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Wasser – Integriertes Management unserer knappsten Ressource
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Wasser – Integriertes Management unserer knappsten Ressource

Neben der Zukunftsaufgabe einer nachhaltigen, globalen Energiebereitstellung ist die weltweite Versorgung mit Wasser eines der drängendsten Themen unserer Zeit. Haupttreiber dieser Entwicklung ist neben der Bevölkerungsexplosion auf über 9,5 Milliarden Menschen bis 2050 auch eine stetige Zentralisierung dieser Menschen auf engem Raum – Stichwort MegaCities.

Wasser für Peking

Das Management von Wasserressourcen von Städten mit über 10 Millionen Einwohnern ist eine komplexe Herausforderung, beginnend von der Analyse der Einzugsgebiete bis hin zur Prognose des zukünftigen Wasserverbrauchs. So entwickelten Forscher des Fraunhofer IOSB in den Abteilungen WMS und MRD im Projekt »Beijing Water« (Peking / Volksrepublik China) gemeinsam mit der Beijing Water Authority eine Softwarelösung für das zukünftige Management der Wasserressourcen einer derartigen Mega City. Auf dieser Basis können nun ausgewählte Strategien für eine nachhaltige Wasserbewirtschaftung umgesetzt werden.

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© Fraunhofer IOSB-AST

Flüsse – vielfältige Funktionsträger

Ein weiterer Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt ist die Untersuchung von Staustufenkaskadensystemen unter Berücksichtigung verschiedener Parameter. In großen Flussläufen konkurrieren Schifffahrt, Energieerzeugung, Wasserversorgung oder auch der Hochwasserschutz miteinander. Der chinesische Auftraggeber NHRI (Nanjing Hydraulic Research Institute) nutzte hier das umfassende Fraunhofer-Know-how für die optimale Bewirtschaftung des Beijing River auf einem knapp 300 Kilometer langen Abschnitt. 2013 konnte ein weiterer Auftrag in der Region  Jiangyin  gewonnen werden.

In  diesem Mündungsgebiet können die Wassermassen des Flusses Jangtse durch die Einwirkung von Ebbe und Flut auch entgegen der eigentlichen Flussrichtung wirken, was unter anderem zu einer erhöhten Versalzungsgefahr führt. Ein umfangreiches System aus Schleusen, Reservoiren und bidirektionalen Wasserflüssen musste daher bei der Systemoptimierung berücksichtigt werden. Im Endergebnis ist ein umfangreiches Monitoringsystem für den chinesischen Kunden mit vielfältigen Visualisierungsmöglichkeiten über das Internet entstanden.

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© Fraunhofer IOSB-AST

Qualität der Wasserverteilnetze

Neben China ist auch die Mongolei ein Akquise- und Forschungsschwerpunkt. In dem vom BMBF geförderten Integrated Water Resource Management kurz IWRM-Projekt »MoMo« untersuchte das Fraunhofer IOSB unter anderem mit moderner Sensortechnologie und der Softwarelösung »HydroDyn« die Wasserverluste im Netz. Ergebnis der Untersuchung waren Empfehlungen zur Reduzierung der Verluste durch gezielte Sanierung, an den Stellen des Wasserverteilnetzes von Darkhan - der zweit- größten Stadt der Mongolei – wo besonders viel Trinkwasser in den z. T. maroden  Leitungen  verloren  geht. Weitere Simulationen der Grundwasserressourcen und der Abwasseraufbereitung im Kharaa Einzugsgebiet im Norden der Mongolei führen zu einer insgesamt deutlichen Verbesserung der Versorgungssicherheit – vor allem auch in Bezug auf eine nahgelegene Aschehalde eines Kohlekraftwerks und den damit verbundenen Schadstoffeinträgen in das Grundwasser.

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© Fraunhofer IOSB-AST

Wasserversorgung International

Das Fraunhofer IOSB entwickelt im Auftrag der ABB Deutschland, der SW Marburg und der HEW Hof auf Basis von »HydroDyn« auch Lösungen für die Simulation und Betriebsführung großer Trinkwasserpipelines im Nahen Osten – etwa in Saudi-Arabien, den Vereinigten Arabischen Emiraten und Kuwait sowie in Deutschland. In Zukunft wird die Bedeutung dieser internationalen Projekte noch weiter zunehmen.