Projekt 34462/01

Nachhaltiger Substanzerhalt leitungsgebundener Infrastrukturen der Siedlungswasserwirtschaft

Projektdurchführung

Fachhochschule Aachen FB 2 Bauingenieurwesen ISCE | Institute of Smart City Engineering
Bayernallee 9
52066 Aachen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

NaSub verfolgt das Ziel, den aktuellen Instandhaltungsumfang urbaner leitungsgebundener Wasserinfrastrukturen in Bezug auf den Substanzerhalt ohne Prognosemodelle bewertbar zu machen. Der Instandhaltungsbedarf, der für den mittel- bis langfristigen Substanzerhalt (Erhalt der baulichen Substanz und Vermögenserhalt) erforderlich ist, soll zukünftig über Kennzahlen ohne aufwändige netzspezifische Zustandsentwicklungsprognosen abgeschätzt werden.
Dazu sollen Kennzahlen, Kennzahlenfunktionen und Benchmarks bzw. Zielgrößen entwickelt werden, mittels derer in Abhängigkeit der jeweiligen Netzstruktur der aktuelle Instandhaltungsbedarf (investive und betriebliche Maßnahmen) sowie die zukünftige Entwicklung des Instandhaltungsbedarfs erfasst und dem gegenwärtigen bzw. geplanten Handeln gegenübergestellt werden können. Darüber hinaus sollen Methoden entwickelt werden, diese Kennzahlen ohne Nutzung von Prognosemodellen netz- und spartenspezifisch zu ermitteln. Die Betrachtungen sollen sowohl in einen Quartierszusammenhang gebracht als auch spartenübergreifend angestellt werden können.
Eine ergänzende Zielsetzung ist die Weiterentwicklung des Leistungsmerkmals „Nachhaltigkeit“ in der Wasserwirtschaft durch Etablierung der entwickelten Kennzahlen in bestehenden Benchmarking-Systemen. Möglich wird dies durch die Implementierung von Modellen zur Quantifizierung der baulichen Substanz von Netzobjekten (Kanalhaltungen oder Leitungen) und deren Restnutzungsdauern bei der Kennzahlenentwicklung.
Insgesamt werden mit NaSub folgende Ziele verfolgt:
• Entwicklung von Kennzahlen zur Ermittlung des Instandhaltungsbedarfs und dessen zeitlicher Entwicklung
• Entwicklung eines „Instandhaltungschecks“ für Abwasser- und Trinkwassernetze
• Entwicklung von Methoden, weitere Infrastrukturen in die Betrachtungen einbinden zu können
• Aufnahme des Modells in Benchmarking-Systeme


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach einer Einführung in die bisherige Methodik der Instandhaltungsbewertung werden Ergebnisse einer national und international durchgeführten Kennzahlenrecherche getrennt für die beiden Sparten Abwasser und Trinkwasser präsentiert. Inhalt der Recherche ist die Suche nach Kennzahlen wie beispielsweise die technische Restnutzungsdauer, Substanzwert und Substanzwertentwicklung, mit denen belastbar beurteilt werden kann, wie die bisherigen Instandhaltungstätigkeiten der Netzbetreiber wirken und in welchem Ausmaß die Betreiber ihre Sanierungsanstrengungen erhöhen müssen. Die Wirksamkeit der bisher angewandten Sanierungstätigkeiten sowie die Zweckmäßigkeit der eingesetzten Ressourcen werden transparent und damit vergleichbar dargestellt werden. Hierfür müssen nicht nur statische Kennzahlen, sondern die zeitliche Entwicklung von Kennzahlen, also „Kennzahlenfunktionen“ gefunden und implementiert werden.
In einem nächsten Schritt wird das Kennzahlenmodell zunächst mit der SWO Netz GmbH als Betreiber der Osnabrücker Wasserver- und Abwasserentsorgungsnetze entwickelt. Dazu wird die aktuelle Instandhaltungsstrategie der SWO Netz GmbH analysiert und die Zustandsentwicklung für ein repräsentatives Teilnetz prognostiziert. Basierend auf dieser Prognose erfolgt eine Strategieoptimierung für das ausgewählte Teilnetz. Derzeitiges Handeln wird der optimierten Strategie gegenübergestellt und erste Kennzahlen(funktionen) werden entwickelt. Anwendung und Übertragbarkeit der Kennzahlen auf Teilnetze der Wasserver- und Abwasserentsorgung Osnabrücks, die nicht Gegenstand der Prognose waren, werden überprüft.
In einem nächsten Schritt wird erläutert, wie die entwickelten Kennzahlen auf Quartiersebene heruntergebrochen werden können. Mit zunehmender Detaillierung der Quartiere nimmt die Anzahl der Netzobjekte im Quartier ab, womit die statistischen Unschärfen steigen. Untersucht wird deshalb, inwieweit spartenbezogen Prioritäten ermittelt und welche Empfehlungen für die Wahl der Quartiersgröße abgeleitet werden können.
Durch Verknüpfung der quartiersbezogenen Kennzahlen sollen spartenübergreifend Prioritäten und Synergien durch koordinierte Instandhaltung identifiziert werden, um Netzbetreibern ein langfristiges Gesamtsanierungskonzept für die Netzsparten Abwasser und Trinkwasser zu ermöglichen. Ebenfalls werden weitere Infrastrukturen wie Gasversorgungsnetze, Fernwärmenetze oder der Straßenkörper bei der Entwicklung eines Instandhaltungsmanagements in die Betrachtungen eingebunden.
Auf Grundlage der entwickelten Kennzahlen wird ein Instandhaltungscheck entwickelt, der u. a. Substanzwert und Substanzwertentwicklung in den Netzen berücksichtigt. Idee dieses Checks ist, Netzbetreibern eine einfache Einordnung bzw. Bewertung ihrer Instandhaltungsstrategie zu ermöglichen und Wege aufzuzeigen ggf. erkannte Defizite in der Strategie zu beheben. Der Instandhaltungscheck dient der Beantwortung folgender Fragen:
• Reicht das Maßnahmenbudget derzeit und zukünftig zur nachhaltigen Werterhaltung der Netze aus?
• Findet derzeit oder zukünftig ein Substanzverzehr statt?
• Sind umfassendere Strategiebetrachtung zur Vermeidung von Substanzverzehr erforderlich?
Die für das Osnabrücker Teilnetz entwickelte Vorgehensweise wird anhand bestehender Netz- und Strategiedaten anderer Kommunen genutzt, um die Validität der Kennzahlen zu prüfen bzw. Unschärfen zu quantifizieren.
Abschließend wird dargelegt, wie eine Verbreitung und Anwendung der entwickelten Kennzahlen durch Einbindung in vorhandene Benchmarkingprojekte erfolgt. Die parallele Anwendung durch mehrere Betreiber im Benchmarking ermöglicht vergleichende Betrachtungen zwischen den Betreibern, Austausch zu Hintergründen und ggf. auch Weiterentwicklungen der Ansätze.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen von „NaSub“ wurde nachgewiesen, dass eine kennzahlenbasierte Beurteilung der Instandhaltungsstrategien von urbanen Wasserinfrastrukturen über einen InCH-Schnelltest möglich ist.
Die für Abwasser- und Trinkwassernetze entwickelten Standardalterungsfunktionen haben sich in theoretischen Überlegungen als machbar dargestellt. Ein Fragenkatalog steht ebenfalls zur Verfügung.
Auf wissenschaftlicher Ebene konnte somit ein aufwandsreduziertes und damit niedrigschwelliges Instrument geschaffen werden, mit dem der wahrscheinliche aktuelle und zukünftige Sanierungsbedarf sowohl hinsichtlich der Dringlichkeit als auch hinsichtlich des zu erwartenden Maßnahmenumfangs hinreichend belastbar bestimmt werden kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Sowohl die ursprünglich angedachte Diskussion der erreichten Projekt(zwischen)ergebnisse mit der Fachwelt über selbstorganisierte Workshops als auch die Kommunizierung des entwickelten Instandhaltungscheck in der Fachöffentlichkeit über Kongresse war wegen der kurz nach Projektstart ausbrechenden Pandemie nicht durchführbar. Während der Projektlaufzeit wurden sämtliche Fachkongresse, in denen NaSub hätte vorgestellt werden können, abgesagt. Das Ausweichen auf digitale Formate wurde für die Neupräsentation eines Produktes wie den Instandhaltungscheck als wenig aussichtsreich eingestuft und deshalb verworfen. Erst nach Ende der Projektlaufzeit konnte eine Projektpräsentation auf einem der ersten wieder in Präsenz stattfindenden Branchentreffs vor 104 Personen wie folgt erfolgen:
Karsten Kerres, Sylvia Gredigk-Hoffmann:
Der Instandhaltungscheck (InCh©)
Ein neues Instrument zur Erstanalyse von Substanzentwicklung und Instandhaltungsnotwendigkeiten
Vortrag auf dem Kanalgipfel am 16. September 2021 in Hannover
Der Vortrag war bereits in der Veranstaltungsplanung für 2020 vorgesehen; allerdings wurde auch der Kanalgipfel von September 2020 in September 2021 verschoben.


Fazit

Die wesentlichen Projektziele von NaSub wurden erreicht: ein kennzahlenbasierter Instandhaltungscheck als alternativer Schnelltest zu Alterungsmodellen wurde entwickelt, die dafür erforderlichen Standardalterungsfunktionen haben sich als belastbar erwiesen.
Coronabedingt mussten einige Projektaktivitäten angepasst werden. Insbesondere das Feedback von Netzbetreibern zu den (Zwischen)Ergebnissen konnte in sehr eingeschränkter Form eingeholt werden. Trotz zahlreicher Ansprachen war kein praxisnaher Testlauf bei Trinkwassernetzbetreibern möglich, da sich Betreiber in der Krisensituation mit Hinweis auf die notwendige Konzentration auf ihr Kerngeschäft zurückzogen.
Für die Anwendung als innovative Dienstleistung steht die praktische Erprobung anhand konkreter Netzanalysen und begleitenden Interviews mit Betreibern aus. Ebenfalls steht die Überführung in ein valides Softwaretool – auch des Fragebogens – noch aus.
Das erwartbare Marktpotential in Deutschland ist bedeutend, für die Etablierung des Produktes auf Bundesebene wäre ein Zertifizierungsprozess hilfreich.