Netzmonitoring in der Wasserversorgung mittels LoRaWAN-Wasserzählertechnologie

Die Stadt Villach arbeitet stetig daran das innovative Monitoring System im Bereich der Wasserversorgung auszubauen und zu verbessern. Die Wasserzähler im Versorgungsgebiet werden sukzessive auf Funkzähler mit LoRaWAN umgestellt. Durch die Umstellung auf diese Funkwasserzähler können Verbrauchsdaten in Echtzeit übertragen und abgefragt werden. Durch diese Daten können auch Rückschlüsse im Wasserverlustmanagement im Trinkwasserversorgungsnetz gezogen werden. Etwa durch den Vergleich der eingespeisten Wassermenge mit dem Verbrauch. Das Wasserwerk Villach kann somit auf Abweichungen rasch reagieren und mögliche Leckagen frühzeitig erkennen und orten.

Smarte Wasserzähler können auch das Temperatur Monitoring unterstützen. Die Erhöhung der Wassertemperatur ist mit Veränderungen der Mikrobiologie und der mikrobiologischen Prozesse verbunden. Durch gezieltes Echtzeit-Monitoring über integrierte Temperatursensoren im Wasserzähler können bei Veränderungen die passenden Vorkehrungen getroffen- und die mikrobiologischen Einflüsse begrenzt werden. Beispielsweise durch Netzspülungen)

Ziel des Projekts war es, die Praxistauglichkeit der Zähler zu erheben. Insbesondere ob eine zuverlässige Datenübertragung der Wasserzähler aus Schächten und Kellern gegeben ist. Zudem kommt es zu einer Steigerung der Effizienz und einer verkürzten Bearbeitungszeit bei der Wasserabrechnung. Eine Praxistauglichkeit der Wasserzähler ist gegeben. Die Zähler sind erreichbar und senden flächendeckend - auch aus den Kellern und Schächten.

Eine Effizienzsteigerung und verkürzte Bearbeitungszeit bei der Wasserabrechnung wird sich bestätigen. Das Ablesen der Wasserzähler für die Jahresabrechnung erfolgt jährlich zum Stichtag 31.Dezember. Bei den unterjährlichen Abfragen zeigt sich, dass die Daten direkt eingespielt und weiterverarbeitet werden können. Somit sollte es bei der Bearbeitung und Abrechnung zukünftig zu einer Steigerung der Effizienz kommen. Zusätzlich wird der nachträgliche Verwaltungsaufwand durch Bescheidkorrekturen auf Grund von falschen Zählerstandsbekanntgaben zukünftig ausgeschlossen.

Im Wasserverlustmanagement lassen sich durch den Abgleich des Verbrauchs und der eingespeisten Trinkwassermenge mögliche Rohrgebrechen oder illegale Entnahmen frühzeitig erkennen. Da die Daten über LoRaWan sehr kurzfristig und auf einfachem Wege abgerufen werden können, konnten hier bereits große Vorteile und Verbesserungen erzielt werden. Wasserverluste können so deutlich rascher erfasst und behoben werden.

Erfreulich ist auch die Akzeptanz der BürgerInnen gegenüber den Funkzählern. So konnten in 99% der Fällen die geplanten Funkwasserzähler verbaut werden.

Das geplante Temperatur Monitoring wurde aus folgendem Grund noch nicht umgesetzt: Im Rahmen des Projektes musste festgestellt werden, dass es einen großen Einfluss darauf hat, wo der Wasserzähler im Haus montiert wird. Umgebungstemperatur und Temperaturschwankungen haben zu großen Einfluss auf die gemessen Werte, als das man davon aussagekräftige Ableitungen erstellen kann.

Die Überwachung der Wassertemperatur erfolgt prioritär über ein Monitoring über die Haupt- und Versorgungsleitungen (LoRaWan Zähler), da es hier zu geringeren Temperaturschwankungen kommt. Die erfassten Daten werden trotzdem über das LoRaWan Netz zur weiteren Bearbeitung übertragen. Im Rahmen eines weiteren Schrittes wird dieses Problem allerdings aufgegriffen und versucht eine Lösung dafür zu finden und die Daten über LoRaWan abzurufen. 

Aufgrund der positiven Ergebnisse aus diesem Projekt wird eine sukzessive Umstellung auf LoRaWAN Funkwasserzähler im Rahmen des jährlichen Zählerwechsels im gesamten Versorgungsgebiet angestrebt.

Weitere Use-Cases im Wasserverlustmanagement mit LoRa-Infrastruktur sind in Arbeit wie zum Beispiel die Entwicklung einer App.  

Eckdaten des Projekts

• Projektdauer: 10.2021 - 06.2022
• Jahr der Umsetzung: 2021
• Beschaffungsvolumen: 300 000€
• Vergabeart: Vergabe nach dem Bestbieterprinzip

Ausgangssituation

Bisher wurden die Wasserzähler durch unsere KundInnen oder von unseren MitarbeiterInnen abgelesen, die Zählerstände per  Post, Email oder App übermittelt.Die Meldungen per Post und E-Mail wurden händisch ins System eingetragen. – Dieser Aufwand fällt dank Funkübertragung und automatsicher Einspielung der Daten zukünftig weg.

Durch diese Automatisierung kommt es zu einer Entlastung der KundInnen und der Monteure des Wasserwerks (Wegfall der Eigenablesung) sowie zu einer Steigerung der Effizienz in der Verwaltung und einer verkürzten Bearbeitungszeit. Ebenso entfallen Schätzungen bei Nichtbekanntgabe des Zählerstandes und der tatsächliche Verbrauch kann somit ermittelt werden. Auch die unterjährige Wasserabrechnung beim Wechsel der Eigentümer wird vereinfacht.

In Zeiten des Klimawandels und der Verknappung von Ressourcen ist ein nachhaltiger und bewusster Umgang mit dem Trinkwasser von besonderer Bedeutung. Unser Ziel ist es, den  Verlust unseres erstklassigen Trinkwassers so gering wie möglich zu halten. So erhoffen wir uns, dass durch die Echtzeitdaten des Wasserverbrauchs wichtige Informationen für das Wasserverlustmanagement generiert werden können. Der Abgleich von Einspeißung und Verbrauch - sowie erhöhte Werte einzelner Zähler können auf Probleme im Rohrnetz hinweisen. Dies können Anzeichen für Leckagen und Rohrgenrechen sein. 
Durch die Digitalisierung und die neuen Daten wird eine schnellere Reaktion ermöglicht und der Umgang mit der Ressource Trinkwasser nachhaltiger gestaltet. 

Im Stadtgebiet von Villach ist LoRaWAN flächendeckend verfügbar. Das Wasserwerk versorgt über 60.000 Villacherinnen und Villacher mit Trinkwasser. Dafür sind über 500 Kilometer an Rohrleitungen verlegt-im Versorgungsgebiet sind über 10.000 Wasserzähler verbaut.

Vorgehensweise

Die Ausschreibung erfolgte durch das Vergabeportal ANKÖ, wurde mit 22.10.2021 eröffnet und war bis 09.11.2021 geöffnet. Die Vergabe erfolgte nach dem Bestbieterprinzip. Den Zuschlag sicherte sich die Zenner International GmbH & Co KG. 

An der Umsetzung des Projekts waren die MitarbeiterInnen des Wasserwerks von der Projektplanung bis zur Umsetzung beteiligt. Die Aufgaben waren dabei vielseitig:

• Projektvorbereitungen
• Ausschreibung der Wasserzähler
• Abwicklung der Bestellung
• Terminkoordination mit KundInnen für Zählerwechsel
• Aufklärung der KundInnen bezüglich Datenschutz
• Schulung der Mitarbeiter auf die neuen Geräte
• Austausch der Wasserzähler vor Ort
• Testbetrieb und Testabfragen der Zählerstände.

Bei der Einbindung der Wasserzähler ins das LoRaWAN-Netzwerk waren zudem zwei Kooperationspartner beteiligt. Das gesamte Projekt wurde vom Innovationsassistenten des Wasserwerkes begleitet.

Ergebnis und Mehrwert

Die Praxistauglichkeit der Wasserzähler wurde erfolgreich bestätigt. Eine Ausweitung des Projekts, bis zur vollständigen Umstellung auf Funkzähler im Versorgungsbereich, im Rahmen des jährlichen Zählerwechsels ist geplant. 

Durch die automatische Übermittlung der Zählerstände kommt es zu einer verkürzten Bearbeitungszeit, da der Verbrauch direkt importiert und weiterverarbeitet werden kann. Derzeit sind rund 1/4 der Wasserzähler auf Funk umgestellt. Die tatsächliche Einsparungszeit wird jeodch erst mit dem Abrechungstag – 31.12. feststehen.

Personalressourcen werden auf mehreren Ebenen eingespart:

• Wegfall der Eigenablesung durch die Monteure 
• Wegfall der Eingabe der Zählerstände ins System
• Wegfall von manuellen Schätzungen / Wegfall von möglichen Einsprüchen & Bescheidkorrekturen nach den Schätzungen
• Wegfall der Koordination mit Druckerei & Grafik bezüglich der Ablesekarten
• Entlasung der Mitarbeiter bei Leckageortungen, da Meldung besser zugeordnet werden kann

Monetär fallen bei den Funkzählern Porto- und Papierkosten für die Übermittlung und Austellung der Ablesekarten weg. Zusätzlich lassen sich durch den Wegfalls des Versands Ressourcen beim Papierverbrauch einsparen – (Ablesekarten und Kuverts).

Durch dieses Projekt leistet das Wasserwerk Villach einen Beitrag zur Erreichung der Sustainable Developement Goals der Vereinten Nationen. Insbesondere zum Ziel Nummer 6: Verfügbarkeit und nachhaltiges Management von Wasser und sanitären Einrichtungen sowie Abwassersystem sichern.

Ansprechpartner

 Fr. Christina Heilinger, BA, MA​​​​​​​

Projektansprechpartnerin