Fachbeiträge des bbr-Jahresmagazins 2021

Glasfaserausbau und Qualifizierung: Bausteine für Fachkräfte in der Versorgungsbranche für den flächendeckenden Glasfaserausbau

Die seit einigen Jahren zu beobachtende und u. a. durch die Corona-Pandemie massiv verstärkte Digitalisierungswelle macht es erforderlich, dass die digitalen Infrastrukturen in Deutschland in den nächsten Jahren stark ausgebaut werden. Glasfaserkabel stellen in diesem Zusammenhang hohe Verbindungsgeschwindigkeiten sicher und sind damit eine Grundvoraussetzung für einen gelungenen Ausbau der Breitbandinfrastruktur. Für den Bereich Glasfasernetztechnik gibt es derzeit – im Gegensatz zu anderen Bereichen der kritischen Infrastruktur – jedoch noch kein anerkanntes Berufsbild, um die für den Ausbau erforderlichen Fachkräfte optimal auszubilden. Die im Herbst 2020 gegründete „Initiative Gremienverbund Breitband“ arbeitet in diesem Zusammenhang aktuell daran, eine Leitlinie über Qualifizierungsmuster für die gesamte Branche zu schaffen.

Autoren: Andreas Kohl (Netze BW GmbH), Mario Jahn (Berufsförderungswerk des Rohrleitungsbauverbandes GmbH)

Sanierung und Erneuerung des Berliner Abwasserdruckleitungsnetzes

Die Berliner Wasserbetriebe (BWB) sind für die Trinkwasserver- und Abwasserentsorgung von etwa 3,7 Mio. Menschen in der Hauptstadt zuständig. Dabei fallen täglich ca. 600.000 m³ Abwasser an – bei Regenwetter können es sogar bis zu 1,5 Mio. m³ werden. Für die Ableitung dieser Mengen auf die sechs Klärwerke im Stadtgebiet und im Umland betreiben die Berliner Wasserbetriebe fast 10.000 km Kanalnetz, 150 Pumpwerke und ein Abwasserdruckleitungsnetz (ADL-Netz) von ca. 1.200 km Länge. Doch daran nagt der Zahn der Zeit: Teile des ADL-Netzes sind mehr als 60 Jahre alt, in einigen Bereichen liegen die Leitungen sogar seit mehr als 100 Jahren im Boden. Damit diese auch künftig weiter stabil funktionieren, haben die Wasserbetriebe 2014 eine Rehabilitationsstrategie entwickelt, um das Berliner Abwasserdruckleitungsnetz zu sanieren und zu erneuern.

Autoren: Katrin Lengefeld, Bernd Adam, Sven Bock, Klaus Buchholz, Martin Klopsch (Berliner Wasserbetriebe)

Automatische 3D-Zustandserfassung, Schadensidentifizierung und -klassifizierung nicht begehbarer Fernwärmekanäle

Spätestens seit den heißen und trockenen Sommern 2019 und 2020 und der Hochwasserkatastrophe in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz 2021 ist jedem klar geworden: Unser Klima verändert sich. Die Folgen können jeden treffen. Schlagwörter wie Klimakrise, Klimaschutz und Klimawende beherrschen die Medien und sind allgegenwärtig. Sie beschreiben auf der einen Seite die Erderwärmung als Ursache und auf der anderen Maßnahmen, die verhindern sollen, dass die Erderwärmung den kritischen Wert von 1,5 °C übersteigt. Mit dem novellierten Klimaschutzgesetz hat der Deutsche Bundestag am 24.06.2021 ein Gesetz beschlossen, das schärfere Vorgaben für die Verringerung der Treibhausgasemissionen festlegt. Bis 2030 sollen die Emissionen gegenüber 1990 um 65 % und bis 2040 um 88 % gesenkt werden. Die Treibhausgasneutralität würde gemäß dieser Zielsetzungen bis 2045 erreicht. Vorausgegangen war eine wegweisende Entscheidung des Bundesverfassungsgerichts vom April 2021, die Regierung und Gesetzgeber zu dieser ehrgeizigeren Politik verpflichtet hat. Am CO2-Austoß hat der Wärmesektor durch Heizen und Kühlen von Gebäuden sowie die Warmwasserbereitung im Privaten und in Industrieprozessen einen hohen Anteil. Deshalb sind gerade hier die Einsparpotenziale sehr hoch.

Autoren: Jürgen Krausewald, Joachim Schmidt, Dr. Ulrich Palzer (IAB – Institut für angewandte Bauforschung)

Grabenlose Technik für den Erhalt und die Modernisierung von Leitungsnetzen

Alte, schadhafte Rohrsysteme führen weltweit zu unnötigen Wasserverlusten. Es besteht Handlungsbedarf – auch in Deutschland. Mit grabenlosen Techniken für die unterirdische Rohrerneuerung kann das Leitungsnetz auf ökologisch und wirtschaftlich schonende Art erhalten und modernisiert werden. Bewährte Verfahren wie das Berstlining ermöglichen es, Wasserverlust nachhaltig zu vermeiden und gleichzeitig den Investitionsbedarf für Versorger und Kommunen deutlich zu reduzieren. Dieser Beitrag beschreibt die technischen Möglichkeiten und Varianten des Berstlining-Verfahrens anhand praktischer Beispiele.

Autorin: Anne Knour (TRACTO-TECHNIK GmbH & Co. KG)

Präventive Netzpflege – zwei Verfahren für unterschiedliche Anwendungsbereiche

Die Wasser-Saug-Spülung ermöglicht neben der Spülung selbst auch die Zustandsbewertung von Rohrleitungsabschnitten in der Trinkwasserverteilung. Kritische Bereiche im Netz lassen sich insbesondere mittels Hot-Spot-Analyse identifizieren. Diese können anschließend mit dem Impulsspülverfahren gründlich gereinigt werden. Trinkwassernetze erfordern regelmäßige Instandhaltung, um für den Verbraucher die einwandfreie Beschaffenheit des Trinkwassers sicherzustellen. Das patentierte Impulsspülverfahren Comprex der Hammann GmbH dient sowohl der Pflegereinigung bestehender Netze als auch der leistungsstarken Grundreinigung im Falle von Kontaminationen. Viele Wasserversorger nutzen dieses Verfahren schon seit Jahren zum Instandhalten ihrer Rohrleitungen und stellen damit die Versorgung von tausenden Haushalten und ihrer Bewohner mit einwandfreiem Trinkwasser sicher.

Autoren: Dr. Norbert Klein, Sebastian Immel, Thomas Bröde (Hammann GmbH)

Vereisungsmaßnahmen im Tunnelbestand bei der Verlängerung der U5 in Frankfurt

Die Bodenvereisung ist eine hochmoderne Bauweise, die den Eingriff in den Baugrund und die Umgebung deutlich reduziert. Zum Einsatz kommt das Verfahren u. a., wenn aufgrund dichter Bebauung oder geografischer Zwänge Bohrungen von der Oberfläche aus unmöglich sind. Im Projekt Verlängerung der U-Bahnlinie U5 ins Europaviertel in Frankfurt am Main war genau dieser Fall gegeben: In der hochsensiblen, eng bebauten Innenstadtlage galt es, bei den Tunnelbauarbeiten die Bestandsgebäude nicht zu gefährden und den oberirdischen Verkehr nicht zu behindern. Die Antwort: Der Einsatz innovativer und zugleich bewährter Technologie durch Bodenvereisung von erfahrenen Fachteams.

Autor: Markus Wenke (Stump-Franki Spezialtiefbau GmbH)

Schlitzwandbaugrube mit Grundwasserentspannung für Metro in Kairo errichtet

Die ägyptische Hauptstadt Kairo gehört mit ihren rund 20 Mio. Einwohnern im Großraum zu den größten Metropolen der Welt. Die Stadt am Nil ist zudem ein wichtiger Verkehrsknotenpunkt in Ägypten. Die Verkehrsinfrastruktur der weitläufigen Stadt ist aufgrund der Bevölkerungsanzahl und der bewohnten und damit auch bebauten Fläche eine Herausforderung. Die Metrolinie 1 wurde im September 1987 bereits mit einem 4,7 km langen Tunnelabschnitt eröffnet. In den 1990er-Jahren wurde für die Metrolinie 2 der erste Tunnel unter dem Nil erstellt. Um die Infrastruktur der Millionen-Metropole weiter auszubauen und an die wachsende Bevölkerungszahl anzupassen, wurde und wird das U-Bahn-Netz immer wieder erweitert. Die Arbeiten für die Linie 3 starteten im Jahr 2008 – aufgeteilt in insgesamt vier Phasen. Die nordöstlichen Abschnitte sind bereits in Betrieb. Prognosen gehen bei der Gesamtvollendung der Strecke von täglich etwa 1,8 Mio. Passagieren aus.

Autoren: Dr. Karsten Beckhaus, Dr. Jörg Zimbelmann (BAUER Spezialtiefbau GmbH), Ashraf Wahby (BAUER Egypt S.A.E.)

Abdichtung von kleinkalibrigen Sondierbohrungen mit neu konzipierten Tonkugeln

Sondierbohrungen mit Durchmessern von 36 bis 60 mm werden in der hydrogeologischen Erkundung, der Sanierungsplanung für Quellfassungen und für oberflächennahe Abdichtungen an Brunnen oder in der Baugrunderkundung in oft großer Stückzahl abgeteuft. Bei Arbeiten in den Trinkwasserschutzzonen I und II von Trinkwasserfassungen wird wegen der Durchörterung der schützenden Deckschichten regelmäßig von den Behörden die Frage nach einem sicheren und wasserdichten Verschluss dieser minimalinvasiven Bohrlöcher aufgeworfen. Entsprechende Nebenbestimmung in den Genehmigungsbescheiden sind oft Gegenstand von Diskussionen hinsichtlich der Handhabung und des Nachweises der Abdichtungen. Bisherige Abdichtungsmedien waren für diese kleinkalibrigen Bohrlöcher vor allem für die Abdichtung der ungesättigten Zone ungeeignet oder nur unter hohem Aufwand einbaubar. Neu entwickelte Tonkugeln aus quellfähigen Mineralen mit Durchmessern von 3 bis 4 mm zeigten in der Praxisanwendung sehr gute Ergebnisse in der Handhabung und der Dichtwirkung, auch in der ungesättigten Zone. Die Eigenschaften, die Handhabung und die Dichtwirkung dieser Abdichtungsmedien werden in diesem Beitrag dargestellt.

Autoren: Prof. Dr. habil. Christoph Treskatis (Bieske und Partner Beratende Ingenieure GmbH), Dr. Matthias Schellhorn, Mona Schiller (Stephan Schmidt KG)

Intelligente Pumpensteuerungen für Brunnenanlagen

Pumpen kommen bei vielfältigen Projekten zum Einsatz: Grundwasserhaltung, Bewässerungsanlagen, Trink- oder Nutzwasserbrunnen, Geothermieanlagen und vielen weiteren Aufgaben. Das führt dazu, dass auf Baustellen, in Industriebetrieben und bei weiteren Projekten in ganz Deutschland tausende Pumpen rund um die Uhr aktiv sind. Um die Pumpensteuerung machen sich viele Betreiber zunächst nur wenig Gedanken. Dies kann jedoch ein schwerwiegender Fehler sein. Wenn eine Pumpe manuell gesteuert wird, führt das zu einem erheblichen Aufwand für die zuständigen Mitarbeiter. Außerdem hat es oftmals zur Folge, dass die Pumpe in Betrieb ist, obwohl das im entsprechenden Moment eigentlich nicht notwendig wäre. Das führt zu hohen Energiekosten und bringt zudem eine erhebliche Belastung für Umwelt und Klima mit sich.

Autor: Jens S. Röhrßen (Sourcetronic GmbH)

Einbindung der oberflächennahen thermischen Untergrundnutzung in kommunale Strategien zur Wärmewende

Der fortschreitende Klimawandel und die daraus folgende notwendige Erreichung von Klimazielen und Reduktion von Treibhausgasemissionen machen eine Energiewende hin zu regenerativen Energieträgern unverzichtbar. Ein Fokus hierbei liegt auf dem urbanen Raum, da mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung bereits jetzt in Städten lebt. Prognosen zeigen, dass es bis zum Jahre 2050 schon über 70 Prozent sein werden, die Städte also dementsprechend weiter stark wachsen werden. Dabei werden sie ein viel mehr an Energie, Ressourcen und Infrastruktur benötigen. Jetzt schon sind die Städte die Hot Spots des Primärenergieverbrauchs und sind für mehr als 70 Prozent der Treibhausgas (THG)-Emissionen verantwortlich. Allein 25 Metropolen der Welt produzieren fast die Hälfte dieser Emissionen. Dies verdeutlicht, dass gerade die Dekarbonisierung der Städte ein Schlüssel für die Erreichung globaler, europäischer und auch nationaler Klimaziele ist.

Autor: Dr. Kai Zosseder (Technische Universität München)

Projektbegleitung beim ersten wassergekühlten Geothermie-Kraftwerk

Investoren müssen bei komplexen Energieprojekten die technischen Risiken in kürzester Zeit zuverlässig einschätzen – oft auf Basis begrenzter Informationen. So auch beim ersten wassergekühlten Geothermie-Kraftwerk Deutschlands. Das Projekt in Garching an der Alz liefert seit Jahresbeginn Strom für 14.000 Haushalte und bald auch Wärme. Planer und Errichter des Kraftwerks ist die SILENOS ENERGY Geothermie Garching an der Alz GmbH, die zu gleichen Teilen der STRABAG SE und der RAG Austria AG gehört. TÜV SÜD hat SILENOS bei der Suche nach Fremdkapitalgebern erfolgreich begleitet. Zur Absicherung der Projektfinanzierung über 80 Mio. Euro und des Betriebs vertraut das investierende Bankenkonsortium auf die TÜV SÜD-Expertise.

Autoren: Alexander Gottwald, Pierre Huck, Nevena Nikiforova (TÜV SÜD Industrie Service)

Moderne Aufbereitungstechnik zur Farbreduzierung von Trinkwasser

Rund 1.500 Einwohner – in der Tourismussaison bis zu viermal mehr – leben auf der im Wattenmeer liegenden, ca. 16 km² großen Ostfriesischen Insel Juist. Die Trinkwasserversorgung auf der Insel existiert seit mehr als 300 Jahren. Das Grundwasser wird aus einer Süßwasserlinse entnommen, welche auch in torfige und humusreiche Schichten der Insel hinabreicht. Dadurch werden neben Eisen auch Huminstoffe gelöst, die zu einer leichten Gelbfärbung des Grundwassers führen. Durch eine modifizierte Verfahrenstechnik auf Basis der Ozon-Biofiltration wird das Grundwasser seit Juni 2020 entfärbt und zu geschmacklich gutem Trinkwasser aufbereitet.

Autoren: Manfred Brugger (HydroGroup / Hydro-Elektrik GmbH), Jens Dammann (Dr. Zander Beratende Ingenieure GmbH), Andreas Schmeißer (Wasserwerk Juist)