Graduiertenkolleg
Technisierung und Gesellschaft
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Graduiertenkolleg
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*1975 in Friedrichroda/Thüringen. Bauingenieurstudium an der Technischen Universität Darmstadt, seit 2003 Diplombauingenieur mit Schwerpunkt Siedlungswasserwirtschaft, Wasserbau und Umweltwissenschaften. April 1999 - April 2003 nebenher tätig als Oberstufennachhilfelehrer in Mathematik, Physik und Chemie. Seit Juni 2003 Stipendiat des Graduiertenkollegs "Technisierung und Gesellschaft" und wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Wasserversorgung und Grundwasserschutz, Institut WAR.
E-Mail: c.haehnlein@iwar.tu-darmstadt.de
[Zurück nach oben]Motivation und Zielsetzung
Anstoß für dieses Forschungsprojekt gab die gegenwärtig existierende ineffiziente Steuerung von Pumpwerken bei der Verteilung von Trinkwasser. Durch die Einbeziehung der aktuellen Drücke im Verteilnetz bei der Steuerung von Pumpwerken ist eine erhebliche Einsparung von Pumpenergiekosten möglich.
Methodik und Gliederung der Arbeit
Zur Umsetzung dieser Zielsetzung wurde im Rahmen dieser Arbeit ein numerisches Modell zur Optimierung der Pumpwerkssteuerung im Hinblick auf die Pumpenergiekosten entwickelt. Im Modell werden die einzelnen Rohrnetzelemente mit Hilfe der bekannten mathematischen Gleichungen beschrieben. Das Verteilnetz wird als vereinfachtes mathematisches Modell, dem so genannten Skelett-Modell, abgebildet. Zur Abbildung werden online gemessene Drücke im Verteilnetz und Durchflüsse durch Pumpen sowie Behälter verwendet. Die Knotenentnahmen werden in Abhängigkeit von der Netzart (mit oder ohne Gegenbehälter) prognostiziert bzw. berechnet. Die Optimierungsrechnungen werden auf Basis der diskreten dynamischen Optimierung und der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten hydraulischen Rohrnetzberechnungsmethode „Knoten-Strang-Verfahren“ durchgeführt. Als Input dienen online gemessene Drücke und Durchflüsse im Verteilnetz. Das numerische Modell liefert ein aktuelles und energieminimiertes Schaltregime aller Pumpen.
Ergebnisse
Derzeit findet ein Praxistest in zwei Versorgungszonen, jeweils mit und ohne Gegenbehälter, des Wasserversorgers Hamburg Wasser statt. Die Ergebnisse werden im Rahmen dieser Dissertation veröffentlicht.
Ausblick
Das numerische Modell ist erweiterbar. Es können z.B. die Kosten der Wasseraufbereitung und die Kosten der Rohwasserförderung mit im Optimierungsmodell berücksichtigt werden. Infolge der steigenden Energiepreise nimmt die Bedeutung von Optimierungsmodellen in der Praxis der Wasserverteilung zu.
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