Energieautarkes Messsystem zur Leckortung in erdverlegten Trinkwasserleitungen
Auf einen Blick
- Projektleiter/in : Prof. Andreas Rüst
- Projektteam : Jachen Bernegger, Benjamin Häring, Prof. Dr. Marcel Meli, Andreas Daniel Müller
- Projektstatus : abgeschlossen
- Drittmittelgeber : KTI
- Projektpartner : Gutermann AG, Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
- Kontaktperson : Andreas Rüst
Beschreibung
Die Verluste der Trinkwasserversorgung liegen weltweit über 30%. Der absehbareWassermangel in vielen Teilen der Welt zwingt zum Handeln. Für eine flächendeckendeÜberwachung des Netzes fehlt eine wartungsfreie und langlebige Kommunikation, umMessdaten unterirdisch zu übertragen. Das Projekt hat erfolgreich den Einsatz von neuenLow-Energy-Technologien in akustischen Leckortungssystemen geprüft, um energieautarkeSensoren und Kommunikationsmittel direkt in unterirdischen Kunststoffrohrnetzen zuintegrieren.
Die Partner haben im Rahmen des Projektes einen Testknoten mit vier unterschiedlichenRadio-Chips entwickelt. Mehrere dieser Testknoten wurden in Tiefen von einem, zwei unddrei Metern wasserdicht im Erdreich vergraben. Diese Tiefen entsprechen den heuteüblichen Verlegungstiefen bei Wasserversorgungsleitungen. Während vier Monaten konntenMessdaten mit unterschiedlichen Übermittlungsparametern gesammelt werden. Dabeikonnte insbesondere der Einfluss der Witterung (Feuchtigkeit und Temperatur) auf dieÜbertragung beobachtet werden. Diese Langzeitmessungen haben gezeigt, dass einezuverlässige Kommunikation im Untergrund mit der benötigten Datenrate möglich ist. DieAuswertung der Messresultate ergab klare Aussagen zur Auswahl des geeignetsten Radiochipsund zur Festlegung der konfigurierbaren Parameter.
Die Erfahrungen aus den Langzeitmessungen erlauben heute eine genauere Einschätzungdes Energiebedarfs für die Kommunikation eines Einzelknotens. Auf Grund dieser Datenwurden umfassende Energieberechnungen für verschiedene Nutzungsszenarien erstellt.Diese wurden mit Batterieeigenschaften verglichen und zeigen, dass vom Energiebedarf herein autarker Knoten mit einer Lebensdauer von 30 Jahren realistisch ist. Dafür müssen ineinem nächsten Schritt Verfahren für die Kommunikation innerhalb eines Netzwerkeserarbeitet werden, welche den Kommunikationsbedarf eines unterirdischen Einzelknotensminimieren.
Die Ergebnisse des Projektes zeigen, dass eine Kombination von Batterien und EnergyHarvesting einen erfolgsversprechenden Ansatz für die Energieversorgung darstellt. Dabeikann der Unterschied zwischen der konstanten Temperatur des Trinkwassers und derschwankenden Temperatur des umgebenden Erdreichs ausgenutzt werden. Für dieAbschätzung dieses Potentials wurde im Rahmen des Projektes ein Messaufbau für einRohrsytem entwickelt und aufgebaut. Die Abklärungen mit verschiedenen Batterieherstellernhaben ergeben, dass zuverlässige Aussagen zu Batterielebensdauer schwierig sind und indiesem Bereich weitere Untersuchungen und Innovationsschritte nötig sind.