Traditionelle Rohrmaterialien auf dem Prüfstand

Nachhaltige Vermeidung von Leckagen im Trinkwassernetz

Düsseldorf (ABZ). – Leckagen in der Wasserversorgungsinfrastruktur sind ein weltweit drängendes Thema: Jeden Tag gehen etwa 90 Millionen m³ Trinkwasser verloren. Oder anders gesagt: 30 % des aufbereiteten Wassers erreichen den Verbraucher nicht.
Rohr- und Leitungsbau
Um Leckagen, Wasserverlust und Folgeschäden zu minimieren, muss das Rohrleitungsnetz saniert und die bisherige rein preisbezogene Anschaffung auf den Prüfstand gestellt werden. Die Lebenszykluskosten müssen berücksichtigt werden. Foto: Alex van Waversveld

Marode Netze, veränderte Anforderungen und über viele Jahrzehnte zu wenig auf Nachhaltigkeit ausgerichtetes Management lassen in den weitverzweigten unterirdischen Leitungsnetzen Rohre platzen, Armaturen und Verbindungen lecken. Entsprechend groß sind heute die Herausforderungen an regionale und kommunale Wasserversorger: Neben der ohnehin kontinuierlich mit großem finanziellem Aufwand betriebenen Instandhaltung und sukzessiven Erneuerung alternder Netze gilt es, die Wasserversorgungsinfrastruktur zukunftsfähig und damit für deutlich veränderte Anforderungen auszulegen.

Städte wie Tokio oder Seoul haben diesen Schritt vor rund drei Jahrzehnten gemacht und inzwischen alle Rohre ihrer Trinkwasserversorgungsnetze durch Rohre aus Edelstahl Rostfrei ersetzt. Drastisch gesunkene Leckage- und Reparaturraten, Minimierung der Instandhaltungsaufwendungen bei gleichzeitig stark gestiegener Wasserproduktion machen diese Lösung – trotz der initial höheren Materialkosten – zum Musterbeispiel für eine hochgradig wirtschaftliche Wasser-versorgungsinfrastruktur.

Im internationalen Vergleich steht Deutschland mit im Schnitt 5 % Trinkwasserverlust noch relativ gut da. Mitte des 19. Jahrhunderts wurde hierzulande mit dem Bau eines öffentlichen Leitungsnetzes für die Trinkwasserversorgung begonnen. Der Großteil der Infrastruktur wurde jedoch in den 1950er- und 60er- Jahren erstellt oder erneuert – mit regional höchst unterschiedlichen Leitungswerkstoffen. Entsprechend breit ist das Spektrum der anzutreffenden Rohrmaterialien: Neben Grauguss, Sphäroguss und Stahl werden Kunststoffrohre aus Polyethylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC) sowie Faserzementrohre eingesetzt. Durch materialabhängiges Alterungsverhalten und bodenspezifisch unterschiedliche Korrosionsbelastung ist der Zustand der Rohre in dem insgesamt 530 000 km langen Trinkwassernetz Deutschlands sehr heterogen. Deutschlandweit besteht ein hoher Bedarf an Grunderneuerung und Ersatzbau. Maßgeschneiderte Modernisierungsstrategien erfordern zudem den Ausbau der historisch gewachsenen Netzstruktur und die Anpassung an den geänderten Wasserbedarf.

 

Neue Strategien werden verlangt

Gesellschaftliche Veränderungen wie demografischer Wandel und der Trend zum Leben in der Großstadt anstatt in ländlichen Regionen machen vielerorts einen deutlichen Ausbau von städtischer und eine Verkleinerung ländlicher Wasserinfrastrukturen erforderlich. Auch sinkender Wasserverbrauch sowie durch den Klimawandel bedingte Veränderungen wie extrem heiße und trockene Sommer oder lokale Starkregenereignisse verlangen nach neuen Strategien sowie vorausschauenden Investitionen.

Die Infrastruktur des Trinkwasserversorgungsnetzes ist höchst komplex: Kilometerlange Leitungen aus Rohren verschiedenster Durchmesser, deren Alter, Material, Verschleißgrad und Verlegung oftmals nicht bekannt und aus früheren Jahren unzureichend dokumentiert sind. Hinzu kommen Flansche, Schieber, Muffen, Verteiler, Ventile, Druckminderer, Verschraubungen und Verbindungen, die seit Jahrzehnten strömungs- und witterungsbedingtem Verschleiß, hohem Druck, Korrosion sowie verkehrsbedingten oder seismischen Erschütterungen ausgesetzt sind.

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Rohr- und Leitungsbau
Ungeschlagen gut ist die Trinkwasserqualität, die Rohre aus Edelstahl Rostfrei dank ihrer glatten, inerten Oberfläche während der gesamten Nutzungsdauer gewährleisten. Foto: WZV/SANHA

Deutsche Wasserversorger haben mit kontinuierlichen Investitionen in die Infrastruktur und einer Vielzahl an Verfahren und Geräten, die für eine visuelle, akustische oder digitale Leckageortung eingesetzt werden, auf diese Situation reagiert. So ist der Wasserverlust regional unterschiedlich stark und konnte von 9 bis 15 % im Jahr 2010 auf etwas über 5 % im Jahr 2016 gesenkt werden. Zum Vergleich: In England und Italien liegt er bei knapp 30 %, in Frankreich bei 25 % und in Norwegen teilweise bei 35 % (Oslo).

Während große Lecks in der Regel schnell bemerkt werden, weil das Wasser an der Oberfläche austritt, bleiben kleine Lecks oftmals lange Zeit unbemerkt und verursachen dadurch hohe Verluste und Kosten. Nur 25 % der Rohrbrüche werden durch austretendes Wasser sofort erkannt. 90 % aller Lecks entstehen an Verbindungen. Experten sind sich deshalb einig, dass eine nachhaltig wirtschaftliche und an die veränderten Rahmenbedingungen angepasste Trink-wasserversorgung erhebliche Investitionen und Erneuerungen erfordert, um das bisherige hohe Niveau auch für künftige Generationen halten zu können.

Um Leckagen, Wasserverlust und Folgeschäden zu minimieren und regionalspezifische Mehr- oder Minderauslastungen dauerhaft zu meistern, muss das Rohrleitungsnetz grundlegend saniert werden.

Dazu zählt auch, die bisherige Praxis der Materialwahl auf den Prüfstand zu stellen. Eine Werkstoffwahl, die allein durch den Beschaffungspreis geleitet wird, birgt zum einen das Risiko, minderwertiges Material zu beziehen. Zum anderen werden bei rein preisbezogener Anschaffung in der Regel die Lebens-zykluskosten nicht berücksichtigt. Doch Installationsaufwand, Haltbarkeit, Wartungskosten, Reparatur- und Austauschbedarf belasten kommunale Kassen über die gesamte Nutzungsdauer des Materials. Bei der heute erwarteten Nutzungsdauer von 100 Jahren – und unter Berücksichtigung der Vorgaben des Pariser Klimaschutzabkommens – lohnt ein Kosten- und Emissionsvergleich der herkömmlich eingesetzten Rohrmaterialien mit Leitungssystemen aus Edelstahl Rostfrei.

Insbesondere die heute weit verbreitete Verwendung von Kunststoffrohren schneidet hierbei schlecht ab. Oftmals tritt bei ihnen schon nach 15 Jahren sichtbarer Materialverschleiß auf: Längsrisse durch hohen Druck zählen zu typischen Schadensbildern. Unterm Strich verursachen PE-Rohre in 100 Jahren 62 % höhere Unterhaltskosten als Edelstahlrohre, bei PVC-Rohren beträgt der Unterschied sogar 76 %. Nicht unerwähnt bleiben darf in diesem Zusammenhang das Risiko einer möglichen Belastung des Trinkwassers durch Mikroplastikpartikel, die beim Einsatz von Kunststoffrohren bei den hohen, im Leitungssystem vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeiten durch Abrasion entstehen und in das Wasser eingetragen werden können.

Rohre aus Edelstahl Rostfrei der Güte 1.4401, die Tokio für die Erneuerung seiner Wasserversorgungsinfrastruktur eingesetzt hat, oder Edelstahlrohre der Güte 1.4301, für die sich Seoul wegen geringerer boden-chemischer Belastungen entschied, erweisen sich in allen Punkten als überlegene Alternative. Wenn erhöhter Korrosionsschutz gefordert ist – beispielsweise bei Installationen in Küstennähe – sind Duplex-Stähle die ebenso nachhaltig zuverlässige wie wirtschaftliche Variante.

 

Korrosionsbeständigkeit

Für Rohre aus Edelstahl Rostfrei in anwendungsbezogen angepasster Legierung spricht an erster Stelle ihre herausragende Korrosionsbeständigkeit.

Diese macht die Wasserleitungsnetze deutlich beständiger gegen Wasser, Biozide oder bodenchemische Belastungen als Netze mit Rohren aus Stahl, Grau- oder Sphäroguss. Edelstahl – und hier vor allem Duplexstahl – widersteht dank seiner ausgeprägten Erosionsbeständigkeit auch hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Dazu trägt auch der werkstofftypisch niedrige Reibungskoeffizient bei, der durch geringeren Druckverlust in der Rohrleitung hohe Durchflussraten ermöglicht. Dadurch sind Kosteneinsparungen sowohl bei der Auslegung der Pumpen und ihrem Energieverbrauch als auch durch kleinere Innendurchmesser der Rohre möglich.

Die hohe Festigkeit des Werkstoffs erschließt zudem weiteres Einsparpotenzial, da er auch geringere Wandstärken der Rohre erlaubt. Bei allen Betriebstemperaturen erhöht die Duktilität von Edelstahl Rostfrei überdies die Belastbarkeit der Rohre gegenüber Erschütterungen und Stößen – ein Aspekt, der nicht nur für erdbebengefährdete Regionen, sondern auch in verkehrsreichen Gebieten von hoher Bedeutung ist. Exzellente Umform- und Verarbeitungseigenschaften sowie gute Schweißbarkeit gewährleisten eine ebenso schnelle wie einfache Installation von Leitungsrohren aus nichtrostendem Stahl. Ungeschlagen gut ist zudem die Trinkwasserqualität, die Rohre aus Edelstahl Rostfrei dank ihrer glatten, harten Oberfläche während der gesamten Nutzungsdauer gewährleisten. Der inerte Werkstoff gibt keine Metallionen ab und verhindert gleichzeitig jede Form der Bakterienanhaftung. Das macht Trinkwasserleitungsnetze aus nichtrostendem Stahl dauerhaft hygienisch.

Die materialbedingten Vorteile von Edelstahl kommen bei Verbindungen, Ventilen oder Muffen, die für die Rohrinstallation erforderlich sind, ebenso zum Tragen wie bei Druckminderern oder verschleißfreien Wasserzählern aus diesem Werkstoff. Auch Pumpen oder Hochbehälter, die den notwendigen Druck im Wasserverteilnetz erzeugen, macht Edelstahl Rostfrei zu einer nachhaltig wirtschaftlichen Investition in eine zuverlässige Trinkwasserversorgung mit Enkelfähigkeit.

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