Trinkwasserresilienz und Betrieb von Trinkwassersystemen

Eine zukunftsorientierte Wasserwirtschaft setzt auf dezentralisierte und kreislaufführende Systeme sowie auf digitale Lösungen.

• Nutzung alternativer Wasserquellen: Das Sammeln und Aufbereiten von Regenwasser und Grauwasser (z. B. aus Duschen oder Waschbecken) entlastet die Trinkwasserressourcen. Studien zeigen, dass dezentraler Wasserkreislauf (Regenwasser, Grauwasser) in Gebäuden zentrale Elemente nachhaltiger Wassernutzung sind. Ein Praxisbeispiel ist das Frankfurter Forschungsprojekt „Betriebswasser“, das den Einsatz von Regen- und Flusswasser sowie recyceltem Grauwasser für Zwecke prüft, die keine Trinkwasserqualität erfordern. Auch kommunale Strategien wie die „Hamburger Water Cycle“ in Jenfeld trennen gezielt Regenwasser, Grauwasser und Schwarzwasser und führen sie wieder der Nutzung zu. Dadurch reduziert sich der Trinkwasserbedarf und gleichzeitig können etwa aus Schwarzwasser Biogas gewonnen werden.

• Wiederverwendung und Kreislaufsysteme: Das Bundesforschungsprogramm WavE fördert innovative Konzepte zur Wiederaufbereitung von Abwasser für Industrie und Landwirtschaft. Aufbereitetes Regen- oder Brauchwasser kann in der Landwirtschaft, Gebäudetechnik oder Kühlung eingesetzt werden. Auch im Gebäudebereich werden Systeme erprobt, die Grauwasser für die WC-Spülung oder Gebäudekühlung aufbereiten und so den Frischwasserverbrauch senken. Digitale Monitoring- und Kontrollsysteme unterstützen dabei die sichere Nutzung dieser nicht-trinkbaren Wasserströme.

• Smart Water und Digitalisierung: Moderne Sensorik, Automatisierung und Datenanalyse („Wasser 4.0“) eröffnen großes Potenzial, um Wasserressourcen effizienter zu managen. Fraunhofer-Institute betonen, dass Sensoren, KI-gestützte Algorithmen und digitale Zwillinge heute Echtzeit-Überwachung und vorausschauende Steuerung von Wassersystemen ermöglichen. Beispielsweise erprobt das Fraunhofer-Projekt HypoWave+ ein sensorgestütztes Gesamtsystem zur sicheren Wasserwiederverwendung in hydroponischen Gewächshäusern: Prozessdaten werden gesammelt und mittels KI optimiert, um Nährstoffkreisläufe zu schließen.

• Klimaanpassung und Grüninfrastruktur: Städte stärken ihre Wassersysteme durch Regenwasser-Retention und Niederschlagsbewirtschaftung. Initiativen wie Gründächer mit digitaler Steuerung oder städtische Rückhaltebecken sollen Extremniederschläge puffern und Trockenzeiten überbrücken. So untersucht ein Fraunhofer-Leipzig-Projekt etwa die automatisierte Steuerung von Gründächern und Zisternen per Sensorschnittstelle zu Wetterdaten. Das Ziel ist immer, Wasserkreisläufe zu schließen, Energie zu sparen (etwa durch Wärmerückgewinnung aus Abwasser) und die Resilienz gegenüber Dürren und Starkregen zu erhöhen.

In technisierten Betreiberimmobilien gelten besonders hohe Anforderungen an die Trinkwasser- und Abwassertechnik.

• Hygienische Sicherheit: Die Installation muss so geplant und betrieben werden, dass keine Krankheitserreger ins Wasser gelangen. Geräte (Filter, UV, Enthärtungsanlagen o. Ä.) dürfen nur zertifiziert nach Trinkwasserverordnung und DVGW-Regelwerk eingesetzt werden, und regelmäßige Wartung ist Pflicht. Recirculation- und Mehrfachspeicheranlagen in Gebäuden (z. B. Warmwasser-Zirkulation) benötigen Detektionstechnik und Desinfektionskonzepte, um Legionellen- oder Pseudomonas-Wachstum zu verhindern. Technische Regeln (z. B. DVGW W 551 / TrinkwV §14) definieren Temperatur und Wartungsintervalle. In Krankenhäusern werden Notfallpläne nach Projekten wie NOWATER eingerichtet – ein Leitfaden zur Notfallvorsorge bei Wasserausfall wurde 2024 vom Bundeswehr-Institut vorgestellt.

• Energieeffizienz: Pumpsysteme, Aufbereitungsanlagen und Heizsysteme müssen hocheffizient ausgelegt sein. Untersuchungen zeigen, dass in der Trinkwassergewinnung ein Großteil der Energie in schlecht optimierten Pumpen verloren geht. Moderne Drehzahlregelungen, hocheffiziente Unterwassermotorpumpen und optimiertes Druckmanagement können den Energiebedarf deutlich senken. Auch sollte Abwasserwärme zurückgewonnen (z. B. Wärmetauscher in Sammelleitungen) und Kühlungslasten durch Wärmerückgewinnung gemindert werden. Das „ENERWAG“-Projekt des DVGW belegt Einsparungen von bis zu 37 % allein durch verbesserte Pumpenregelung.

• Redundanz und Versorgungssicherheit: Betreiberinstallationen müssen gegen Ausfälle abgesichert sein. Dazu gehören Notstromaggregate für Pumpen, separate Ein- und Ausgänge der öffentlichen Netzanschlüsse (Mehrfachanschluss), eigene Betriebswasservorräte (Tanklager) und Rückhaltebecken. In Krankenhäusern sind teilweise autarke Zwischenspeicher und Verrohrungssysteme (Unterdruck-Entwässerung, Vakuumtoiletten) im Einsatz, um Schwarzwassersysteme kompakt zu halten und bei Ausfall nicht das gesamte Netz zu beeinflussen. Notfallübungen nach Bund/Länder-Katastrophenschutz dienen der Prüfung dieser Redundanzen.

• Digitalisierung und Fernüberwachung: Sensorik zur Fernüberwachung von Wasserqualität, -druck und -verbrauch ist essenziell. In intelligenten Anlagen werden Parameter wie pH, Leitfähigkeit, Temperatur sowie Fließraten in Echtzeit überwacht, um Leckagen, Verkeimungen oder Druckabfall sofort zu erkennen. Moderne SCADA-Systeme und IoT-Plattformen ermöglichen Betreiber-Apps oder Webportale, Wasserstationen rund um die Uhr zu überwachen und bei Grenzwertüberschreitungen Alarme auszulösen. Cloudbasierte Datenanalyse hilft, Betriebszustände zu optimieren (Predictive Maintenance) und Anomalien frühzeitig zu entdecken.

• Kreislaufwirtschaft und Wiederverwendung: Wo möglich, werden Betriebswassersysteme genutzt: Grauwasser aus Duschen kann gefiltert und für WC-Spülung oder Außenbewässerung eingesetzt, Regenwasser in Zisternen gesammelt und für Reinigungszwecke oder Kühlung verwendet werden. Damit wird Trinkwasser geschont und Abwasser vermieden. In Hotels und Bürogebäuden gibt es kombinierte Systeme, die Duschen/Wäschereien mit mehrstufiger Aufbereitung anbinden. Auch Materialkreisläufe schließen sich: z. B. kann aus dem Schwarzwasser eines Klinikums Biogas erzeugt und nach Vergärung als Klärschlamm als Dünger genutzt werden, womit Nährstoffe im System bleiben.