89 1 · 2017 TR ANSFORMING CITIES FOKUS Forschung + Lehre Planungsprozesse optimieren, interkommunale Zusammenarbeit verbessern Forschungsprojekt zur Entwicklung von Planungswerkzeugen für die Wasserwirtschaft Wasserversorgung, Infrastruktur, Leitungsnetze, Planungsgrundlagen, Datenbestand Steffen Krause Im Rahmen eines von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projektes arbeiten Wissenschaftler und Software-Ingenieure unter Federführung der Universität der Bundeswehr in München daran, die Zusammenarbeit zwischen Wasserversorgungsunternehmen und Planungsbüros zu verbessern. Veranlassung Die Leitungsnetze der kommunalen Wasserversorgungsunternehmen (WVU) binden den größten Teil des Anlagevermögens und der laufenden Aufwendungen von rund 2 Mrd. EUR jährlich (Branchenbild der deutschen Wasserwirtschaft 2015). Ihr Zustand ist entscheidend für den Erhalt der Trinkwasserqualität und die Gewährleistung der Versorgungssicherheit. Die Planung der Netze erfolgt für einen Nutzungszeitraum von 50 und mehr Jahren. Gegenwärtige und zukünftige Veränderungen der Siedlungsstruktur durch demographischen Wandel und Migrationsbewegungen führen dazu, dass die geschaffene Infrastruktur teilweise nicht mehr planungsgemäß ausgelastet wird und die für ihren Erhalt erforderlichen Mittel immer schwerer aufgebracht werden können. Neben dem Erhalt ist aber auch die Anpassung an die veränderte Siedlungsstruktur und an den geänderten Bedarf einzuleiten und umzusetzen. Um die erforderliche Versorgungssicherheit zu gewährleisten, sind die WVU außerdem gehalten, trotz rückläufiger Wasserabgabe, in die Schaffung von Redundanzen bei den Gewinnungsanlagen zu investieren (Bay. Landtag, Drucksache 16/ 9169, 2011). Für die Kommunen und die WVU resultiert daraus ein erheblicher Kostendruck, der einen möglichst effizienten Einsatz der Finanzmittel erzwingt. Ein Szenario, welches die Anpassung der Struktur und die Steigerung der Effizienz miteinander verbindet, ist die interkommunale Zusammenarbeit. Mögliche Formen der interkommunalen Zusammenarbeit reichen dabei von der gemeinsamen Betriebsführung bis hin zum technischen Verbund der Leitungsnetze benachbarter Kommunen bzw. Unternehmen. Bei der Bewältigung der beschriebenen Probleme besteht gegenwärtig ein sogenanntes „Window of Opportunities.“ Die Chancen ergeben sich aus der Gleichzeitigkeit von Investitionsbedarf, Anpassungsdruck und Bereitschaft der Wasserversorger zur interkommunalen Zusammenarbeit, die unter anderem auch von der Bayerischen Staatsregierung unterstützt wird. (Ministerratsbeschlüsse vom 19. Feb. 2008 und vom 30. Nov. 2010). Partner In einem von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekt arbeitet die Universität der Bundeswehr, München, Professur Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik am Institut für Wasserwesen, daran, diesen Planungsprozess zu optimieren. Zum Projektteam gehören die Firma tandler.com GmbH als E n t w i c k l e r von Ingenie ur s of t w are , das Ingenieurbüro COPLAN AG als Planer und Anwender hydraulischer Modelle, sowie die AWA-Ammersee gKU als WVU. Die AWA-Ammersee gKU stehen dabei stellvertretend für viele kommunale WVU in Bayern, da sie die Wasserversorgung von sechs Gemeinden in interkommunaler Zusammenarbeit realisieren und den Transformationsprozess von einzelnen Anlagen zu einer planerischen Einheit bereits in Angriff genommen haben. Das von AWA-Ammersee gKU gelebte Modell der interkommunalen Zusammenarbeit hat für Bayern Vorbildcharakter, da es auf der einen Seite die Synergien in den Bereichen Technik und Verwaltung wie z.B. Personaleinsatz, Vorhaltung von Geräten und gemeinsamer Einkauf realisiert, auf der anderen Seite aber durch eigene Satzungen je Wasserwerk und die Nutzung der gemeindlichen Brunnen den Kommunen weiterhin ihre Bild 1: Wappen der AWA- Ammersee gKU. © AWA-Ammersee gKU. 90 1 · 2017 TR ANSFORMING CITIES FOKUS Forschung + Lehre Eigenständigkeit gewährt. Das neue Projekt AkWa wird die AWA- Ammersee gKU und alle späteren Anwender der Projektergebnisse in ihrem Bestreben um Erhalt bester Wasserqualität, Versorgungssicherheit und Substanzerhalt unterstützen. Zielsetzung Ziel des Projektes ist die Erarbeitung einer Vorgehensweise, die als Best Practice Beispiel für die Zusammenarbeit von Wasserversorger und Planungsbüro gelten kann. Dazu gehören eine strukturierte Erfassung von Planungsgrundlagen, die Definition von technischen und wirtschaftlichen Zielen für die Ermittlung und Bewertung eines Zielnetzes und schließlich eine Priorisierung von Maßnahmen für den schrittweisen Übergang vom vorhandenen zum Zielnetz, was auch als Festlegung des Anpassungspfades bezeichnet wird. Mit der Vorgehensweise sollen sowohl die Belange der kommunalen Versorgungsunternehmen als auch die ingenieurseitigen Anforderungen und der aktuelle Stand von Wissenschaft und Technik berücksichtigt werden. Dies schließt eine kritische Bewertung des Lösungsansatzes bezüglich der in der Praxis verfügbaren Daten und der Übertragbarkeit der Vorgehensweise auf andere Kommunen und Unternehmen ein. Aus diesem Anspruch haben sich auch die Zusammensetzung des Projektteams und der Lösungsweg abgeleitet. Zur Realisierung des Zieles soll auch eine Softwarekomponente als Open Source Lösung entwickelt werden, die von Ingenieurbüros als Planungswerkzeug verwendet werden kann. Lösungsweg Für die Bewertung des Ist-Zustandes und Ableitung des Ziel-Netzes werden Szenarien definiert. Diese fassen die Planungsgrundlagen sowie die technischen und wirtschaftlichen Vorgaben zusammen und belegen diese mit jeweils unterschiedlichen Werten bzw. Annahmen. Dem Anwender soll für die Handhabung der Szenarien ein so genannter Szenario-Manager als Funktionalität der Softwarekomponente zur Verfügung gestellt werden, der zugleich eine Anleitung bei der gemeinsamen Erhebung der Datengrundlagen bietet. Auf Basis der in den Szenarien definierten Anforderungen können dann eine Bewertung des Ist- Zustandes und die Planung eines zum Szenario passenden Zielnetzes erfolgen. Die technischen und wirtschaftlichen Ziele bilden dabei sowohl Randbedingungen (z.B. Einhaltung von Drücken, Vermeidung von Stagnation, Neuanordnung von Behältern, Anpassung von Druckzonen) als auch Optimierungsvorgaben (z.B. Substanzwerterhalt, Netzalter). Die Optimierung kann teilweise automatisiert, z.B. durch Nennweitenanpassung, erfolgen. Die Bewertung der für die einzelnen Szenarien ermittelten Zielnetze erfolgt dann durch den Planer und das WVU wieder auf Basis der technischen und wirtschaftlichen Zielvorgaben. Bild 2: Schema der Vorgehensweise. © UniBW Bild 3: Projektteam der Universität der Bundeswehr, München. © UniBW 91 1 · 2017 TR ANSFORMING CITIES FOKUS Forschung + Lehre PD Dr.-Ing. habil. Steffen Krause Laborleiter Professur für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik, Institut für Wasserwesen, Fakultät für Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften, Universität der Bundeswehr München Kontakt: steffen.krause@unibw.de AUTOR Für das ausgewählte Zielnetz wird im nächsten Schritt der Anpassungspfad ermittelt, also die zeitliche Abfolge festgelegt, in der die notwendigen Änderungen realisiert werden sollen. Hier können wiederum Vorgaben des Unternehmens einfließen, die Budgetverfügbarkeit, Bedeutung von Leitungen und andere Kriterien berücksichtigen. Im Ergebnis steht ein Ensemble verschiedener Anpassungspfade zur Verfügung, dessen Variabilität aus den unterschiedlichen Annahmen in den Szenarien beruht und als Sensitivitätsanalyse interpretiert werden kann. Um einen Maßnahmenkatalog für die Realisierung der Anpassung zu erhalten, der robust gegenüber Änderungen der Planungsannahmen ist, muss die Schnittmenge aus diesen verschiedenen Anpassungspfaden ermittelt und bewertet werden. Dadurch werden einzelne Nennweitenanpassungen und strukturelle Änderungen identifiziert, die vor dem Hintergrund von Unsicherheiten als „noregret-Maßnahmen“ bezeichnet werden können. Fazit Das vorgestellte Konzept vereint moderne Softwarefunktionalitäten unter maximaler Nutzung vorhandener Daten mit einer transparenten Diskussion über Planungsannahmen, unternehmerische Ziele und Lösungsmöglichkeiten für die anstehenden Aufgaben in Erhaltung und Anpassung der Trinkwassernetze. Zu den bei den WVU bzw. Kommunen vorhandenen Daten, die über standardisierte Schnittstellen eingebunden werden sollen, gehören digitale Flurkarten, Leitungskataster und andere. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird außerdem der Umgang mit einem geringen Datenbestand untersucht, sodass beispielsweise auch kleinere WVU von der vorgeschlagenen Vorgehensweise profitieren können. Das Projekt soll als Best Practice Nürnberger Kolloquien zum Brandschutz Nürnberger Kolloquien zur Kanalsanierung Nürnberger Kolloquien zur Trinkwasserversorgung SEMINARE UND TAGUNGEN Berufsbegleitender Bachelor Betriebswirtschaft BBAACCHHEELLOORR Master Facility Management Master Software Engineering und Informationstechnik Master Einkauf und Supply Management Master Einkauf und Logistik / Supply Chain Management ment d I f ti t Master of Business Administration (MBA) für Nicht-Wirtschaftler Master of Business Administration (MBA) für Wirtschaftler Beschaffung und Supply Chain Management Betriebswirtschaft für Ingenieure und andere Nicht-Wirtschaftler Lieferantenauswahl und Vergabemanagement Logistik und Supply Chain Management Usability Engineering Facility Management Softwareentwicklung Seminar Linerstatik Nürnberger Restrukturierungskonferenz WEITERBILDUNG LOHNT SICH! www.ops-nuernberg.de IHR PARTNER FÜR BERUFSBEGLEITENDE WEITERBILDUNG ! Beispiel dienen, bei dem eine Vorgehensweise und die Instrumente zur Entscheidungsfindung (u. a. Software) präsentiert werden, um WVUs bei der Anpassungsplanung und Optimierung der Trinkwasserversorgungsnetze zu unterstützen. Bild 4: Der Zustand der Leitungsnetze ist entscheidend für den Erhalt der Trinkwasserqualität und die Gewährleistung der Versorgungssicherheit. © UniBW