage zeichnet sich durch Versorgungssicherheit und Energieeffizienz dank ausgereifter Pumpentechnik aus. Der Stadtteil Hochdahl wird sowohl über das aus eigenen Brunnen geförderte Trinkwasser als auch über das gelieferte Trinkwasser aus Düsseldorf versorgt. Zur Einspeisung in die Versorgungsbereiche wurde der Bau einer DEA erforderlich, die 2021/2022 geplant und im Oktober 2022 in der Max-Planck-Straße errichtet wurde. Die beiden gelieferten Fertigteil-Gebäude umfassen Gebäude 1 für eine bauseitige Netz-Ersatzanlage und Gebäude 2 für die Druckerhöhungsanlage mit der erforderlichen Technik. Die Fertigteilgebäude vom Typ GW-NFH 1/720 wurden von Grundfos geliefert und zeichnen sich durch eine selbsttragende Konstruktion aus hochwertigem B45 Stahlbeton aus.
Die Druckerhöhungsanlage, die in den DEA-Parametern für den Hochbehälter Hochdahl ausgerichtet wurde, musste rund 80 Höhenmeter überwinden. Der durchschnittliche Volumenstrom liegt bei 80 bis 120 m³/h, und die Anlage ist für eine Einspeisungsmenge bis 360 m³/h ausgelegt. Dadurch ist in Ausnahme- und Notfällen vorgesorgt, insbesondere wenn die Versorgung über eigene Brunnen ausfallen sollte. Die gewählte DEA, eine Hydro MPC-E5 CRE 95-2-1, bietet eine maßgeschneiderte Lösung, die Versorgungssicherheit und Energieeffizienz kombiniert. Die CR-Pumpen dieser Anlage arbeiten besonders energieeffizient und wurden durch Lasertechnik optimiert. Mit einer modularen Bauweise können die Pumpenkomponenten flexibel kombiniert werden.
Neben den bereits erwähnten Merkmalen verfügen alle CR-Pumpen über eine ausgereifte Technik, hochwertige Werkstoffe und verschleißarme Lager. Eine Besonderheit ist die einzigartige Patronen-Gleitringdichtung, die Ausfallursachen durch fehlerhafte Montage minimiert. Die CRE-Pumpen sind vertikal aufgestellte, mehrstufige Kreiselpumpen mit integriertem Frequenzumrichter (in diesem Fall als Redundanz). Sie sind mit einem 3-phaserigen, luftgekühlten Permanentmagnet-Synchronmotor ausgestattet, dessen Motorwirkungsgrad der Effizienzklasse IE5 gemäß IEC60034-30-2 entspricht. Die elektronische Anpassung der Motordrehzahl und somit der Pumpenleistung passt sich dem jeweils aktuellen Bedarf an.
Die wichtigsten technischen Daten der Druckerhöhungsanlage:
- Nennförderstrom: 570 m³/h
- Max. Druckbetrieb: 16 bar
- Anzahl der Pumpen: 5
- Redundante Steuerung der CU 352
- Anschlussfertige DEA nach DIN 1988-500
- Volumensteuerung, kann jedoch im Bedarfsfall manuell auf Drucksteuerung umgestellt werden.
Besonderheiten der Baustelle:
Die Planung der Gebäude, einschließlich der DEA, erfolgte Ende Oktober 2021.
Das ursprüngliche Ziel war es, die Anlage bis Ende 2022 in Betrieb zu nehmen. Allerdings gab es einige Verzögerungen aufgrund von Anpassungen in der Steuerungstechnik. In enger Zusammenarbeit mit allen am Bau beteiligten Partnern wurden verschiedene Szenarien durchgespielt, was zu der Erkenntnis führte, dass die Steuerung optimiert werden muss, um für alle Eventualitäten gerüstet zu sein.
Durch die intensive und gute Zusammenarbeit in der Bauphase sowie darüber hinaus konnte eine optimale Lösung für die Steuerung gefunden werden. Es wurde die Möglichkeit geschaffen, vom Volumenstrom manuell auf den Druckbetrieb umzustellen. Dies steigert die Versorgungssicherheit erheblich und minimiert das Risiko von Ausfällen. Schließlich konnte die Anlage am 10. März 2023 mit einem guten Gefühl in Betrieb genommen werden.
Nach mehreren Testläufen, bei denen alle denkbaren Ausfallmöglichkeiten berücksichtigt wurden, wurde der Betrieb als sicher eingestuft. Alle theoretischen Ansätze wurden im laufenden Betrieb bestätigt. Beispielsweise wurde der Volumenstrom von durchschnittlich 80 bis 120 m³ auf 250 m³ erhöht, ohne dass die Anlage und das Leitungsnetz in Mitleidenschaft gezogen wurden. Am 16. August 2023 konnte Herr Gregor Jeken, Geschäftsführer der Stadtwerke Erkrath, die Anlage feierlich einweihen und betonte dabei besonders die vorbildliche Zusammenarbeit aller am Bau beteiligten Unternehmen.
Zahlen – Daten – Fakten:
- Bauherr: Stadtwerke Erkrath GmbH
- Auftraggeber und Betreiber: Stadtwerke Erkrath GmbH
- Projekt: Druckerhöhungsanlage Max-Planck-Str.100, Erkrath
- Bauzeit: Oktober 2022
- Inbetriebnahme und Testläufe: April – Juni 2023
- Planer: Stadtwerke Erkrath/Grundfos GmbH
- Anlagentechnik: Grundfos GmbH/NTC Notstrom
- Pumpen- und Fertigteile: Grundfos GmbH / B+F Beton- und Fertigteilgesellschaft mbH
Bildrechte: Grundfos GmbH
von Volker Zimmermann und Oliver Wessels
