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Heberbrunnen

Veranlassung


Schema einer Heberleitung mit 5 Heber- und 1 Sammelbrunnen


Im Rahmen des vom SMWK geförderten Forschungsprojektes "INTERDIS-2- Energie-sparende Wassergewinnung in Trockenperioden (2016-2018)" erfolgt zurzeit eine Darstellung des Energieeinsparpotentials von Heberbrunnenanlagen sowie die Schaffung einer Planungsgrundlage zur Dimensionierung und Sanierung von Hebern, von denen Wasserversorger, Planer und Fachleute profitieren sollen. Die Innovation besteht in einem kostenlosen Softwaretool zur hydraulischen Berechnung/Dimensionierung von Hebern sowie eines Tools zur Kostenvergleichsrechnung inklusive Energiebilanz. Regionale wie auch überregionale Unterstützung erhält das Vorhaben durch die DREWAG-Netz GmbH und die Kommunalen Wasserwerke Leipzig GmbH sowie die Stadtwerke Arnsberg GmbH und den Zweckverband Landeswasserversorgung Stuttgart.

Hebertool

Beschreibung des Programms:

Das Excel-Tool „SIPHON“ wurde an der HTW Dresden zur hydraulischen Berechnung von Heberbrunnen entwickelt. Das Tool soll als Planungsgrundlage für Wasserversorger, Ingenieurbüros und Fachleute dienen, welches bei erforderlichen Sanierungsmaßnahmen oder einem Ersatzneubau von Hebern herangezogen werden kann. SIPHON ermöglicht die analytische Berechnung von Brunnenwasserspiegeln sowie Einzelbrunnenförderraten auf Basis der Mehrbrunnenformel für stationäre Verhältnisse. Eine kolmatierte Flussrandbedingung kann ebenso berücksichtigt werden wie Bereiche mit einer geringen Anströmung bzw. einer variablen Transmissivität. Es ist ein Ergebnis des SMWK-Forschungsprojektes „INTERDIS-2 – TP Energiesparende Wassergewinnung in Trockenperioden“ (2016-2018) und des im European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme geförderten Projekts „AquaNES“ (Förderkennzeichen: 689450).

Downloads:

Excel-Tool - bitte per email anfordern.

Handbuch - wird noch veröffentlicht.

Projektergebnisse

SIPHON-tool (2016-2017)

Die analytischen Berechnungsgrundlagen konnten anhand von 4 Benchmarks und der Nachrechnung echter Messwerte am Beispiel einer Fassung im Donauried mit 3 Heberleitungen und insgesamt 43 Brunnen validiert werden. Das Novum des Tools besteht in der Möglichkeit der Berücksichtigung heterogener Untergrundverhältnisse.

Energieeinsparpotenzial (2017-2018)

Die Auswertung echter Energiedaten an zwei Uferfiltrationsstandorten, welche sowohl Heber als auch einzelbewirtschaftete Brunnen betreiben, zeigten Energieeinsparungen im Bereich von 36 bis 69%. Die Betriebsdaten enthalten bereits Energieverluste für Kabel und Frequenzumrichter, aber auch Verschleiß und Alterung der Pumpen. Es ist zu beachten, dass diese Werte den aktuellen Stand der Technik in der Pumpentechnik widerspiegeln. Zukünftige Fortschritte in der Pumpentechnologie oder andere standortspezifische Bedingungen können das Energieeinsparpotenzial für jeden Einzelfall erhöhen oder verringern. Die Autoren sind jedoch zuversichtlich, dass durch die Sanierung alter Heberbrunnen anstelle einer alternativen Ausrüstung mit Unterwassermotorpumpen ein Energieeinsparpotenzial von 30 - 50% erreicht werden kann, welches die höheren Investitionskosten für die Sanierung bzw. den Neubau rechtfertigt.

Kosten-Vergleichsrechnung (2018)

Laufende Untersuchungsergebnisse werden bis Dezember 2018 erwartet.

Publikationen

Bartak, R., Grischek, T. (2018) Hydraulische Berechnung von Heberbrunnen. bbr 4-2018: 2-7.

Bartak, R., Grischek, T. (2018) Energieeffizienter Betrieb von Brunnen im Heberbetrieb. In: Bannin, A., Frank, S., Kaufmann-Knoke, R., Niedermayr A., Wisotzky, F., Wohnlich, S. (Hrgs) Grundwasser im Umfeld von Bergbau, Energie und urbanen Räumen. Tagungsband der 26. Fachtagung der Fachsektion Hydrogeologie e.V. in der DGGV e.V., 21.-24. März 2018, Bochum, Bochumer Geowissenschaftliche Arbeiten, Heft 24, 206-207.

Bartak, R., Grischek, T. (2018) Groundwater abstraction through siphon wells – hydraulic design and energy savings. J. Water Special Issue "Energy Efficient Management of Water Collection, Treatment, Storage and Distribution" (under review)

Aktualisiert: 16.04.2019