06_E5425Hoe_Ersatzneubau HB Goldstein_Geschwärzt.pdf

G R U ND L AG E NE RM IT TL U N G

V O R PL A NU N G ( LP H 1 -2 )

WASSERVERSORGUNG

Machbarkeitsstudie für die CO -arme Bereitstellung

2

von Trinkwasser durch den Bau eines Trinkwasser-

Hochbehälters in Bad Nauheim

STADTWERKE BAD NAUHEIM

Wetteraukreis

Oktober 2025

1. Ausfertigung

III

VERZEICHNIS DER ENTWURFSBESTANDTEILE

1.0 EINLEITUNG

2.0 VORGEHENSWEISE BEI DER BEARBEITUNG

3.0 DATENBASIS

4.0 GRUNDLAGENERMITTLUNG (HOAI-LEISTUNGSPHASE 1)

5.0 VORPLANUNG (HOAI-LEISTUNGSPHASE 2)

6.0 ANLAGEN

PLANUNTERLAGEN – siehe nachfolgendes Planverzeichnis

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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IV

Planverzeichnis – Wasserversorgung

1. LAGEPLÄNE

1.0 Übersichtslageplan M = 1 : 10.000

1.1 Lageplan 1 – Varianten 1-3 M = 1 : 500

2. LÄNGSSCHNITTE

entfällt

3. BAUWERKE

3.1.1 Variante 1 – Edelstahlbehälter mit Halle, M = 1 : 100 Bauwerkszeichnung

3.1.2 Variante 1 – Edelstahlbehälter mit Halle, Ansichten M = 1 : 100

3.2.1 Variante 2 – Stahlbetonbehälter, Bauwerkszeichnung M = 1 : 100

3.2.2 Varianten 2 & 3 – Stahlbeton-/Beton-Fertigteilbehälter, M = 1 : 100 Ansichten

3.3.1 Variante 3 – Beton-Fertigteilbehälter, M = 1 : 100 Bauwerkszeichnung

3.3.2 Varianten 2 & 3 – Stahlbeton-/Beton-Fertigteilbehälter, M = 1 : 100 Ansichten

4 QUERSCHNITTE

entfällt

5 QUERPROFILE

entfällt

6. DETAILS / SONSTIGE PLÄNE

6.1 Systemskizze MSR-Technik o.M. fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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V

INHALTSVERZEICHNIS

1.0 EINLEITUNG .......................................................................................................... 1

2.0 VORGEHENSWEISE BEI DER BEARBEITUNG ................................................... 3

3.0 DATENBASIS ......................................................................................................... 5

3.1 Vorliegende Daten .......................................................................................... 5

3.2 Literatur........................................................................................................... 6

3.2.1 Zur Energieeffizienz ...................................................................................... 6

3.2.2 Sonstige Literatur .......................................................................................... 6

4.0 GRUNDLAGENERMITTLUNG (HOAI-LEISTUNGSPHASE 1) .............................. 7

4.1 Bestandsaufnahme ......................................................................................... 7

4.1.1 Bestandsaufnahme in den bestehenden Anlagen ......................................... 7

4.1.1.1 Allgemeines .................................................................................... 7

4.1.1.2 Versorgungsgebiet HB Goldstein und HB Ost ................................. 9

4.1.1.3 Bestehende Anlagen ..................................................................... 11

4.1.1.4 Trinkwasserbeschaffenheit ............................................................ 13

4.1.2 Bestehende Mess- und Regeltechnik .......................................................... 14

4.1.3 Analyse des Energieverbrauchs.................................................................. 15

4.1.3.1 Bestehende Energieverbraucher ................................................... 15

4.1.3.2 Ermittlung Energieverbrauch ......................................................... 17

4.1.4 Energie- und Treibhausgasbilanz................................................................ 19

4.1.5 Kennzahlenvergleich ................................................................................... 20

4.2 Potenzialanalyse ........................................................................................... 21

fru 4.2.1 Ermittlung von Energieeffizienz- und Energieeinsparpotenzialen ................ 21 w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 4.2.2 Einspar- und Versorgungsziele ................................................................... 23 0 3. . 0 2 4.3 Variantenskizzen für technische / organisatorische Minderungsmaßnahmen ...................................................................................................................... 24

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VI

INHALTSVERZEICHNIS

5.0 VORPLANUNG (HOAI-LEISTUNGSPHASE 2) ................................................... 26

5.1 Technisch-organisatorische und rechtliche Vorgaben .................................. 26

5.1.1 Stand der Technik ....................................................................................... 26

5.1.2 Festlegung des zukünftigen Standorts ........................................................ 28

5.1.3 Festlegung des zukünftigen Speichervolumens .......................................... 28

5.1.4 Festlegung der Höhen (topografische Lage) ............................................... 31

5.1.5 Vordimensionierung der PV-Anlage und des Speichers .............................. 33

5.1.6 Notversorgung Wisselsheim ....................................................................... 35

5.2 Variantenuntersuchung ................................................................................. 35

5.2.1 Allgemein .................................................................................................... 35

5.2.2 Variante 1: Edelstahlbehälter ...................................................................... 36

5.2.2.1 Allgemein .................................................................................... 36

5.2.2.2 Vor- und Nachteile ........................................................................ 39

5.2.3 Variante 2: Stahlbetonbehälter .................................................................... 40

5.2.3.1 Allgemein .................................................................................... 40

5.2.3.2 Vor- und Nachteile ........................................................................ 42

5.2.4 Variante 3: Beton-Fertigteilbehälter ............................................................. 43

5.2.4.1 Allgemein .................................................................................... 43

5.2.4.2 Vor- und Nachteile ........................................................................ 46

5.2.5 Kostenschätzung ........................................................................................ 47

5.2.5.1 Grundlagen, Allgemein .................................................................. 47

5.2.5.2 Variante 1: Edelstahlbehälter ........................................................ 47

5.2.5.3 Variante 2: Stahlbetonbehälter ...................................................... 48

fru w 5.2.5.4 Variante 3: Beton-Fertigteilbehälter ............................................... 48 tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 5.2.5.5 Gegenüberstellung der Gesamtkosten .......................................... 48 0 3. . 0 2

5.2.6 Umweltverträglichkeit .................................................................................. 50

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VII

INHALTSVERZEICHNIS

5.3 Variantenbewertung ...................................................................................... 52

5.4 Priorisierung der Maßnahmen ...................................................................... 56

5.5 Empfehlung................................................................................................... 58

5.6 Schnittstellen der Gewerke und Projektbeteiligten ........................................ 59

5.6.1 Geplante Mess- und Regeltechnik (OVAG) ................................................. 59

5.6.2 Errichtung einer Groß-PV-Anlage ............................................................... 59

5.7 Indikatoren für die Erfolgskontrolle ............................................................... 60

6.0 ANLAGEN

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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VIII

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abbildung 1: Außenansicht HB Goldstein (Quelle: Wikipedia) .................................................. 7 Abbildung 2: Außenansicht HB Ost .......................................................................................... 8 Abbildung 3: Bestandsplan HB Goldstein ............................................................................... 11 Abbildung 4: Bestandsplan HB Ost ........................................................................................ 12 Abbildung 5: Stromverbrauch der HB Goldstein und Ost in den Jahren 2013 bis 2022 .......... 17 Abbildung 6: Ertrag der geplanten PV-Anlage am Ersatzneubau HB Goldstein ...................... 34 Abbildung 7: Beispiel für einen Edelstahltank (links) und eine Halle mit gedämmten Sandwichplatten (rechts) ................................................................................... 37 Abbildung 8: Beispiel, Hochbehälterneubau als Stahlbetonbehälter ....................................... 40 Abbildung 9: Innenansicht Wasserkammer Beton-Fertigteilbehälter (Quelle: FUCHS Fertigteilwerke) .................................................................................................. 45

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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IX

TABELLENVERZEICHNIS

Tabelle 1: Einwohnerzahlen der angeschlossenen Versorgungszonen ................................ 9 Tabelle 2: Zusammenstellung des Trinkwasserbedarfs der einzelnen Versorgungszonen . 10 Tabelle 3: Zusammenstellung der Pumpendaten für die verschiedenen Lastfälle............... 15 Tabelle 4: Zusammenstellung der vorhandenen Luftentfeuchter ........................................ 16 Tabelle 5: Stromverbrauch der betrachteten Standorte im Jahr 2024 ................................. 18 Tabelle 6: Treibhausgasbilanz der HB Goldstein und Ost .................................................. 20 Tabelle 7: Ermittlung zukünftiges Speichervolumen ........................................................... 31 Tabelle 8: Zusammenstellung der Kostenschätzung für Variante 1, Edelstahlbehälter ....... 47 Tabelle 9: Zusammenstellung der Kostenschätzung für Variante 2, Stahlbetonbehälter ..... 48 Tabelle 10: Zusammenstellung der Kostenschätzung für Variante 3, Beton-Fertigteilbehälter .......................................................................................................................... 48 Tabelle 11: Zusammenstellung der vorgeschätzten zusätzlichen Kosten für besondere Leistungen ......................................................................................................... 49 Tabelle 12: Übersicht über die Gesamtkosten der Varianten 1 bis 3 .................................... 50 Tabelle 13: Zusammenstellung der Gesamtkosten der Varianten 1 bis 3 ............................. 54 Tabelle 14: Priorisierung der Maßnahmen anhand eines Kriterienrasters............................. 57 Tabelle 15: Zusammenfassung und Rangliste der betrachteten Varianten anhand des Kriterienrasters .................................................................................................. 58

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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1

1.0 EINLEITUNG

Die energetische Optimierung der Trinkwasserversorgung kann einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der sich zunehmend anspannenden Lage im Bereich der Energieversorgung und des Klimawandels leisten. Im kommunalen Bereich sind die Trinkwasserversorgungsanlagen oftmals einer der größten Energieverbraucher und liegen in Zeiten steigender Energiekosten und wachsender Verantwortung zum ressourcenschonenden Umgang mit Energie, um den Klimaschutz zu gewährleisten, im Fokus für Maßnahmen zur Effizienzsteigerung.

Die Stadt Bad Nauheim hat ein integriertes Klimaschutzkonzept beschlossen, welches das Ziel der Klimaneutralität bis 2045 verfolgt. Als Teil des Klimaschutzkonzeptes planen die Stadtwerke Bad Nauheim (SWBN) den Neubau eines Trinkwasserbehälters als Ersatz für den bestehenden Hochbehälter (HB) Goldstein (I = 1.000 m³) und HB Ost (I = 600 m³). Der Neubau soll insbesondere eine klimaneutrale Trinkwasserversorgung sicherstellen. Im Zuge eines Strukturgutachtens über die vorhandenen Wasserversorgungsanlagen wurde festgestellt, dass aufgrund des bautechnischen Zustandes und der lokalen Situation an den vorhandenen HB-Standorten eine Sanierung bzw. Erweiterung nicht möglich ist. Es stehen weder die für eine Erweiterung erforderlichen Flächen zur Verfügung, noch kann die dringend benötigte Versorgungssicherheit der angeschlossenen Abnehmer während der Sanierungsarbeiten aufrechterhalten werden. Aus diesen Gründen haben sich die SWBN für einen Ersatzneubau entschieden, welcher in unmittelbarer Nähe der vorhandenen Hochbehälter (Flurstücke 58/1, 57/1, 54/2 und 53/1, Gemarkung Bad Nauheim, Flur 4) errichtet werden soll. Geplant ist ein Gesamtspeicherinhalt von 2.000 m³ mit zwei Wasserkammern á 1.000 m³.

Bei der Planung des neuen Hochbehälters sollen die Energieeffizienz der zukünftigen Trinkwasserversorgungsanlage sowie Treibhausgasminderungspotenziale eine übergeordnete Rolle einnehmen. Ziel ist die Realisierung des deutschlandweit ersten Hochbehälters, der CO -neutral betrieben werden kann. 2

Die SWBN haben das mit den Leistungsphasen 1 und 2 der HOAI (Grundlagenermittlung und Vorplanung) am 05.08.2025 beauftragt. Da für die darauffolgenden Leistungsphasen ein Förderantrag zur Förderung der Maßnahme nach der Kommunalrichtline (KRL) gestellt wurde, werden in diesem fru w tn Bericht zusätzliche vom Fördergeber genannte Bearbeitungspunkte berücksichtigt, E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 die das Leistungsspektrum der HOAI-Leistungsphasen 1 und 2 übersteigen. Der 0 3. . 0 2 zugehörige Bericht wird hiermit vorgelegt.

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2

Im Folgenden werden die in den Leistungsphasen 1 und 2 erarbeiteten Grundlagen und Optionen in Bezug auf die Zielstellung einer THG-mindernden, klimaneutralen Wasserversorgung dargestellt.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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3

2.0 VORGEHENSWEISE BEI DER BEARBEITUNG

Im Einzelnen wurden gemäß den Anforderungen des Fördergebers folgende Teilbereiche erarbeitet:

Grundlagenermittlung (HOAI-Leistungsphase 1)

Teilbereich 1: Bestandsaufnahme

1. Aufnahme der Bestandssituation in den betrachteten Wasserwerken bzw. der Wasserverteilung (Art der Wasserressource, Anzahl der zu versorgenden Einwohner, Rohwassermenge, Wasserqualität, Aufbereitungsmaßnahmen, topografische Verhältnisse, Speicherung, Energiegewinnung etc.)

2. Analyse des Energieverbrauchs (Aufnahme aller wichtigen Energieverbraucher, geordnet nach Anlagenteilen; Ermittlung des gesamten Energieverbrauchs sowie Verbrauchsdaten einzelner Großverbraucher wie z.B. Pumpen, Aufbereitungsanlagen, Wärmeverbrauch für Gebäude, Druckerhöhungsanlagen etc.; Ermittlung Gesamtwirkungsgrad einzelner Aggregate)

3. Darstellung der Mess- und Regeltechnik

4. Ableitung einer vollständigen Energie- und Treibhausgasbilanz auf Basis des aktuellen Energieverbrauchs der Energieträger und Emissionsfaktoren.

5. Ermittlung spezifischer Kennzahlen und Bewertung anhand energetischer Beurteilungskriterien wie z.B. spezifischer Energieverbrauch Wassergewinnung, spezifischer Energieverbrauch Wasserverteilung (unter Berücksichtigung der geodätischen Höhe), Gesamtwirkungsgrade (Pumpsysteme, Ventilatorsysteme und Rohrnetz), Wasserverluste, etc.

Teilbereich 2: Potenzialanalyse

1. Ermittlung der kurz-, mittel- und langfristigen Energieeffizienz- und Energieeinsparpotenziale unter Einbeziehung bereits durchgeführter Maßnahmen zur Energieeinsparung, Effizienzsteigerung sowie weitere KS- Maßnahmen (Retrospektive)

fru 2. Definition von mittel- und langfristigen Einspar- und Versorgungszielen unter w tn E Einbeziehung höchster Klimaschutzstandards 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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4

Teilbereich 3: Entwicklung grober Variantenskizzen für technische / organisatorische Minderungsmaßnahmen

1. Grobe Beschreibung der bestehenden Umsetzungsvarianten zu Erreichung der Treibhausgasminderung

Vorplanung (HOAI-Leistungsphase 2)

Teilbereich 4: Variantenuntersuchung

1. Erarbeiten von verschiedenen Lösungsansätzen im Rahmen einer Variantenbewertung anhand des Kriteriums THG-Minderungswirkung, Wirtschaftlichkeit, Genehmigungsfähigkeit, ggf. Fragen zur Verwertung / Vermarktung

2. Prüfen von technisch-organisatorischen und rechtlichen Vorgaben

3. Detaillierte Beschreibung und Bewertung der Varianten im Sinne einer Vorplanung (THG-Minderung und Zielkonformität, Wirtschaftlichkeit etc.)

Teilbereich 5: Maßnahmenkatalog zur Effizienzsteigerung

1. Priorisierung der Maßnahmen anhand eines sinnvollen Kriterienrasters (insb. THG-Einsparung)

2. Entwicklung einer Vorzugsvariante auf Basis der Variantenbewertung unter Einbeziehung verfügbarer Fördermittel, um maximale THG-Minderungspotenziale auszuschöpfen

3. Identifikation und Festlegung von Schnittstellen für die Gewerke und Projektbeteiligten

4. Entwicklung geeigneter Indikatoren für die Erfolgskontrolle der Maßnahmen inkl. geeigneter Maßnahmen zur Optimierung der Datenerhebung und MSR-Technik

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3.0 DATENBASIS

3.1 Vorliegende Daten

• Grundlagenermittlung und Vorplanung Ersatzneubau HB 2 x 1.000 m³ für HB Goldstein und HB Ost (Flur 4, Flurstück 60/1), Infraingenieure GmbH, August 2024

• Strukturgutachten der Wasserversorgung Bad Nauheim, RBS wave GmbH, Februar 2022

• Bauvorbescheid (gem. § 76 HBO), Ersatzneubau Trinkwasserbehälter 2 x 1.000 m³, Wetteraukreis, 18.09.2024

• Vermessung HB Goldstein und HB Ost

• Diverse Betriebsdaten der Stadtwerke Bad Nauheim:

o Stromverbrauch HB Goldstein und HB Ost

o Pumpendaten

o Trinkwasserverbrauch Versorgungszonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim

o Typenschilder Luftentfeuchter

o Trinkwasseranalyse, 19.02.2025

o Einwohnerzahlen Versorgungszonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim

• Diverse Betriebsdaten der OVAG (Oberhessische Versorgungsbetriebe AG):

o Druck HB Goldstein und DEA Usa, 01.01.2024 bis 28.08.2025

o Pegelstände HB Goldstein und HB Ost, 01.01.2024 bis 28.08.2025

o Druck und Durchfluss Übergabe B3A Bad Nauheim, 01.01.2024 bis 28.08.2025

o Zulaufmengen HB Goldstein, 01.01.2024 bis 05.09.2025

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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3.2 Literatur

3.2.1 Zur Energieeffizienz

• Information Wasser Nr. 77 – Handbuch Energieeffizienz / Energieeinsparung in der Wasserversorgung

Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V., Juli 2010

• DVGW - Hinweis W 611 – Energieoptimierung und Kostensenkung in Wasserwerksanlagen

Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V., Oktober 1996

• Steigerung der Energieeffizienz auf kommunalen Kläranlagen

Texte 11/08 des Bundesumweltamtes, November 2006

• Arbeitshilfe zur Verbesserung der Energieeffizienz von Abwasserbehandlungsanlagen

Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, August 2011

3.2.2 Sonstige Literatur

• diverse DVGW-Arbeitsblätter

• Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 17. Auflage 2019

• Leitlinien zur Durchführung dynamischer Kostenvergleichsrechnungen (KVR-Leitlinien) Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), Ausgabe 2012

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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4.0 GRUNDLAGENERMITTLUNG (HOAI-LEISTUNGSPHASE 1)

4.1 Bestandsaufnahme

4.1.1 Bestandsaufnahme in den bestehenden Anlagen

Aufnahme der Bestandssituation in den betrachteten Wasserwerken bzw. der Wasserverteilung (Art der Wasserressource, Anzahl der zu versorgenden Einwohner, Rohwassermenge, Wasserqualität, Aufbereitungsmaßnahmen, topografische Verhältnisse, Speicherung, Energiegewinnung etc.)

4.1.1.1 Allgemeines

Die Stadtwerke Bad Nauheim GmbH betreibt das Trinkwassernetz der Stadt Bad Nauheim. Teil des Versorgungsnetzes sind der HB Goldstein (I = 1.000 m³) und HB Ost (I = 600 m³). Sie liegen unmittelbar nebeneinander im südöstlichen Teil des Goldsteinparks. Auf folgenden Flurstücken befinden sich die HB:

• HB Goldstein: Gemarkung Bad Nauheim, Flur 4, Flurstück 83/14

• HB Ost: Gemarkung Bad Nauheim, Flur 4, Flurstück 83/5

fru w tn

0 E 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2 Abbildung 1: Außenansicht HB Goldstein (Quelle: Wikipedia)

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Beide Hochbehälter entsprechen nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik. Der bestehende HB Goldstein ist altersbedingt zu ersetzen (Baujahr 1907), der HB Ost ist mindestens in größerem Umfang sanierungsbedürftig (Baujahr 1958). Eine Erweiterung am Standort HB Ost auf das benötigte Speichervolumen ist nicht möglich, da die erforderlichen Flächen nicht zur Verfügung stehen. Darüber hinaus besteht keine Übergangslösung zum Erhalt der zwingend benötigten Versorgungskapazitäten während den möglichen anstehenden Sanierungsarbeiten. Aufgrund dessen haben sich die SWBN für die Planung und Ausführung eines Ersatzneubaus unweit der bestehenden HB entschieden.

Abbildung 2: Außenansicht HB Ost

Die Hochbehälter Goldstein und Ost versorgen die Versorgungszonen Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim mit Trinkwasser. Dabei fließt das Trinkwasser im freien Gefälle vom HB Ost zur Druckerhöhungsanlage (DEA) Wetterstraße, von wo das Trinkwasser jeweils druckerhöht in die einzelnen Versorgungszonen eingespeist wird. Der Hochbehälter Ost wird mit Wasser aus dem unmittelbar daneben liegenden HB fru Goldstein befüllt, welcher über eine Fernleitung mit Zukaufwasser von der OVAG w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 gespeist wird. Beide Behälter werden demnach als Durchlaufbehälter betrieben. 0 3. . 0 2 Da der HB Goldstein und HB Ost unmittelbar nebeneinander in gleicher Höhenlage liegen, sind für die Befüllung des HB Ost aus dem HB Goldstein Pumpen erforderlich.

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Die Energieversorgung erfolgt derzeit über das Stromnetz der Stadt Bad Nauheim.

4.1.1.2 Versorgungsgebiet HB Goldstein und HB Ost

4.1.1.2.1 Allgemein

Vom HB Ost fließt das Trinkwasser im freien Gefälle zur DEA Wetterstraße. Wie zuvor beschrieben werden von dort die Versorgungszonen Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim jeweils druckerhöht mit Trinkwasser versorgt.

Aufgrund der nachgeschalteten Druckerhöhungsanlage ist die Höhenlage des Behälters für die Bewirtschaftung der Versorgungszonen nicht relevant. Die hydraulischen Verhältnisse in den Versorgungszonen sind daher nicht Bestandteil dieser Untersuchung und der Beauftragung.

4.1.1.2.2 Einwohner

Insgesamt sind über diese Versorgungsachse rd. 5.000 Einwohner an die Trinkwasserversorgung angeschlossen. Die Einwohnerzahlen der einzelnen Versorgungszonen sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen (Stand 31.12.2024).

Tabelle 1: Einwohnerzahlen der angeschlossenen Versorgungszonen

• Datenbasis aus 2017, Abschätzung anhand der Bevölkerungsentwicklung Bad Nauheims

4.1.1.2.3 Trinkwasserbedarf fru w tn 0 E 3 1 _ . 4 2 0 2 Der Trinkwasserbedarf der angeschlossenen Einwohner ist maßgebend für das 0 3. . 0 2 erforderliche Speichervolumen des versorgenden Hochbehälters. Im Jahr 2024 lag der gesamte Trinkwasserbedarf der Versorgungszonen Am Heiligenstock, Rödgen

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und Schwalheim bei rd. 244.654 m³/a. Der Verbrauch der einzelnen Versorgungszonen ist der untenstehenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle 2: Zusammenstellung des Trinkwasserbedarfs der einzelnen Versorgungszonen

• bezogen auf die zuvor genannten Einwohnerzahlen aus 2024

Anhand des mittleren Jahreswasserbedarfs lässt sich der mittlere Tageswasserbedarf der Versorgungszonen sowie der mittlere spezifische Trinkwasserbedarf je Einwohner berechnen. Laut dem Statistischen Bundesamt lag der tägliche Trinkwasserbedarf pro Kopf im Haushalt in Deutschland im Jahr 2022 bei 126 Litern. Mit rd. 123 bzw. 124 L/(Ed) liegen die Versorgungszonen Schwalheim und Rödgen im Bereich des deutschlandweiten Durchschnittsverbrauchs. Die Versorgungszone Heiligenstock weist mit einem Trinkwasserbedarf von rd. 154 L/(Ed) einen erhöhten Durchschnittsverbrauch auf. Da es sich bei der Einwohnerzahl um einen statistischen Schätzwert handelt, könnte dies auf eine abweichende Einwohnerzahl oder auf Gewerbebetriebe bzw. einzelne Großverbraucher hinweisen. Setzt man einen mittleren Trinkwasserverbrauch von 126 L/(E*d) an, ist von einer rechnerischen Einwohnerzahl von rd. 2.200 Einwohnern auszugehen. Die möglicherweise höhere Einwohnerzahl soll bei der Auslegung des zukünftigen Hochbehälters entsprechend berücksichtigt werden.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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4.1.1.3 Bestehende Anlagen

4.1.1.3.1 Bestand HB Goldstein

Der Hochbehälter Goldstein besitzt ein Speichervolumen von insgesamt 1.000 m³ (2 x 500 m³) und wird aus südwestlicher Richtung über eine Fernleitung mit Zukaufwasser von der OVAG befüllt. Der Behälter befindet sich auf dem Grundstück Flur 4, Flurstück 83/14 der Gemarkung Bad Nauheim. Gebaut wurde der Behälter im Jahr 1907. Auf dem vorderen Teil des erdüberdeckten Behälters wurde der denkmalgeschützte Aussichtsturm Goldstein errichtet.

Die beiden rechteckigen Wasserkammern sind in jeweils vier Segmente mit Decken als Gewölbebögen unterteilt. Zwischen den Wasserkammern verläuft oberhalb des Wasserspiegels ein schmaler Gang, welcher die vordere Schieberkammer mit einer kleinen hinteren Schieberkammer verbindet. Die Sohlhöhe des Behälters beträgt 174,60 m ü. NHN. Der maximale Wasserspiegel liegt auf einer Höhe von 177,03 m ü. NHN.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2 Abbildung 3: Bestandsplan HB Goldstein

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Im Untergeschoss der vorderen Schieberkammer des Behälters befinden sich zwei Pumpen, welche abhängig vom Wasserstand im HB Ost das gespeicherte Trinkwasser in den HB Ost fördern. Dabei wird immer eine von beiden Pumpen mit einer Fördermenge von rd. 150 m³ redundant betrieben. Im Bedarfsfall kann die Fördermenge auf 200 m³ angehoben werden.

Die Befüllung des Behälters erfolgt durch Zukaufwasser über die Fernleitung der OVAG. Die Behälterbewirtschaftung (Zulauf und Entnahme) wird vollständig durch die OVAG (siehe Ziffer 4.1.2) durchgeführt. Die SWBN haben über ihre Fernwirkanlage Einblick in die Behälterdaten (Zulaufmenge, Wasserstand etc.).

Sowohl in bautechnischer Hinsicht als auch bezüglich der technischen Ausrüstung weist der Behälter Mängel auf, darunter Korrosionserscheinungen an Rohrleitungen sowie eine Belüftung der Wasserkammern, die nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik entspricht.

4.1.1.3.2 Bestand HB Ost

Der Hochbehälter Ost besitzt ein Speichervolumen von insgesamt 600 m³ (2 x 300 m³) und wird über den unmittelbar angrenzenden HB Goldstein mit Wasser der OVAG gespeist. Gebaut wurde der Behälter im Jahr 1958. Der Behälter befindet sich auf Flur 4, Flurstück 83/5 der Gemarkung Bad Nauheim.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

Abbildung 4: Bestandsplan HB Ost

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Der Hochbehälter Ost ist als erdüberdeckter Brillenbehälter mit davorliegender zweigeschossiger Schieberkammer errichtet. Die Sohlhöhe des Behälters beträgt 174,65 m ü. NHN. Der maximale Wasserspiegel liegt auf einer Höhe von 177,95 m ü. NHN.

Befüllt wird der HB Ost über die Pumpen im HB Goldstein, welche abhängig vom Wasserstand im HB Ost gesteuert werden. Die Behälterbewirtschaftung erfolgt wasserstandsabhängig durch die OVAG. Die SWBN haben über ihre Fernwirkanlage Einblick in die Behälterdaten (Zulaufmenge, Wasserstand etc.).

Vom HB Ost fließt das Trinkwasser im freien Gefälle zu der rd. 670 m südlich gelegenen DEA Wetterstraße. Dort wird das Wasser druckerhöht und in die einzelnen Versorgungszonen eingespeist.

Sowohl in bautechnischer Hinsicht als auch bezüglich der technischen Ausrüstung weist der Behälter Mängel auf, darunter eine lufttechnische Verbindung der Wasserkammern sowie Korrosionserscheinungen an den Rohrleitungen und im Bereich der Wasserkammern.

4.1.1.3.3 Notversorgung Wisselsheim

Derzeit besteht eine Verbindungsleitung (Länge rd. 820 m) von der Versorgungszone Wisselsheim zum HB Ost. Sie weist eine Dimension DN 125 bzw. auf rd. 80 m vor dem HB Ost DN 150 auf und dient der Notversorgung der Ortslage Wisselsheim. Dabei reicht die Höhenlage des HB Ost jedoch nicht aus, um die gesamte Ortslage Wisselsheim im Bedarfsfall versorgen zu können. Um den Austausch des Leitungsinhalts sicherzustellen und so Verkeimungen zu vermeiden, wird die Verbindungsleitung derzeit wöchentlich aus Richtung Wisselsheim zum HB Ost gespült.

4.1.1.4 Trinkwasserbeschaffenheit

Die betrachteten Hochbehälter werden mit Zukaufwasser der OVAG befüllt. Dieses erfüllt die Anforderungen der Trinkwasserverordnung (TrinkwV), weshalb an den Standorten HB Goldstein und HB Ost keine Trinkwasseraufbereitung erfolgt. Seitens fru w der OVAG wird das Trinkwasser mittels Chlorbleichlauge und Kalkmilch aufbereitet. tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Die Trinkwasseranalysen zeigen keine Auffälligkeiten hinsichtlich der Qualität des Trinkwassers, es befindet sich in einem einwandfreien Zustand. Die Trinkwasseranalyse des Fremdwassers der OVAG ist dem Anhang 3 zu entnehmen.

4.1.2 Bestehende Mess- und Regeltechnik

Darstellung der Mess- und Regeltechnik

Die Bewirtschaftung der HB Goldstein und Ost erfolgt durch die OVAG. Von der Übergabestation an der B3 kommend wird das Zukaufwasser in den HB Goldstein eingespeist. Die Zulaufsteuerung erfolgt dabei automatisiert und abhängig vom Wasserstand im HB Goldstein.

Im Zulauf des HB Goldstein ist neben einem Wasserzähler eine elektronisch gesteuerte Klappe sowie ein elektronischer Drucktransmitter verbaut. Bei Befüllung des Hochbehälters öffnet die Klappe und Wasser von der OVAG kann in den Behälter oberhalb des Wasserspiegels einlaufen. Bei Erreichen des maximalen Wasserspiegels wird die Klappe wieder geschlossen. Es steht dabei ein Zulaufdruck von rd. 0,3-0,6 bar an (entspricht rd. 179,13-182,13 m ü. NHN). Der Zulaufdruck und die Zulaufwassermenge (rd. 50-90 m³/h) variieren in Abhängigkeit des gebenden Systems von der OVAG.

Vom HB Goldstein wird das Wasser über zwei dortige Pumpen in den HB Ost gefördert. Bei Erreichen eines festgelegten „minimalen“ Wasserspiegels im HB Ost gehen die Pumpen an und befüllen den HB Ost bis zur maximalen Wasserspiegelhöhe. Die redundant arbeitenden Pumpen fördern gemäß Angaben mit einer Wassermenge von 150-200 m³/h, der reguläre Förderstrom beträgt 150 m³/h. Der Ablauf im HB Goldstein und der Zulauf im HB Ost werden mittels Wasserzähler überwacht.

Die Wasserspiegelmessung in den beiden Behältern erfolgt mittels Drucksensoren.

Die Trinkwasserabgabe aus dem HB Ost erfolgt bedarfsabhängig und wird ebenfalls mittels Wasserzähler erfasst. Das entnommene Wasser fließt im freien Gefälle der rd. 670 m südlicher gelegenen Druckerhöhungsanlage (DEA) Wetterstraße zu. Über die DEA Wetterstraße werden die Zonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim mit

fru ausreichendem Druck versorgt. w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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4.1.3 Analyse des Energieverbrauchs

Analyse des Energieverbrauchs (Aufnahme aller wichtigen Energieverbraucher, geordnet nach Anlagenteilen; Ermittlung des gesamten Energieverbrauchs sowie Verbrauchsdaten einzelner Großverbraucher wie z.B. Pumpen, Aufbereitungsanlagen, Wärmeverbrauch für Gebäude, Druckerhöhungsanlagen etc.; Ermittlung Gesamtwirkungsgrad einzelner Aggregate)

4.1.3.1 Bestehende Energieverbraucher

4.1.3.1.1 Pumpen HB Goldstein

Im Untergeschoss der Schieberkammer des HB Goldstein befinden sich zwei Pumpen der Firma RITZ (RITZBloc 125-250.1/B+11/4), welche das gespeicherte Wasser in den nahegelegenen HB Ost fördern. Der reguläre Förderstrom beträgt dabei 150 m³/h, bei Bedarf kann der Förderstrom auf 200 m³/h angehoben werden.

Die Pumpen werden abwechselnd (redundant) betrieben, sodass sich für beide Pumpen jeweils die gleiche Laufzeit ergibt.

Bei einem regulären Förderstrom von 150 m³/h beträgt die Wellenleistung P2 der einzelnen Pumpe 8,6 kW bei einem Wirkungsgrad von 81 %. Bei einem Förderstrom von 200 m³/h beträgt die Wellenleistung P2 9,85 kW bei einem Wirkungsgrad von 83,2 %.

Unter Berücksichtigung des Motorwirkungsgrades von 88,5 % ergibt sich der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe. Die Pumpendaten je nach Lastfall sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle 3: Zusammenstellung der Pumpendaten für die verschiedenen Lastfälle

fru w tn E 0 1 _4 2 0

03.02 0 3. . 0 2

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4.1.3.1.2 Luftentfeuchter

Im HB Goldstein befinden sich zwei und im HB Ost ein Luftentfeuchter. Die Gerätetypen sowie die jeweilige Leistung sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle 4: Zusammenstellung der vorhandenen Luftentfeuchter

4.1.3.1.3 Sonstige Energieverbraucher

Neben den Hauptverbrauchern bestehen in den HB Goldstein und Ost kleinere Energieverbraucher, die in Summe als Sonstige Energieverbraucher betrachtet werden. Dazu zählen neben der Elektro-, Steuer-, Mess- und Regeltechnik (EMSR- Technik) auch die Beleuchtung, Heizung und Alarmanlage. Für den sonstigen Energieverbrauch wird der gemessene Gesamtenergieverbrauch abzüglich des Energiebedarfs der Großverbraucher angesetzt. Folgende sonstige Energieverbraucher liegen an den Standorten HB Goldstein und HB Ost vor:

▪ Beleuchtung Gebäude

▪ Beleuchtung Wasserkammer

▪ Frostwächter

▪ EMSR-Technik (Wasserzähler, Druckmesser, Regelungen, etc.)

▪ Einbruchmeldeanlage

▪ Reinigungsarbeiten (Hochdruckreiniger, rd. 1-2 mal jährlich)

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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4.1.3.2 Ermittlung Energieverbrauch

Zur Ermittlung des Gesamtenergieverbrauchs wurden die vorliegenden Werte anhand der Anlagen- und Betriebsdaten abgeglichen und auf Plausibilität geprüft.

Der Stromverbrauch der Jahre 2013 bis 2022 an den Standorten HB Goldstein und HB Ost wurde von den SWBN zur Verfügung gestellt und ist der nachfolgenden Abbildung zu entnehmen.

12.000 11.000 10.000 ]h 9.000 W k 8.000 [ h c 7.000 u a 6.000 r b r e 5.000 v m 4.000 o r tS 3.000 2.000 1.000 0 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

HB Goldstein HB Ost

Abbildung 5: Stromverbrauch der HB Goldstein und Ost in den Jahren 2013 bis 2022

Gemäß den vorliegenden Daten lag der Stromverbrauch am HB Goldstein im betrachteten Zeitraum bei durchschnittlich 6.817 kWh/a. Am HB Ost beträgt der Stromverbrauch durchschnittlich rd. 668 kWh/a. An beiden Standorten ist eine Luftentfeuchtung, EMSR-Technik, Beleuchtung etc. vorhanden. Die Differenz hinsichtlich des Stromverbrauchs ist demnach auf den Pumpbetrieb am HB Goldstein zurückzuführen.

Im Jahr 2014 ist eine deutliche Reduzierung des Stromverbrauchs gegenüber dem Vorjahr zu erkennen. Diese resultiert allen Anschein nach aus der Anschaffung und

fru dem Einsatz neuer Luftentfeuchter an den HB-Standorten. Der geringere w tn E Energieverbrauch der modernen Geräte führt zu einem deutlich geringeren 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Gesamtstrombedarf in den betrachteten HB in den Folgejahren (weitere 0 3. . 0 2 Ausführungen siehe Abschnitt 4.2.1).

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Eine kritische Überprüfung der Stromverbräuche ergab jedoch, dass die angegebenen Stromwerte nicht plausibel sind.

Der geringstmögliche Stromverbrauch für den Pumpbetrieb hätte sich bei einem optimalen Betrieb mit Fördermenge von 200 m³/h ergeben. Im Jahr 2024 lag der Trinkwasserbedarf der Versorgungszonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim bei insgesamt 244.384 m³/a. Daraus ergibt sich ein mittlerer Tagesbedarf von rd. 668 m³/d. Um diese Wassermenge zu fördern ist ein Pumpbetrieb von rd. 3,34 h/d erforderlich.

Die Wellenleistung P2 beträgt bei einer Fördermenge von 200 m³/h rd. 9,85 kW. Mit einem Motorwirkungsgrad von 88,5 % ergibt sich so eine erforderliche elektrische Leistung von 11,13 kW. Bei einer Laufzeit von 3,34 h beträgt der mittlere Strombedarf rd. 37,17 kWh/d bzw. 13.569 kWh/a.

Um die im Jahr 2024 vom HB Goldstein in den HB Ost übergeleitete Wassermenge mit den vorhandenen Pumpen zu fördern, wäre demnach eine Strommenge von mindestens rd. 13.570 kWh erforderlich gewesen. Gemäß den vorliegenden Aufzeichnungen beträgt der mittlere Stromverbrauch am HB Goldstein jedoch i.M. nur rd. 7.000 kWh/a.

Eine erneute Überprüfung der SWBN ergab, dass die Stromzähler in den letzten Jahren fehlerhafte Werte ausgegeben haben. Daraufhin wurde für das Jahr 2024 der Stromverbrauch erneut ausgewertet. Der tatsächliche Stromverbrauch am HB Goldstein im Jahr 2024 lag bei rd. 14.557 kWh/a. Auf Grundlage des rechnerisch ermittelten Stromverbrauchs anhand der Pumpendaten ist dieser Wert als plausibel zu bewerten.

Im Jahr 2024 setzte sich der Energieverbrauch der betrachteten Standorte wie folgt zusammen:

Tabelle 5: Stromverbrauch der betrachteten Standorte im Jahr 2024

fru w tn E 0 1 _ . 4 2 0

3.02 0 3. . 0 2

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Unter der Annahme, dass die Differenz des Stromverbrauchs zwischen den beiden Standorten auf den Pumpenbetrieb zurückzuführen ist, lässt sich der Stromverbrauch der Pumpen abschätzen. Am Standort HB Goldstein wurden im Jahr 2024 13.597 kWh (14.557-960 KWh) mehr verbraucht als am Standort HB Ost. Dies deckt sich mit dem bereits ermittelten Strombedarf, der mindestens für die Förderung des Trinkwassers erforderlich gewesen wäre. Der Stromverbrauch am HB Goldstein lässt sich entsprechend wie folgt gliedern:

Pumpen rd. 13.600 kWh

EMSR-Technik, Beleuchtung, etc. rd. 960 kWh

Bei einem Stromverbrauch von rund 13.600 kWh im Jahr 2024 ist anzunehmen, dass die Pumpen im Jahr überwiegend im Bereich des optimalen Betriebspunkts gearbeitet haben. Während von Seiten OVAG eine Förderleistung von 150 m³/h als Regelbetrieb angegeben wurde, lässt der berechnete Stromverbrauch möglicherweise auch auf kurzzeitig höhere Förderleistungen schließen.

4.1.4 Energie- und Treibhausgasbilanz

Ableitung einer vollständigen Energie- und Treibhausgasbilanz auf Basis des aktuellen Energieverbrauchs der Energieträger und Emissionsfaktoren.

Anhand des Stromverbrauchs der HB Goldstein und HB Ost lässt sich eine Energiebilanz für den Teilbereich der Wasserspeicherung auf der Versorgungsachse zu den Zonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim aufstellen. Der Gesamtstrombedarf im Jahr 2024 für die Speicherung von rd. 244.400 m³ Trinkwasser betrug rd. 15.500 kWh. Ein Großteil des Stromverbrauchs ist auf den Pumpbetrieb am HB Goldstein zurückzuführen. Mit rd. 13.600 kWh sind die Pumpen für rd. 87,6 % des Energiebedarfs für die Trinkwasserspeicherung verantwortlich.

Der HB Goldstein und der HB Ost liegen auf gleicher Höhe. Durch den Pumpbetrieb erfolgt daher keine Erhöhung der Lageenergie, und der Energiegehalt des Gesamtsystems bleibt unverändert. Die Energiebilanz für den Bereich der Trinkwasserspeicherung beschränkt sich daher auf den Energieverbrauch der fru betrachteten Standorte. w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Ausgehend von einem Gesamtstrombedarf von 15.517 kWh/a lässt sich eine 0 3. . 0 2 Treibhausgasbilanz für die Wasserspeicherung im HB Goldstein und Ost aufstellen. Da die Energieversorgung über das öffentliche Stromnetz erfolgt, bildet der

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Emissionsfaktor des deutschen Strommixes die Grundlage für die Treibhausgasbilanz. Im Jahr 2024 betrug der spezifische Treibhausgas- Emissionsfaktor des deutschen Strommixes rd. 363 g CO -eq/kWh. Anhand des 2 Stromverbrauchs der einzelnen Standorte ergibt sich folgende Treibhausgasbilanz für die bestehenden HB:

Tabelle 6: Treibhausgasbilanz der HB Goldstein und Ost

Da das gesamte Trinkwasser zuerst im HB Goldstein und dann im HB Ost gespeichert wird, ist für die Treibhausgasbilanz der Wasserspeicherung die Summe beider Behälter anzusetzen.

4.1.5 Kennzahlenvergleich

Ermittlung spezifischer Kennzahlen und Bewertung anhand energetischer Beurteilungskriterien wie z.B. spezifischer Energieverbrauch Wassergewinnung, spezifischer Energieverbrauch Wasserverteilung (unter Berücksichtigung der geodätischen Höhe), Gesamtwirkungsgrade (Pumpsysteme, Ventilatorsysteme und Rohrnetz), Wasserverluste, etc.

Die HB Goldstein und Ost bilden als Wasserspeicherung einen Teilbereich der Trinkwasserversorgung in Bad Nauheim. Weitere Energieverbraucher der Wassergewinnung, Wasserverteilung etc. bleiben von der Maßnahme unberührt und sind nicht Bestandteil der Beauftragung. Im Folgenden werden für den Teilbereich der Trinkwasserspeicherung auf der Versorgungsachse nach Schwalheim, Rödgen und fru w Am Heiligenstock spezifische Kennzahlen ermittelt. tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Auf Grundlage der bestehenden Treibhausgasemissionen durch den Stromverbrauch 0 3. . 0 2 lässt sich der spezifische Energiebedarf der Trinkwasserspeicherung auf der Versorgungsachse ermitteln. Für eine Gesamtwassermenge von 244.384 m³, die im

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Jahr 2024 in den HB Goldstein und Ost gespeichert wurden, war eine Strommenge von 15.517 kWh erforderlich. Daraus ergibt sich ein spezifischer Energiebedarf von 0,06 kWh/m³ gespeichertem Trinkwasser.

Da nur die Pumpen im HB Goldstein einen separaten Wirkungsgrad aufweisen und das Trinkwasser drucklos im HB Ost gespeichert wird, ist für das Gesamtsystem der Wirkungsgrad der Pumpen anzusetzen. Für das Gesamtsystem liegt der Wirkungsgrad entsprechend bei rd. 83,2 %.

Wasserverluste treten im Bereich der Wasserversorgung insbesondere im Leitungsnetz auf. Da es sich bei den betrachteten Anlagen jedoch um Trinkwasserspeicher handelt, die nur über eine kurze Leitung miteinander verbunden sind, ist davon auszugehen, dass die Wasserverluste vernachlässigbar gering sind.

4.2 Potenzialanalyse

4.2.1 Ermittlung von Energieeffizienz- und Energieeinsparpotenzialen

Ermittlung der kurz-, mittel- und langfristigen Energieeffizienz- und Energieeinsparpotenziale unter Einbeziehung bereits durchgeführter Maßnahmen zur Energieeinsparung, Effizienzsteigerung sowie weitere KS- Maßnahmen (Retrospektive).

Die zunehmende Bedeutung des Klimawandels und die aktuelle weltpolitische Lage führen dazu, dass Energieeinsparpotenziale zunehmend an Relevanz gewinnen. Im Folgenden werden die Energieeffizienz- und Energieeinsparpotenziale am HB Goldstein und HB Ost ermittelt.

Den größten Energieverbraucher an den betrachteten Standorten stellen die Pumpen im HB Goldstein dar, welche das Trinkwasser aus dem HB Goldstein in den HB Ost fördern. Diese Pumpen sind erforderlich, da die beiden Behälter in Reihe bewirtschaftet werden und nahezu identische Sohlhöhen und Wasserspiegellagen aufweisen.

Bereits bei einer Umstrukturierung der Behälterbewirtschaftung kann die Energie, welche für den Pumpbetrieb erforderlich ist, eingespart werden. Würden die Behälter im Parallelbetrieb genutzt, könnten sowohl der HB Goldstein als auch der HB Ost fru w tn über die Fernleitung der OVAG befüllt werden. In diesem Fall kämen beide Behälter E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 gleichzeitig für die direkte Versorgung der angeschlossenen Abnehmer über die 0 3. . 0 2 Pumpstation Wetterstraße zum Einsatz. Dadurch entfiele die energieintensive Förderung des Wassers vom HB Goldstein in den HB Ost.

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Jedoch sind beide Trinkwasserbehälter in hohem Maße sanierungsbedürftig und das Speichervolumen beider Behälter von insgesamt 1.600 m³ ist für die sichere Versorgung der angeschlossenen Einwohner zukünftig nicht ausreichend (weitere Ausführungen siehe Ziffer 5.1.2). Eine Sanierung beider Standorte ist daher gegenüber einem zentralen neuen Behälter als nicht wirtschaftlich zu bewerten.

Nach Neubau eines zentralen Behälters wären entsprechend keine Pumpen mehr erforderlich, welche aktuell das Wasser vom HB Goldstein in den HB Ost fördern. Dies würde zukünftig zu erheblichen Energieeinsparungen führen. Darüber hinaus ist von einem reduzierten Energiebedarf für die EMSR-Technik auszugehen, da zukünftig nur ein Standort bewirtschaftet werden müsste. Aufgrund modernerer Technik ist nach Neubau des Behälters mit einer weiteren Reduzierung des Energiebedarfs zu rechnen. Dies zeigen auch bereits umgesetzte Energieeffizienzmaßnahmen aus der Vergangenheit.

Im Jahr 2014 wurden für die Standorte HB Goldstein und HB Ost neue Luftentfeuchter angeschafft. Der Einsatz der modernen und effizienteren Anlagen hat zu einer deutlichen Minderung des Strombedarfs geführt. Der Gesamtstrombedarf wurde von rd. 12.000 kWh/a im Jahr 2013 auf rd. 7.000 kWh/a reduziert. Auch wenn die Werte für den Stromverbrauch fehlerhaft abgelesen wurden, spiegeln sie die Energieeinsparungen aufgrund der neuen Raumluftentfeuchter wider. Die absolute Energieeinsparung lag entsprechen den Messdaten bei rd. 5.000 kWh/a.

Nach Neubau eines zentralen Hochbehälters mit modernsten technischen Anlagenteilen ist mit einem deutlich verringerten Energiebedarf zu rechnen. Da zukünftig keine Pumpen erforderlich wären, bestünden als Energieverbraucher lediglich die Raumluftentfeuchter, die EMSR-Technik, Beleuchtung etc. Da der zukünftige HB größer sein wird als die bestehenden HB, ist von einem geringfügig höheren Energiebedarf für die Luftentfeuchtung als am HB Ost auszugehen.

Geht man davon aus, dass der im HB Ost vorhandene Luftentfeuchter rd. 4 h/d betrieben wird, entspricht dies einer Strommenge von rd. 511 kWh/a. Für die sonstigen Stromverbraucher ergibt sich entsprechend ein Energiebedarf von rd. 450 kWh/a. In einem größeren Behälter wäre ein größerer Luftentfeuchter erforderlich, welcher eine Leistung von rd. 2,4 kW aufweist. Aufgrund einer höheren Leistungsfähigkeit müsste dieser nur rd. 1,5 h/d betrieben werden. Der Energiebedarf fru des zukünftigen Luftentfeuchters beläuft sich entsprechend auf rd. 1.300 kWh/a w tn E (= 2,4 kW x 1,5 h/d x 365 d/a). Zuzüglich des Strombedarfs der sonstigen 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 Verbraucher beläuft sich der Strombedarf des zukünftigen Hochbehälters auf rd. 1.750 kWh/a. Dies entspricht rd. 11,3 % des aktuellen Energiebedarfs und ist

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vergleichbar mit dem jährlichen Energiebedarf einer Einzelperson (1-Personen- Haushalt).

Das Energieeinsparpotenzial beläuft sich demnach auf rd. 13.770 kWh/a. Dies entspricht einer Reduzierung des Energiebedarfs um rd. 88,7 % sowie einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen um rd. 5 t CO -eq/a. Dies ist in etwa mit 2 25.000 km mit einem Mittelklasse-Benziner, zwei Hin- und Rückflügen von Frankfurt nach New York oder dem jährlichen Heizbedarf eines gut gedämmten Einfamilienhauses mit Erdgas vergleichbar.

Der neue Hochbehälter soll zukünftig jedoch CO -neutral betrieben werden. Da sich 2 die Treibhausgasemissionen ausschließlich durch den Stromverbrauch ergeben, muss für einen CO -neutralen Behälterbetrieb auf erneuerbare Energien 2 zurückgegriffen werden. Aufgrund des geringen zukünftigen Energieverbrauchs kann am Standort des neuen Hochbehälters eine PV-Anlage in Kombination mit einer Batterie eingesetzt werden. So könnte ein Betrieb mit ausschließlich erneuerbaren Energien und entsprechend ohne CO -Emissionen umgesetzt werden. Zukünftig 2 können so die gesamten bestehenden Treibhausgasemissionen eingespart und der HB CO -neutral betrieben werden. 2

4.2.2 Einspar- und Versorgungsziele

Definition von mittel- und langfristigen Einspar- und Versorgungszielen unter Einbeziehung höchster Klimaschutzstandards.

Um zukünftig eine möglichst hohe Energieeinsparung und CO -Neutralität zu 2 erreichen, werden konkrete Einspar- und Versorgungsziele definiert, welche bei Neubau des Hochbehälters erreicht werden sollen. Dabei sollen höchste Klimaschutzstandards und der aktuelle Stand der Technik berücksichtigt werden.

Übergeordnetes Ziel des Gesamtprojektes ist die Errichtung des ersten Hochbehälters in Deutschland, welcher CO -neutral betrieben werden kann. Neben 2 der Reduzierung des benötigten Energiebedarfs wird daher auch eine emissionsfreie Energiegewinnung am Standort des Behälters angestrebt.

Hinsichtlich des Energieeinsatzes gilt für die Wasserversorgung stets das

fru übergeordnete Ziel, die Versorgung im freien Gefälle ohne zusätzliche w tn E Druckerhöhung sicherzustellen, sofern dies möglich ist. Dementsprechend soll der 0 3 1 _ . 4 2 0 2 zukünftige HB so ausgelegt werden, dass die Einspeisung, Entnahme und Entleerung 0 3. . 0 2 ohne zusätzlichen Energieaufwand erfolgen kann.

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Durch die Zusammenlegung von zwei Behältern an einen zentralen Standort lassen sich zusätzliche Energieeinsparungen erzielen. Künftig werden EMSR-Technik und Luftentfeuchtung nur noch an einem Standort benötigt. Obwohl der zentrale Behälter größer ist, sinkt der Energiebedarf dadurch deutlich. Gleichzeitig reduziert sich auch der Wartungsaufwand, sodass neben Energiekosten auch Personalkosten eingespart werden können.

Der einwandfreie hygienische Zustand des Trinkwassers sowie der Speicheranlage hat dabei oberste Priorität. Um diesen sicherzustellen, sind die Vorgaben des DVGW- Arbeitsblatts W 300 und W 270 bei der Planung und Ausführung zu berücksichtigen (weitere Ausführungen siehe Ziffer 5.1.1).

Zusammenfassend sollen im Zuge des Behälterneubaus folgende Einspar- und Versorgungsziele erreicht werden:

1. Errichtung eines CO -neutralen Hochbehälters und emissionsfreie 2 Energiegewinnung am Behälterstandort.

2. Einspeisung, Entnahme und Entleerung des Behälters ohne zusätzlichen Energieaufwand.

3. Reduzierung des Strombedarfs sowie des Wartungsaufwandes durch Zusammenfassung zweier Behälter an einem zentralen Standort.

4. Einwandfreie Hygiene durch Berücksichtigung der Vorgaben des DVGW W 300 und W 270.

4.3 Variantenskizzen für technische / organisatorische

Minderungsmaßnahmen

Grobe Beschreibung der bestehenden Umsetzungsvarianten zur Erreichung der THG-Minderung

Durch verschiedene Maßnahmen kann eine Minderung der Treibhausgasemissionen bei der Trinkwasserspeicherung auf der Versorgungsachse der Zonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim erreicht werden.

fru Durch Neubau eines zentralen Behälters werden zwei Behälter an einem Standort w tn 0 E 3 1 _ . 4 2 0 2 zusammengefasst. Zukünftig ist daher nur noch ein Standort inkl. Luftentfeuchtung, 0 3. . 0 2 EMSR-Technik, Beleuchtung etc. zu betreiben. Der Stromverbrauch kann dadurch bereits deutlich reduziert werden.

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Darüber hinaus ist nach Bau eines zentralen Behälters kein Pumpbetrieb zwischen den Behältern mehr erforderlich. Da diese mit rd. 13.600 kWh/a den größten Stromverbraucher bei der aktuellen Trinkwasserspeicherung darstellen, wird nach Errichtung eines zentralen Behälters zukünftig eine Energieeinsparung von rd. 88,7 % erzielt.

Zur weiteren Reduzierung der Treibhausgasemissionen ist eine PV-Anlage mit Batteriespeicher vorgesehen, die den Behälter auch im Störfall zuverlässig mit Energie versorgt. Dadurch kann auch bei Stromausfall auf ein dieselbetriebenes Notstromaggregat verzichtet werden.

Für die Behälterbauweise kommen verschiedene Ausführungsvarianten in Frage, welche in der nachfolgenden Vorplanung genauer betrachtet und anhand der Kriterien THG-Minderungswirkung, Wirtschaftlichkeit, Genehmigungsfähigkeit und Umweltverträglichkeit verglichen werden.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.0 VORPLANUNG (HOAI-LEISTUNGSPHASE 2)

5.1 Technisch-organisatorische und rechtliche Vorgaben

Prüfen von technisch-organisatorischen und rechtlichen Vorgaben

5.1.1 Stand der Technik

Für den Neubau und die Sanierung von Trinkwasserbehältern werden an die Fachplaner spezielle Anforderungen gestellt, welche die Eigenheiten der Betontechnologie im Trinkwasserkontakt sowie die betriebstechnischen Anforderungen, aber auch in besonderem Maße die Erfordernisse der Hygieneanforderungen an Trinkwasser, Baustoffe und Ausführung berücksichtigen müssen.

Das schließt weitergehende Erfahrungen in der Betoninstandsetzung, Kenntnisse über die in Frage kommenden Baustoffe und die hohen Anforderungen an die fachgerechte Bauausführung mit ein.

Die fachlichen Anforderungen sind u. a. in den folgenden DVGW-Arbeitsblättern:

• W 270 (Eignung in mikrobieller Hinsicht), W 300 (Wasserspeicherung - Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserbehältern in der Trinkwasserversorgung)

• W 300 (Teile 1 - 8) (Trinkwasserbehälter – Planung, Bau, Betrieb, Instand- haltung, Instandsetzung, Werkstoffe etc.)

• W 316-1 (Instandsetzung von Trinkwasserbehältern – Qualifikationskriterien für Fachunternehmen)

• W 316-2 (Fachaufsicht und Fachpersonal für die Instandsetzung von Trinkwasserbehältern Lehr- und Prüfungsplan)

• W 319 (Reinigungsmittel für Wasserbehälter)

• W 347 (Hygienische Anforderungen an zementgebundene Werkstoffe im Trinkwasserbereich – Prüfung und Bewertung)

zusammengefasst.

Außerdem müssen sämtliche in der Wasserversorgung eingesetzten Baustoffe und fru w Bauhilfsstoffe der „Bewertungsgrundlage für Kunststoffe und andere organische tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Materialien“ des Umweltbundesamtes entsprechen. 0 3. . 0 2

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Hinweis: Die Leitlinie zur hygienischen Beurteilung von organischen Materialien im Kontakt mit Trinkwasser (KTW-Leitlinie) wurde zuletzt am 7. März 2016 aktualisiert.

Die KTW-Leitlinie wurde durch die „Bewertungsgrundlage für Kunststoffe und andere organische Materialien“ des Umweltbundesamtes ersetzt und mit dem Tag der verbindlichen Gültigkeit der Bewertungsgrundlage am 21. März 2021 zurückgezogen. Prüfzeugnisse nach der Leitlinie verlieren mit diesem Datum die Gültigkeit. Bei der Ausführung sind entsprechende Nachweise (Konformitätsbestätigung) vorzulegen. Für die Betoninstandsetzung sind die einschlägigen Richtlinien DAfStb / DIN 1045-3 / DIN 18551 (Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen gemäß Instandsetzungsrichtlinie) zu beachten und einzuhalten.

Folgende Anforderungen an die technische Ausrüstung gemäß DVGW W 300 sind während der Planung und Ausführung zu berücksichtigen:

• Ein Trinkwasserbehälter muss mindestens aus zwei separaten Wasserkammern bestehen, welche getrennt voneinander bewirtschaftet werden und lufttechnisch voneinander getrennt sind.

• Zulauf und Entnahme sind so anzuordnen, dass eine ausreichende Durchmischung in den Wasserkammern stattfindet.

• Die Entnahmeleitung ist so anzuordnen, dass der Wasserstand möglichst weit abgesenkt werden kann und so das Nutzvolumen maximiert wird.

• Der Überlauf ist so auszubilden, dass ein Ansaugen von ungefilterter Außenluft vermieden wird.

• Die Entleerung ist am tiefsten Punkt der Wasserkammer anzuordnen, um eine restlose Ableitung des Wassers zu ermöglichen.

• Eine Anbindung der Entleerungs- oder Überlaufleitung an den Abwasserkanal ist nicht zulässig.

• Die Probenahme muss getrennt für jede Wasserkammer über einen abflammbaren Probenahmehahn möglich sein.

fru w - Für jede Wasserkammer muss eine separate Be- und Entlüftungsleitung tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 vorgesehen werden, welche mit Sieben und Filtern gem. DIN EN 779 ausgestattet 0 3. . 0 2 ist. Belüftungsöffnungen dürfen dabei nicht in der Behälterdecke angeordnet sein.

• Die wasserberührenden Flächen müssen glatt und porenfrei sein.

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Bei der Ausführung als Betonbehälter gelten zusätzliche hygienische und technische Anforderungen an zementgebundene Werkstoffe:

• Hohe Druckfestigkeitsklasse, mindestens C 30/37

• Besonders hochwertiger, trinkwasserzugelassener Beton; z.B. Expositionsklasse X TWB

• Erfüllung der Dichtheitsanforderungen durch Beschränkung der Betonzugspannungen, Einhaltung der Mindestdruckzonendicke und Beschränkung der Rissbreiten

• Der Einsatz von Betonzusatzmitteln und -stoffen ist zu minimieren

Bereits in dieser Phase wurde sichergestellt, dass alle entscheidenden technischen, betriebsorganisatorischen und rechtlichen Anforderungen für eine genehmigungsfähige und dauerhaft ressourceneffiziente Trinkwasserspeicherung berücksichtigt werden. Optionale Synergien mit anderen Klimaschutzmaßnahmen – etwa die Integration erneuerbarer Energie und die Vermeidung von CO -intensiven 2 Materialien – werden im Sinne der Förderziele besonders gewichtet.

5.1.2 Festlegung des zukünftigen Standorts

Gemäß Vorgabe der SWBN soll der neue Trinkwasserbehälter auf den Flurstücken 58/1, 57/1, 54/2 und 53/1 in der Gemarkung Bad Nauheim, Flur 4 errichtet werden.

5.1.3 Festlegung des zukünftigen Speichervolumens

Für die Dimensionierung des geplanten Hochbehälters Goldstein verlangt das DVGW-Arbeitsblatt W 300-1 ff. ein bestimmtes Verhältnis zwischen dem maximalen Tagesbedarf und dem Behältervolumen.

Hochbehälter sind nach DVGW Arbeitsblatt W 300-1 auf den maximalen Tagesbedarf der angeschlossenen Abnehmer, zuzüglich einer Reserve und ggf. für eine Löschwasserbereitstellung, auszulegen.

fru w Für die Auslegung des zukünftigen Speichervolumens werden die aktuellen tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Tagesspitzen der angeschlossenen Versorgungszonen, der Verbrauch zukünftiger 0 3. . 0 2 Neubaugebiete (NBG) sowie eine Feuerlöschreserve berücksichtigt. Grundlage dafür bilden die Prognosen für die Bevölkerungsentwicklung bis 2050.

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Der Wasserbedarf der einzelnen Versorgungszonen bzw. Stadtteile lässt sich anhand der Einwohnerzahlen gemäß dem DVGW Arbeitsblatt W410 abschätzen. Im Nachfolgenden wird der mittlere Wasserbedarf sowie der maximale Tagesbedarf der einzelnen Ortsteile für das Jahr 2050 ermittelt.

Prognose Einwohnerzahlen im Jahr 2050

Die Anzahl der angeschlossenen Einwohner ist maßgebend für den erforderlichen Speicherinhalt des zukünftigen Hochbehälters. Da auch in Zukunft die Versorgung der angeschlossenen Einwohner mit Trinkwasser in ausreichender Menge sichergestellt werden soll, sind für die Auslegung des Speichervolumens zukünftige Einwohnerzahlen abzuschätzen.

Für den Wetteraukreis wird bis zum Jahr 2050 ein Bevölkerungswachstum von 18,5 % prognostiziert (HessenAgentur). Im Jahr 2024 lebten in den Versorgungszonen Am Heiligenstock, Rödgen und Schwalheim rd. 4.970 Einwohner. Bei einem Bevölkerungsanstieg von rd. 18,5 % ist im Jahr 2050 mit einer Einwohnerzahl von rd. 5.890 Einwohnern zu rechnen. Das zukünftige Speichervolumen eines neuen Hochbehälters sollte entsprechend auf die Versorgung der prognostizierten Einwohnerzahl ausgelegt werden.

Hydraulische Bemessung des Wasserbedarfs gemäß W 410 (Planung)

Gemäß DVGW Arbeitsblatt W 410 wird der Tagesspitzenfaktor f für d Versorgungseinheiten mit mehr als 1.000 Einwohnern (Versorgungszonen Am Heiligenstock, Schwalheim und Rödgen rd. 5.900 Einwohner im Jahr 2050) über die nachfolgende Formel ermittelt.

f = 3,9 × E-0,0752 d

= 3,9 x 5.900-0,0752 = 2,03

Anhand der aktuellen Einwohnerzahlen und Verbrauchsdaten lässt sich der mittlere spezifische Trinkwasserbedarf berechnen. Für das Jahr 2024 liegt dieser bei fru w tn durchschnittlich bei rd. 135 Litern pro Einwohner und Tag (siehe dazu auch Tabelle E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 2). 0 3. . 0 2

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Auf Grundlage des mittleren spezifischen Wasserbedarfs sowie den prognostizierten Einwohnerzahlen ergibt sich ein maximaler Tagesbedarf Q von 1.612 m³ (siehe dmax Tabelle 7).

Zusätzlich zu der maximalen täglichen Entnahmemenge ist eine Löschwasserreserve vorzuhalten. Die betrachteten Versorgungszonen sind als allgemeine Wohngebiete mit einer Geschossflächenzahl zwischen 0,7 und 1,2 einzuordnen. Gemäß DVGW Arbeitsblatt W 410 ist eine Feuerlöschreserve 96 m³/h über eine Dauer von 2 Stunden bei der Auslegung des Hochbehälters zu berücksichtigen. Dies entspricht einer Feuerlöschreserve von 192 m³.

Die Einwohnerzahlen und entsprechend auch der zukünftige Trinkwasserbedarf können lediglich anhand von Prognosen abgeschätzt werden. Erfahrungen der letzten Jahre zeigten, dass die in der Vergangenheit prognostizierten Einwohnerzahlen in der Stadt Bad Nauheim bereits deutlich übertroffen wurden. Die Bemessungszeit eines Trinkwasserbehälters beträgt in der Regel 50 Jahre. Bis 2075 könnte die Einwohnerzahl also nochmals höher ansteigen, als bis 2050 prognostiziert wurde.

Zusätzlich wird zukünftig am neuen HB Goldstein eine Notversorgung nach Wisselsheim vorgesehen. Im Falle einer Störung könnte eine erhöhte Trinkwasserabnahme am zukünftigen HB Goldstein bestehen, weshalb ein erhöhtes Speichervolumen für den zukünftigen Behälter als sinnvoll erachtet wird. Darüber hinaus führt ein größeres Speichervolumen am Standort HB Goldstein zu einer Entlastung des Netzes der OVAG, da bei ausreichender Reserve die Befüllung des Behälters flexibler gestaltet werden kann.

Um ein ausreichendes Speichervolumen für das Bemessungsalter des Behälters zu gewährleisten und den zukünftigen Betrieb zu optimieren, wird eine zusätzliche Reserve von rd. 200 m³ bei der Auslegung des Behälters berücksichtigt. Das zukünftig erforderliche Speichervolumen wird daher mit 2.000 m³ festgesetzt (siehe Tabelle 7).

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Tabelle 7: Ermittlung zukünftiges Speichervolumen

Die Speicherkapazität wird so gewählt, dass nicht nur die Behälterbewirtschaftung optimiert werden kann, sondern auch eine robuste Versorgung bei zukünftigen Klimaszenarien sichergestellt ist. Damit wird dem Fördergrundsatz der nachhaltigen und zukunftsorientierten Wasserwirtschaft entsprochen.

5.1.4 Festlegung der Höhen (topografische Lage)

Bei der Planung von Trinkwasserbehältern ist ein besonderes Augenmerk auf die topografische Lage zu richten, da diese einen erheblichen Einfluss auf die Wasserspiegellagen des Behälters hat.

Der Wasserspiegel wird durch die Anordnung / Festlegung des Überlaufs, entspricht dem maximalen Wasserspiegel, und der Sohle des Behälters, entspricht dem technisch minimalen Wasserspiegel, begrenzt.

Einfluss auf die Festlegung des minimalen und maximalen Wasserspiegels haben insbesondere

• der zur Verfügung stehende Zulaufdruck,

• die Geländehöhen,

fru • die Höhenlage des Anschlusspunktes der Ablaufleitung sowie w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 • die Höhenlage des Anschlusspunktes der Entleerungs-/ Entwässerungsleitung. 0 3. . 0 2

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Es ist sicherzustellen, dass unter Berücksichtigung der hydraulischen Randbedingungen sowie der örtlichen topographischen Verhältnisse der erforderliche Druck an den Anschlusspunkten zur Verfügung steht. Außerdem muss eine ausreichende Befüllung des Behälters möglich sein.

Zur Ermittlung der minimalen Sohlhöhe des neuen HB Goldstein war die vorhandene Entwässerung von Bedeutung. Nach Prüfung verschiedener Varianten wurde der vorhandene Entwässerungsschacht des HB Goldstein als Anschlusspunkt bestimmt. Der westlich vor dem Bauwerk gelegene Schacht hat eine Sohlhöhe von rd. 173,61 m ü. NHN.

Unter Berücksichtigung eines Sohlgefälles in der Entwässerungsleitung des neuen HB Goldstein von rd. 0,5 % und einer entsprechenden Sicherheit ergibt sich am Entwässerungsschacht des neuen HB eine geplante Sohlhöhe von minimal rd. 174,25 m ü. NHN.

Nach § 13 der TrinkwV dürfen Wasserversorgungsanlagen nur dann mit einer Nichttrinkwasseranlage verbunden werden, wenn die Wasserversorgungsanlage mit einer Sicherungseinrichtung ausgestattet ist, die den allgemein anerkannten Regeln der Technik entspricht. Um diese Vorgabe einzuhalten, wird ein freier Auslauf aus der Entleerung des Hochbehälters in eine Ablaufrinne (Grundablasskasten) gewählt.

Dies führt unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen wie beispielsweise dem Entnahmesumpf und ausreichender Sicherheit (Toleranzbereich) zu einer festgelegten minimalen Sohlhöhe des neuen Behälters von rd. 175,50 m ü. NHN.

Für den maximalen Wasserspiegel ist der vorhandene Zulaufdruck maßgebend. Anhand der zur Verfügung gestellten Unterlagen konnte eine Zulaufdruckhöhe im bestehenden HB Goldstein von rd. 179,13-182,13 m ü. NHN ermittelt werden. Der Zulauf erfolgt über die Fernwasserleitung der OVAG.

Die Höhen ergeben sich aus dem gemessenen Zulaufdruck von rd. 0,3-0,6 bar und der Höhenlage des Drucksensors von rd. 176,13 m ü. NHN.

In Abstimmung mit den Stadtwerken Bad Nauheim und der OVAG wurde daher für den geplanten HB Goldstein ein maximaler Wasserspiegel von rd. 179,50 m ü. NHN festgelegt.

Mit den Beteiligten wurde zudem festgelegt, dass der Zulauf unterhalb des max. fru w Wasserspiegels erfolgt, um auch bei etwas geringerem Zulaufdruck den Behälter tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 entsprechend befüllen zu können. Darüber hinaus soll im Zulauf ein 0 3. . 0 2 Mengenbegrenzungsventil installiert werden, um die Zulaufmenge zielgerichtet

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steuern zu können, was wiederum die Möglichkeit einräumt, konstantere Drücke im vorherrschenden System zu fahren.

Die festgelegten Höhen stellen sicher, dass auch bei wechselhaftem Betrieb der Energiebedarf minimal bleibt, da Einspeisung und Entnahme ohne zusätzliche Druckerhöhung funktionieren. Das leistet einen direkten Beitrag zum Förderziel „Energieeffizienz und THG-Einsparung“.

5.1.5 Vordimensionierung der PV-Anlage und des Speichers

Um den Ersatzneubau für den HB Goldstein und HB Ost CO -neutral betreiben zu 2 können, soll unabhängig von der gewählten Behälterbauweise eine PV-Anlage für die betriebsnotwendige Energieversorgung des neuen Behälters vorgesehen werden. Zusätzlich wird ein Batteriespeicher vorgesehen, welcher die Stromversorgung in ertragsarmen Tages- und Jahreszeiten sichert. Darüber hinaus dient der Batteriespeicher im Störfall als Notstromversorgung für den neuen HB.

Zusätzlich zu der PV-Anlage wird dennoch ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorgesehen. Um einen CO -neutralen Betrieb zu gewährleisten, soll der 2 Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz jedoch, so weit möglich, vermieden werden.

Die Auslegung der PV-Anlage ist explizit auf einen vollständigen bilanziellen CO - 2 neutralen Betrieb des neuen Hochbehälters ausgerichtet. Überschüsse können netzdienlich eingespeist werden und erhöhen die regionale Klimabalance. Ggf. kann im Betrieb geprüft werden, ob zusätzliche Erzeugungskapazitäten installiert werden, um ein Maximum an Eigenstromanteil zu erreichen.

Für die Deckung des jährlichen Strombedarfs von rd. 1.750 kWh (siehe Abschnitt 4.2.1) zu jeder Jahreszeit ist eine Anlagengröße von rd. 64 m² erforderlich. Bei einer Anlagenleistung von 12,4 kWp und einem üblichen Wirkungsgrad von 20 % ergibt sich ein Stromertrag von rd. 11.000 kWh/a. Der mittlere tägliche Strombedarf von rd. 4,8 kWh kann somit auch in den Wintermonaten abgedeckt und der Behälter autark und CO -neutral betrieben werden (siehe Abbildung 6). 2

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Abbildung 6: Ertrag der geplanten PV-Anlage am Ersatzneubau HB Goldstein

Über einen Batteriespeicher kann sowohl der Betrieb während den Nachtstunden, sowie eine Notstromversorgung sichergestellt werden. Eine Notstromversorgung sollte für eine Dauer von mindestens 24 Stunden möglich sein. Zusätzlich wird eine Betriebsreserve für 24 Stunden vorgesehen.

Bei einem mittleren täglichen Energiebedarf von etwa 4,8 kWh ergibt sich unter Berücksichtigung eines Notstromspeichers und einer Betriebsreserve eine erforderliche zu speichernde Strommenge von rd. 9,6 kWh. Unter Berücksichtigung eines Puffers von 30 % zur Abdeckung von Alterung, Umwandlungsverlusten und unerwarteten Lasten liegt der erforderliche nutzbare Speicher bei etwa 12,5 kWh.

Bei der Bewirtschaftung der Batterie ist zu beachten, dass die Strommenge für die Notversorgung dauerhaft gespeichert werden muss. Der Speicher darf daher nie vollständig entleert werden, sondern muss immer eine Füllmenge von rd. 4,8 kWh aufweisen. Die restliche Kapazität der Batterie kann für den Regelbetrieb, wie die Überbrückung der Nachstunden, genutzt werden.

Die finale Auslegung der PV-Anlage einschließlich des Batteriespeichers ist im Rahmen der Entwurfs- und Ausführungsplanung durchzuführen, wenn die finalen Anlagen sowie der jeweilige Strombedarf bekannt sind. fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.1.6 Notversorgung Wisselsheim

Derzeit besteht eine Notversorgungsleitung DN 125 zwischen dem HB Ost und der Ortslage Wisselsheim. Die Höhenlage des HB Ost reicht jedoch nicht aus, um die gesamte Ortslage Wisselsheim im Bedarfsfall mit Trinkwasser versorgen zu können. Zukünftig soll die Notversorgung der gesamten Ortslage Wisselsheim von dem Ersatzneubau HB Goldstein aus möglich sein. Zu diesem Zweck soll in dem neuen HB eine Druckerhöhungsanlage vorgesehen werden, welche ausschließlich für Notversorgungszwecke vorgehalten und nur im Störfall betrieben wird.

Diese Maßnahme erhöht die Versorgungssicherheit und fügt sich so ebenfalls in die Förderkriterien für Resilienz und nachhaltige öffentliche Infrastruktur ein.

Die Notversorgungsleitung soll zeitnah in einer separaten Maßnahme als DN 150- Leitung erneuert werden. Der Austausch des Wasserleitungsinhalts soll, wie bisher, wöchentlich aus Richtung Wisselsheim erfolgen.

5.2 Variantenuntersuchung

Erarbeiten von verschiedenen Lösungsansätzen im Rahmen einer Variantenbewertung anhand des Kriteriums THG-Minderungswirkung, Wirtschaftlichkeit, Genehmigungsfähigkeit, ggf. Fragen zur Verwertung / Vermarktung

5.2.1 Allgemein

Für die Errichtung eines Ersatzneubaus für die HB Goldstein und Ost kommen folgende Ausführungsvarianten in Frage:

▪ Edelstahlbehälter in einer wärmegedämmten Halle

▪ Stahlbetonbehälter (herkömmliche Bauweise)

▪ Beton-Fertigteilbehälter (aus Spannbeton)

Im Rahmen der nachfolgenden Variantenuntersuchung werden diese jeweils genauer betrachtet und hinsichtlich der THG-Minderungswirkung, Wirtschaftlichkeit,

fru Genehmigungsfähigkeit und Umweltverträglichkeit verglichen. w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Da sich die Energieeinsparung und Treibhausgasminderung durch 0 3. . 0 2 Umstrukturierung der Behälterbewirtschaftung und der damit verbundenen Einsparung der aktuell erforderlichen Pumpen ergibt, ist diese unabhängig von

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der Bauweise. Hinsichtlich der THG-Minderungswirkung bestehen demnach keine Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsvarianten.

Auch die Errichtung einer PV-Anlage, welche den CO -neutralen Betrieb des 2 Behälters ermöglicht, ist bei jeder der betrachteten Varianten problemlos möglich. Auf die jeweilige Ausführung wird im Folgenden genauer eingegangen.

Im Rahmen der Variantenuntersuchung erfolgt die Kostenschätzung entsprechend den Vorgaben der DIN 276. Die Kostenermittlung wird zur Gewährleistung von Vergleichbarkeit, Transparenz und Nachvollziehbarkeit aller betrachteten Varianten durchgeführt. Maßgebend ist dabei die Zuordnung der prognostizierten Kosten bis zur zweiten Ebene der Kostengliederung.

Die Schätzungen basieren auf den zum jetzigen Planungsstand (Leistungsphase 2, Vorplanung) vorliegenden Vorentwurfsunterlagen, Mengenermittlungen und auf Erfahrungswerten vergleichbarer Bauvorhaben, sowie marktüblichen Preisen von aktuellen vergleichbaren Ausschreibungen. Die Kosten werden für jede Variante systematisch gemäß DIN 276 gegliedert.

Die ermittelten Kosten bilden die Basis für die weitere Entscheidungsfindung und dienen zugleich als Grundlage für die Beantragung von Fördermitteln sowie für die nachfolgenden Planungsphasen.

5.2.2 Variante 1: Edelstahlbehälter

5.2.2.1 Allgemein

Edelstahltanks als Trinkwasserbehälter mit Speicherinhalten von bis zu einigen tausend Kubikmeter Gesamtinhalt haben sich in den letzten Jahren bewährt. Sie müssen, wie Ortbetonbehälter, alle Anforderungen nach DVGW Arbeitsblatt W 300-1 ff. erfüllen.

Die Edelstahlgüte wird abschließend in der Ausführungsplanung festgelegt.

Edelstahl gilt als hygienisch einwandfrei und langlebig aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit. Die Edelstahltanks verfügen über ein integriertes halbautomatisches Reinigungssystem. Hierdurch kann der Personaleinsatz verringert fru werden. Mithilfe der im Behälter liegenden Reinigungseinrichtung kann die gesamte w tn E Innenfläche des Behälters gereinigt und desinfiziert werden, ohne, dass das Personal 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 den Behälter betreten muss. Weiterhin ist eine Sichtkontrolle des Behälters immer möglich, sodass Undichtigkeiten am Behälter sofort erkannt werden können.

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Ein weiterer Vorteil liegt in der Fertigung des Hochbehälters. Nach Errichtung der Gebäudekonstruktion ist die weitere Fertigung witterungsunabhängig. Dies kann zu einer verkürzten und optimierten Bauzeit (u. a. durch z. B. Fertigung der Behälter über den Winter) führen.

Abbildung 7: Beispiel für einen Edelstahltank (links) und eine Halle mit gedämmten Sandwichplatten (rechts)

Die Edelstahltanks werden in einer Stahl- oder Holzkonstruktion mit wärmegedämmten Sandwichelementen oder einer gedämmten Holzfassade untergebracht. Die Fassade aus Sandwichelementen oder aus Holz ist widerstandsfähig und bietet eine hohe Resistenz gegenüber Alterungsprozessen. Das Gebäude wird optisch an das landschaftliche Erscheinungsbild angepasst und die Farbgebung bzw. die Fassade des Gebäudes im Rahmen der Ausführungsplanung mit dem Auftraggeber abgestimmt. Die Gebäudedämmung wird so konzipiert, dass eine konstante Innentemperatur unabhängig von der Außentemperatur erreicht wird. Dadurch entsteht unter normalen Bedingungen kein Kondenswasser an den Behälterwandungen, da der Taupunkt im Gebäudeinneren nicht unterschritten wird.

Auf dem Dach der Stahlhalle kann problemlos eine PV-Anlage installiert werden. In Kombination mit einer Speicheranlage ist so ein CO -neutraler Betrieb des 2 Trinkwasserbehälters möglich.

Der zukünftige Ersatzneubau HB Goldstein besteht aus zwei baugleichen runden fru w tn Wasserbehältern mit einem Speichervolumen von jeweils 1.000 m³, die direkt vor Ort E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 in der Halle gefertigt werden. Für die Montage wird eine Öffnung von maximal rund 0 3. . 0 2 5,00 x 5,00 m in der Fassade vorgesehen, durch die alle erforderlichen Materialien und Geräte mittels LKW-Entladekran seitlich eingebracht werden können. Die

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Fertigung erfolgt witterungsunabhängig innerhalb des Gebäudes, die Öffnung wird nach Abschluss der Arbeiten wieder verschlossen. Beide Behälter haben umlaufend einen Mindestabstand von etwa 1,00 m zur Bauwerksinnenkante und sind vollständig von außen begehbar.

Die runde Behälterbauweise garantiert in Kombination mit der Anordnung der Zulauf- und Entnahmeleitung eine ausreichende Durchmischung in den Wasserkammern.

Die Sohlplatte der Halle sowie der tiefergelegene Rohrkeller werden aus Stahlbeton hergestellt. Der Rohrkeller ist über eine Stahltreppe gut zugänglich.

Boden, Mantel und Dach der beiden Edelstahlbehälter werden je nach Stahlsorte aus 3 bis 4 mm starkem Edelstahlblech gefertigt. Der Boden wird glatt verschweißt und erhält ein Gefälle von etwa 1 bis 2 Prozent zum Entnahmetopf. Der Mantel wird schraubenförmig in einem Spezialverfahren hergestellt und mittels Schutzgasverfahren MAG automatisch verschweißt. Das kegelförmige Dach ist selbstragend und begehbar, es wird mit einem verschließbaren Domdeckel, einer Drucksicherung und einem Kontrollfenster zur Einsicht der Wasseroberfläche ausgestattet. Zwischen den beiden Behältern wird ein Bedienpodest aus Edelstahl mit Bogentreppe für Kontroll-, Wartungs- und Reinigungsarbeiten angeordnet.

Edelstahl zeichnet sich durch eine sehr lange Lebensdauer und hohe Korrosionsbeständigkeit aus, wodurch Produkte aus diesem Material eine hohe Lebensdauer aufweisen. Dies reduziert den Ressourcenverbrauch im Betrieb und über den gesamten Lebenszyklus. Jedoch ist die Herstellung des Materials mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Insgesamt ist Edelstahl aufgrund seiner Langlebigkeit und Pflegeleichtigkeit dennoch als nachhaltiges Material zu bewerten.

Aufgrund der Höhenbegrenzung (siehe Abschnitt 5.1.4) ergibt sich für die Wasserkammern ein größerer erforderlicher Durchmesser.

Daten Edelstahlbehälter:

Tankdurchmesser rd. 17,90 m

Mantelhöhe Tank rd. 5,00 m

Bauwerk (l x b) rd. 43 x 24 m

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.2.2.2 Vor- und Nachteile

Vorteile:

• Edelstahl gilt als hygienisch einwandfrei und langlebig aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit.

• Geringe Einbindung ins Gelände reduziert i.d.R. den erforderlichen Boden- und Felsaushub. Durch die oberirdische Bauweise gut für Wartungs- und Kontrollarbeiten zugänglich.

• Hat generell eine höhere Lebenserwartung (von bis zu rd. 80 Jahren) als ein erdüberdecktes Betonbauwerk, daher sind generell die jährlichen Instandhaltungsaufwendungen geringer anzusetzen.

• Die Edelstahltanks können über ein integriertes halbautomatisches Reinigungssystem verfügen. Durch die im Behälter liegende Reinigungseinrichtung kann die gesamte Innenfläche der Behälter ohne Betreten des Personals mit geringem Aufwand gereinigt und desinfiziert werden. Damit kann die Reinigung während der normalen Sichtkontrolle stattfinden und es ist kaum zusätzliches Personal erforderlich.

• Sichtkontrolle von außen bei Undichtigkeiten des Behälters jederzeit möglich.

• Aufgrund der oberirdischen Lage und dem somit erhöhten Wasserspiegel gegenüber der Geländehöhe besteht ein etwas höherer Versorgungsdruck. Dies ist für den Pumpbetrieb von Vorteil und kann den erforderlichen Stromverbrauch reduzieren.

• Die große Dachfläche ermöglicht die umfangreiche Nutzung von Solarenergie über eine PV-Anlage.

Nachteile:

• Bei hohen Chloridgehalte ist ein höherwertiger Edelstahl zu verwenden, da korrosiver Lochfraß auftreten kann (> 100 mg/l, Grenzwert TrinkwV 250 mg/l), liegt hier aber nicht vor (gemessene Chloridgehalte < 25 mg/l).

• Gebäude ist recht groß im Landschaftsbild und deutlicher sichtbar. Eine Erdüberdeckung ist kostenintensiv und damit zu vermeiden. fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.2.3 Variante 2: Stahlbetonbehälter

5.2.3.1 Allgemein

Als zweite Variante wird die traditionelle Ausführung der Trinkwasserbehälter in Ortbetonbauweise betrachtet. Diese Bauweise mit einer Bewehrung aus Stahl gilt als bewährte Lösung für Hochbehälter und hat sich über viele Jahre in der Praxis etabliert. Bei Verwendung geeigneter Betone nach DVGW W 347 A ist eine negative Beeinflussung der Wasserqualität ausgeschlossen, sodass die hygienischen Anforderungen zuverlässig erfüllt werden.

Ein Ortbetonbehälter besteht in der Regel aus mindestens zwei baugleichen, runden Wasserkammern mit einer dazwischenliegenden Schieberkammer. Die runde Behälterbauweise garantiert in Kombination mit der Anordnung der Zulauf- und Entnahmeleitung eine ausreichende Durchmischung in den Wasserkammern.

Der Einsatz von wasserundurchlässigem, trinkwasserzugelassenem Beton gemäß W 300-1 ff. gewährleistet eine dauerhaft dichte Konstruktion. Beton ist nicht nur statisch tragfähig, sondern auch widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen oder mechanischen Belastungen.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Abbildung 8: Beispiel, Hochbehälterneubau als Stahlbetonbehälter 0 3. . 0 2

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Ein Vorteil der Ortbetonbauweise liegt in der hohen Flexibilität bei der Gestaltung: Grundriss, Abmessungen und Bauwerksintegration können individuell an die topografischen und hydraulischen Anforderungen angepasst werden.

Die Reinigung und Inspektion der Behälter erfolgt klassisch durch Begehung der Wasserkammern. Eine gute Zugänglichkeit der Wasserkammern gemäß Unfallverhütungsvorschrift ist daher unbedingt zu gewährleisten.

Die Herstellung der Ortbetonbehälter ist witterungsabhängig und erfolgt in mehreren Bauabschnitten direkt auf der Baustelle. Nach Fertigstellung von Bodenplatte und können die Wände und das Dach als Stahlbeton- oder Spannbetonkonstruktion ausgeführt werden. Diese massive Bauweise gewährleistet eine hohe Lebensdauer und Betriebssicherheit.

Bei ausreichender Erdüberdeckung des Bauwerks ist in der Regel nur eine geringe zusätzliche Dämmung mit Abdichtung der Wasserkammern erforderlich, um eine konstante Innentemperatur zu realisieren. Auf diese Weise wird Kondenswasserbildung an den Wänden und der Decke reduziert.

Auf den Wasserkammern sowie der Dachfläche der Schieberkammer kann problemlos eine PV-Anlage installiert werden. In Kombination mit einer Speicheranlage ist so ein CO -neutraler Betrieb des Trinkwasserbehälters möglich. 2

Bei Realisierung des Ersatzneubaus HB Goldstein würden zwei runde Wasserkammern mit je 1.000 m³ Speichervolumen mit davorsitzender, zweistöckiger Schieberkammer entstehen. Das Untergeschoss der Schieberkammer ist über eine Stahltreppe gut zugänglich. Der Zugang in die Wasserkammern erfolgt über Drucktüren vom Untergeschoss der Schieberkammer aus.

Beton ist ein weit verbreiteter Baustoff, der aufgrund seiner Langlebigkeit (bis zu rd. 60 Jahren) und Robustheit als nachhaltig gilt. Die Herstellung von Beton ist jedoch energieintensiv, vor allem wegen der Zementproduktion, die mit hohen CO - 2 Emissionen verbunden ist. Grundsätzlich ist die Herstellung dennoch als weniger energieintensiv als bei Edelstahl zu bewerten. Beton selbst ist recyclingfähig und kann als Zuschlagstoff für neuen Beton oder für andere Bauanwendungen (z. B. Straßenbau) verwendet werden. Aufgrund der hohen Lebensdauer und Beständigkeit ist Beton dennoch als nachhaltiger Baustoff zu bewerten.

fru Bei Einsatz eines CEM III B Betons kann durch einen erhöhten Anteil von Hüttensand w tn E der Zementanteil reduziert werden. Dieser entspricht den Anforderungen des 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 Regelwerks, ist frei von sonstigen Zusatzstoffen und ist daher für den Einsatz im Trinkwasserbereich geeignet. Ohne nachteilige Auswirkungen auf die Beschaffenheit

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und Funktionsfähigkeit des Betons können so die CO -Emissionen durch die 2 Betonproduktion reduziert werden.

Aufgrund der Höhenbegrenzung (siehe Abschnitt 5.1.4) ergibt sich für die Wasserkammern ein größerer erforderlicher Durchmesser.

Daten Stahlbetonbehälter:

Innendurchmesser Wasserkammer rd. 17,90 m

Höhe Wasserkammer i.M. rd. 5,20 m

Erdüberdeckung rd. 1,00 m

Schieberkammer (l x b x h) rd. 9,00 x 10,00 x 7,00 m

5.2.3.2 Vor- und Nachteile

Vorteile:

• Bei ausreichender Erdüberdeckung ist keine bzw. kaum zusätzliche Dämmung des Bauwerks erforderlich.

• Das Bauwerk ist erdüberdeckt und nur das Bedienhaus ist sichtbar. Damit passt es sich gut in die Landschaft ein.

• Je nach Randbedingungen ggf. geringere Baukosten als ein Edelstahlbehälter mit Halle.

• Geringerer Instandhaltungsaufwand bei Erdüberdeckung im Vergleich zu nicht überdeckten Bauwerken, da die Erdüberdeckung vor UV-Strahlung und anderen Umwelteinflüssen schützt.

• Sehr flexibel in Größe und Bauform

• Bewährtes System mit aussagekräftigen Langzeiterfahrungen und einer Nutzungsdauer von i.d.R. bis zu 50-60 Jahren

Nachteile:

fru w - Sichtkontrolle des Bauwerks von außen nicht möglich, da erdüberdeckt, daher tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 können Undichtigkeiten nicht erkannt werden. 0 3. . 0 2

• Zum Bau von Trinkwasserhochbehältern werden besonders hochwertige, trinkwasserzugelassene Betone (z. B. X ) verwendet, die gemäß den geltenden TWB

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Richtlinien sehr hohe Anforderungen an Reinheit und Materialqualität erfüllen müssen. Diese Betone sind regional nur eingeschränkt verfügbar. Zusätzlich steigen die Anforderungen an die Verarbeitung bei erschwerten äußeren Bedingungen, wie sie beispielsweise bei einer Winterbaustelle auftreten können.

• Für die Ausführung in Ortbetonbauweise gelten hohe Anforderungen an die Qualität der Betonoberflächen; bei unzureichender Güte ist eine zusätzliche Auskleidung oder Beschichtung erforderlich, was mit erhöhten Kosten verbunden ist.

• Das Betonbauwerk wird aufgrund der erforderlichen Überdeckung und des Massenausgleichs beim Erdaushub tiefer in das vorhandene Gelände eingebunden. Dadurch ist mit deutlich höheren Kosten für den zu erwartenden Erd- und möglicherweise Felsaushub zu rechnen, insbesondere im Vergleich zur Variante mit freistehenden Edelstahltanks.

• Nur wenige Monate Bauzeit pro Jahr möglich (April/Mai – November), da früh mit Schnee und Frost gerechnet werden muss.

• Insbesondere bei Betonbehältern gelten hohe Anforderungen an die Einrichtung der Hygienezonen I bis III

• Absandungen der Betonoberfläche können insbesondere bei hoher Calcitlösekapazität des Trinkwassers auftreten und zu materialbedingten Schäden am Behälter sowie zu einer Beeinträchtigung der Wasserqualität führen.

5.2.4 Variante 3: Beton-Fertigteilbehälter

5.2.4.1 Allgemein

Betonfertigteilbehälter als Trinkwasserbehälter mit Speicherinhalten von bis zu einigen tausend m³ Gesamtinhalt haben sich in den letzten Jahren bewährt. Sie müssen ebenfalls alle Anforderungen nach dem DVGW Arbeitsblatt W 300- 1 ff. erfüllen.

Rundbehälter eignen sich aufgrund der klaren Statik besonders gut für die Spannbetonbauweise.

fru Die etwa 3 m breiten im Werk gefertigten Wandelemente aus Stahlbeton werden mit w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Spezialfahrzeugen, unter Beachtung der Hygienebedingungen, an der Baustelle 0 3. . 0 2 angeliefert und auf örtlich erstellten Ringfundamenten aufgestellt. Anschließend werden die Spannlitzen eingezogen und eine teilweise Vorspannung aufgebracht.

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Die Bodenplatte aus Stahlbeton wird danach im Vakuumverfahren mit Gefälle vor Ort betoniert und maschinell geglättet, bevor die senkrechten Fugen sowie die horizontalen Spanngliedhüllrohre mit einem hydraulisch erhärteten Injektionsgut von unten nach oben injiziert werden, um eine so genannte „Nesterbildung“ auszuschließen.

Nach dem Abbindungsprozess des Injektionsmaterials sowie der Bodenplatte wird der Behälter „voll“ gespannt und die Fugen überdrückt. Die Spannglieder liegen entweder in horizontal angeordneten Hüllrohren in den einzelnen Segmenten oder werden manchmal im Wickelverfahren auf die äußere Wandfläche unter ständiger Vorspannung aufgebracht. Der Verbund zwischen Wand- und Bodenplatte wird durch eine Anschlussbewehrung und eine zusätzliche Vorspannung direkt oberhalb der Bodenplatte erreicht.

Die Behälterdecke wird ebenfalls aus Stahlbetonfertigteilen errichtet. Die Deckenelemente werden auf der Mittelstütze und der Behälterwand aufgelegt. Durch den Verguss mit Ortbeton auf der Deckenoberseite (Druckbeanspruchung) und biegesteifer Ausbildung der Decken-Wand-Verbindung entsteht ein insgesamt monolithisches „fugenloses“ Bauwerk. Bei allen nachträglichen Ortbetonverbindungen ist darauf zu achten, dass die Fertigteile werksseitig in diesem Bereich eine möglichst raue Anschlussfläche besitzen, um einen wasserdichten Verbund zu erreichen.

Eine Wärmedämmung und Deckenabdichtung der Behälterdecke sollte unabhängig einer Erdüberdeckung oder freistehender Bauweise analog dem Stahlbetonbehälter in Ortbetonbauweise erfolgen.

Stoßfugen werden ausgeklinkt und trinkwasserneutral vermörtelt (fugenfreie Oberfläche).

Bei dieser Bauweise können generell relativ große Behälterhöhen erreicht werden. Die Deckenkonstruktion ist ähnlich wie bei der Stahlbetonbauweise.

Die hohe Betongüte C35/45 und die niedrige Kapillarporosität der Fertigteile und die Vorspanntechnologie gewährleisten Qualität und Dichtigkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Durch die porenarme und lunkerfreie Innenwandoberfläche entfällt i.d.R. eine Beschichtung der Wand- und Sohlflächen.

fru Für die Werkfertigung der Betonfertigteile werden zertifizierte Betone verwendet. Die w tn E Normen (z. B. DIN 1045, DIN EN 1992), Richtlinien und Arbeitsblätter (DVGW z. B. 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 W300 (1) – (5), W347, W270, W398) bilden die Grundlage der Ausführung.

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Abbildung 9: Innenansicht Wasserkammer Beton-Fertigteilbehälter (Quelle: FUCHS Fertigteilwerke)

Die Spannbetonbehälter werden sowohl in erdüberdeckter als auch freistehender, wärmegedämmter Bauweise hergestellt.

Rohrdurchführungen für die anzuschließenden Leitungen werden als FF-Stück in die Wandfertigteile mit einbetoniert. Nachträgliche Rohrdurchführungen und Bohrungen sind nur unter detaillierter Beachtung der Lage der in der Wand befindlichen Spannglieder möglich.

Beton ist ein weit verbreiteter Baustoff, der aufgrund seiner Langlebigkeit und Robustheit als nachhaltig gilt. Die Herstellung von Beton ist jedoch energieintensiv, vor allem wegen der Zementproduktion, die mit hohen CO₂-Emissionen verbunden ist. Grundsätzlich ist die Herstellung dennoch als weniger energieintensiv als bei Edelstahl zu bewerten. Beton selbst ist recyclingfähig und kann als Zuschlagstoff für neuen Beton oder für andere Bauanwendungen (z. B. Straßenbau) verwendet werden. Aufgrund der hohen Lebensdauer und Beständigkeit ist Beton dennoch als nachhaltiger Baustoff zu bewerten.

fru Für die Herstellung der Beton-Fertigteile kann jedoch nicht der CO 2 -arme CEM III B w tn E Beton verwendet werden. Ein Beton-Fertigteilbehälter weist daher in der 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 Produktionsphase höhere CO 2 -Emissionen auf als ein vergleichbarer Ortbetonbehälter.

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5.2.4.2 Vor- und Nachteile

Vorteile

• Hohe Qualität der Fertigteile bezüglich Betongüte, Betondeckung, Maßgenauigkeit und vor allem Betonoberfläche aufgrund der Werksfertigung.

• Hochwertige Oberflächen im wasserberührten Bereich (keine Trennmittel oder Abstandhalter auf der Wasserseite erforderlich) deren Glattheit und Porenfreiheit die spätere Reinigung erleichtern. Nachträgliche Beschichtungen zur Erzielung der in der W 300 geforderten Oberfläche sind i.d.R. nicht notwendig aber jederzeit möglich

• Gute Möglichkeit der gezielten Betonnachbehandlung, wobei Schwinden und Kriechen des Betons vor dem Transport bereits abgeklungen sind

• Wirtschaftliche Herstellung der Fertigteile bei Typisierung

• Geringer Platzbedarf für die Baustelleneinrichtung vor Ort

• Kurze Bauzeit vor Ort bei entsprechender Organisation für Transport und Montage

Nachteile

• Hoher logistischer Aufwand für den Transport der Beton-Fertigteile

• Fugen müssen vor Ort sorgfältig abgedichtet werden und bleiben immer Wartungsfugen

• Gefahr von Undichtigkeiten ist bei Fertigteilbehältern deutlich höher als bei monolithischen Ortbetonbehältern

• Trotz werksseitiger Fertigung ist der Bau vor Ort abhängig von der Witterung

• Absandungen der Betonoberfläche können insbesondere bei hoher Calcitlösekapazität des Trinkwassers auftreten und zu materialbedingten Schäden am Behälter sowie zu einer Beeinträchtigung der Wasserqualität führen.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.2.5 Kostenschätzung

5.2.5.1 Grundlagen, Allgemein

Die Kostenermittlung für den Ersatzneubau erfolgte auf Grundlage mittlerer Einheitspreise auf derzeitigem Preisniveau.

Gemäß der Variantenuntersuchung wurden die Kosten der drei betrachteten Varianten unter Berücksichtigung vergleichbarer Ausschreibungen geschätzt. Zusätzlich werden weitere Kosten für Auflagen im Rahmen der Baugenehmigung oder zusätzliche Arbeiten aufgrund nicht vorhersehbarer Bodenverhältnisse berücksichtigt. Die hier berücksichtigten möglichen Mehrkosten können erst im weiteren Projektverlauf konkretisieren, wenn beispielsweise die Baugenehmigung und das Baugrundgutachten vorliegen.

Die angesetzten Baukosten schließen neben der Bautechnik und technischen Ausrüstung des Behälters auch die Rohrleitungsarbeiten zum Anschluss an das bestehende Versorgungsnetz, die Entwässerung und Energieversorgung sowie die Installation einer PV-Anlage für die betriebsnotwendige Eigenstromversorgung des Behälters mit ein.

5.2.5.2 Variante 1: Edelstahlbehälter

Für die Variante des Edelstahlbehälters ergeben sich nach DIN 276 folgende netto Baukosten:

Tabelle 8: Zusammenstellung der Kostenschätzung für Variante 1, Edelstahlbehälter

fru w Eine detaillierte Aufschlüsselung der Kostenschätzung ist der Anlage 2.1 zu tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 entnehmen. 0 3. . 0 2

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5.2.5.3 Variante 2: Stahlbetonbehälter

Für die Variante des Stahlbetonbehälters ergeben sich nach DIN 276 folgende netto Baukosten:

Tabelle 9: Zusammenstellung der Kostenschätzung für Variante 2, Stahlbetonbehälter

Eine detaillierte Aufschlüsselung der Kostenschätzung ist der Anlage 2.2 zu entnehmen.

5.2.5.4 Variante 3: Beton-Fertigteilbehälter

Für die Variante des Beton-Fertigteilbehälters ergeben sich nach DIN 276 folgende netto Baukosten:

Tabelle 10: Zusammenstellung der Kostenschätzung für Variante 3, Beton- Fertigteilbehälter

Eine detaillierte Aufschlüsselung der Kostenschätzung ist der Anlage 2.3 zu entnehmen.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 5.2.5.5 Gegenüberstellung der Gesamtkosten 0 3. . 0 2 Neben den Baukosten entstehen während der Durchführung der Baumaßnahme zusätzliche Aufwendungen. Im Rahmen der weiteren Planung und Ausführung

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werden dafür erweiterte Leistungen für die Genehmigungs- und Ausführungsplanung sowie die Bauausführung benötigt, die über die Grundleistungen der HOAI- Leistungsphasen hinausgehen. Für folgende besondere Leistungen entstehen zusätzliche Kosten:

Tabelle 11: Zusammenstellung der vorgeschätzten zusätzlichen Kosten für besondere Leistungen

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Zusammenfassend ergeben sich für die drei betrachteten Varianten folgende Gesamtkosten:

Tabelle 12: Übersicht über die Gesamtkosten der Varianten 1 bis 3

Die Ingenieurhonorare für das Ingenieurbauwerk, die technische Ausrüstung und EMSR-Technik sind in der obenstehenden Zusammenstellung nicht enthalten. Hier kann je nach gewählter Variante von rd. 18 bis 23 % der netto Baukosten ausgegangen werden.

5.2.6 Umweltverträglichkeit

Unabhängig von der gewählten Bauweise erfordert der Bau eines neuen Trinkwasser- Hochbehälters einen Eingriff in Natur und Landschaft. Die Maßnahme erfolgt vollständig auf städtischen Grundstücken, welche an eine Parkanlage angrenzen. Die Grundstücke weisen derzeit einen krautigen Bewuchs auf und werden nicht

fru anderweitig genutzt. w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Das Grundstück befindet sich in keinem Natur,- Landschafts-, oder 0 3. . 0 2 Vogelschutzgebiet. Es sind keine Trinkwasserschutzgebiete, lediglich ein

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Heilquellenschutzgebiet (HQSG Bad Nauheim, WSG-ID 440-084) ausgewiesen. Die Zufahrt zur Baustelle erfolgt über die vorhandenen Ortsstraßen und Wirtschaftswege.

Im Rahmen der Bauarbeiten kommt es je nach gewählter Variante zu einem größeren Eingriff in den Bodenhaushalt. Dieser fällt stärker aus, wenn zusätzlich, z.B. im Rahmen einer Erdüberdeckung, Boden angeliefert und eingebaut werden muss. Auf die Einbringung von nicht-autochthonem Material ist nach Möglichkeit zu verzichten.

Das Einbringen von Fremdboden kann die ursprüngliche Schichtung und die ökologischen Prozesse des Bodens am Standort verändern. Besonders betroffen sind dabei Mikroorganismen, die im Boden enthaltene Samenbank sowie die chemische Zusammensetzung des Bodens. Mit dem neuen Boden können Samen oder Pflanzenteile fremder Arten eingeschleppt werden, die das örtliche Pflanzengleichgewicht stören. Unterschiedliche Bodentypen, wie zum Beispiel sandige statt lehmige Böden, haben zudem Einfluss auf die Wasserspeicherfähigkeit, das Versickern und die Aufnahmefähigkeit des Wassers am Standort.

In Abstimmung mit der zuständigen Naturschutzbehörde ist im Rahmen der Genehmigungsplanung der erforderliche Bearbeitungsumfang für die naturschutzrechtliche Genehmigung festzulegen. Nach ersten Einschätzungen werden aufgrund der bestehenden Rahmenbedingungen jedoch keine größeren naturschutzrechtlichen Einschränkungen erwartet.

Gemäß dem Bauvorbescheid vom 18.09.2024, im dem eine grundsätzliche Zulässigkeit des beabsichtigten Bauvorhabens erteilt wurde, sind im Bauantragsverfahren nachfolgende Unterlagen für eine abschließende Beurteilung vorzulegen:

• Eingriffs- und Ausgleichbilanzierung nach den Vorgaben der Hessischen Kompensationsverordnung

• Fachkundige Einschätzung zur Betroffenheit der artenschutzrechtlichen Belange des § 44 BNatSchG

• Darstellung des Ist- und Planungszustandes der Ausgleichsflächen sowie Nachweis über deren Verfügbarkeit

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.3 Variantenbewertung

Detaillierte Beschreibung und Bewertung der Varianten im Sinne einer Vorplanung (THG-Minderung und Zielkonformität, Wirtschaftlichkeit etc.)

Die oben beschriebenen Varianten der Behälterbauweise weisen jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. Unabhängig von der gewählten Variante kann das gespeicherte Trinkwasser zukünftig ohne zusätzlichen Energieeinsatz in den Behälter eingespeist und weiter zur DEA Wetterstraße geleitet werden. Die prognostizierte Energieeinsparung ist daher unabhängig von der gewählten Behälterbauweise. Dennoch bestehen auch hinsichtlich der Nachhaltigkeit Unterschiede zwischen den einzelnen Varianten. Darüber hinaus bestehen Unterschiede hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und Nutzungsdauer.

Nachhaltigkeit des Materials

Beim Vergleich der Werkstoffe Edelstahl, Beton und Beton-Fertigteile unter Nachhaltigkeitsaspekten zeigen sich Unterschiede. Edelstahl weist in der Produktion einen sehr hohen Energiebedarf auf. Auch in der Betonproduktion besteht bei der Klinkerherstellung ein hoher Energiebedarf, jedoch ist der Energiebedarf für die Herstellung von Edelstahl nochmals höher. Bei Wahl eines Betons mit einem höheren Hüttensandanteil kann der Energiebedarf nochmals reduziert werden. Bei der Herstellung von Beton-Fertigteilen ist aufgrund einer angestrebten kurzen Schalungsdauer der Einsatz eines CO -armen Betons nicht möglich. Trotz einer 2 effizienten Produktion ist die Herstellung eines Fertigteilbehälters mit höheren THG- Emissionen verbunden als die Herstellung der Ortbeton-Variante. Hinsichtlich der THG-Emissionen während der Herstellung ist daher die Ortbetonbauweise zu priorisieren. Die Nachhaltigkeitsvorteile werden besonders durch die Möglichkeit eines CO -reduzierten Betons (CEM III B) und hohe Recyclingfähigkeit unterstrichen. 2

Nach der Nutzungsphase unterscheiden sich die Materialien Edelstahl und Beton deutlich in ihrer Recyclingfähigkeit. Edelstahl lässt sich vollständig und ohne Qualitätsverlust einschmelzen und wiederverwerten, sodass er als hochwertiger Rohstoff in den Materialkreislauf zurückgeführt wird. Beton hingegen kann nach dem Rückbau nur gebrochen und im Bauwesen beispielsweise als Schotter oder im Straßenunterbau eingesetzt werden. Eine Rückführung in die ursprüngliche Qualität fru w tn ist nicht möglich, weshalb hier eher von einem Downcycling gesprochen werden kann. E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Eingriff in die Bodenökologie

Ein weiterer Unterschied zwischen den Varianten ist der Eingriff in das Bodengefüge. Für alle 3 Varianten ist die Herstellung einer Baugrube und damit ein umfangreicher Eingriff in den Boden erforderlich. Für die Herstellung einer Erdüberdeckung, wie es bei den Betonvarianten erforderlich ist, ist jedoch zusätzlich die Anlieferung von Bodenmaterial erforderlich. Die Anlieferung von nicht-autochthonem Material kann jedoch nachteilige Auswirkungen haben und sollte nach Möglichkeit vermieden werden. Fremder Boden kann die natürliche Bodenschichtung und Bodenökologie des Standorts verändern. Das betrifft insbesondere Mikroorganismen, Samenbanken und Bodenchemie. Durch mitgebrachte Samen oder Pflanzenteile kann es zur Einschleppung nicht-heimischer Arten kommen, die die lokale Vegetation beeinflussen. Darüber hinaus verändern unterschiedliche Bodenarten (z.B. sandiger statt lehmiger Boden) die Wasseraufnahme, Versickerung und Speicherfähigkeit am Standort. Hinsichtlich der Bodenökologie weist der Edelstahlbehälter entsprechend deutliche Vorteile gegenüber den Betonvarianten auf.

Einbindung in das Landschaftsbild

Aufgrund des großen erforderlichen Speicherinhalts des zukünftigen HB Goldstein und der Lage unmittelbar am Goldsteinpark ist eine gute Einbindung des Bauwerks in das Landschaftsbild von besonderem Interesse.

Bei den Betonvarianten (Variante 2 und 3) handelt es sich um erdüberdeckte Behälter. Eine Erdüberdeckung inkl. Bewuchs durch Rasen und Kräuter fügt sich aufgrund des natürlichen Erscheinungsbildes i.d.R. gut in das Landschaftsbild ein. Die Edelstahltanks werden in einer Stahl- oder Holzhalle errichtet. Die Stahlhalle erhält eine Fassade aus Sandwichpaneelen oder eine Holzverschalung welche farblich entsprechend den Wünschen des Auftraggebers ausgeführt werden. Die Ausführung mit einer Holzfassade wird meist als optisch ansprechender wahrgenommen. Eine Holzfassade ist jedoch mit Mehrkosten von bis zu rd. 100.000 € netto verbunden.

Bauzeit

fru w Zwischen den betrachteten Varianten bestehen erhebliche Unterschiede in Bezug auf tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 die erforderliche Bauzeit. Die Ausführung in Ortbeton ist vergleichsweise aufwendig, 0 3. . 0 2 was mit verlängerten Bauzeiten einhergeht. Demgegenüber ermöglichen Betonfertigteile durch ihre werkseitige Vorfertigung eine deutliche Verkürzung der

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Bauzeit. Auch bei der Edelstahlvariante kann die Bauzeit durch den Einsatz effizienter Schweißverfahren signifikant reduziert werden.

Davon ausgehend, dass die aktuelle Kommunalrichtline am 31.12.2027 endet, ist eine schnelle Umsetzung des Bauprojektes erforderlich. Eine Anfrage auf Verlängerung wurde bereits beim Fördergeber eingereicht.

Wirtschaftlichkeit

Hinsichtlich der Kosten ergibt sich folgender Vergleich der Varianten:

Tabelle 13: Zusammenstellung der Gesamtkosten der Varianten 1 bis 3

Die Variante 3 (Beton-Fertigteilbehälter) stellt somit die wirtschaftlichste Variante dar.

Nutzungsdauer

Neben den reinen Baukosten ist auch die Nutzungsdauer des Trinkwasserbehälters in der jeweiligen Bauweise relevant. Gemäß dem Taschenbuch der Trinkwasserversorgung (Mutschmann & Stimmelmayr, 2019) wird unabhängig von der Bauweise eine pauschale Nutzungsdauer von rd. 50 Jahren für Trinkwasserbehälter angesetzt. Fachliteratur und Erfahrungsberichte differenzieren hinsichtlich der Nutzungsdauer jedoch zwischen den einzelnen Ausführungsvarianten. Für Edelstahlbehälter wird eine Nutzungsdauer von mindestens rd. 60 bis 80 Jahren angegeben. Bei fachgerechter Wartung und fru Instandhaltung sind sehr lange Lebensdauern möglich, die sehr hohe w tn E Korrosionsbeständigkeit ist ein entscheidender Vorteil. Ortbetonbehälter haben dem 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 gegenüber eine geringfügig niedrigere erwartete Lebensdauer von rd. 50 bis 60 Jahren. Eine Lebensdauer von 60 Jahren und mehr ist realistisch, vorausgesetzt, es

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werden hochwertige, trinkwassergeeignete Betone verbaut und regelmäßige Wartung sowie Betoninstandhaltungsmaßnahmen (z. B. Schutzschichten, Sanierung) durchgeführt. Mit einer Nutzungsdauer von max. rd. 40 bis 50 Jahren weist der Beton- Fertigteilbehälter die geringste Nutzungsdauer auf. Die Nutzungszeit kann etwas geringer angesetzt werden als bei Ortbeton, da Wartungsfugen und die segmentierte Bauweise potenzielle Schwachstellen sind. Mit sorgfältiger Kontrolle und Sanierung sind jedoch auch längere Standzeiten erreichbar.

Wartungsaufwand

Die unterschiedlichen Behälterbauweisen haben jeweils einen unterschiedlichen Wartungsaufwand im zukünftigen Betrieb.

Hinsichtlich der Reinigungsarbeiten weist der Edelstahlbehälter deutliche Vorteile gegenüber den Betonvarianten auf. Das integrierte halbautomatische Reinigungssystem reinigt den Behälter nahezu eigenständig, wodurch der Wartungsaufwand und Personaleinsatz gegenüber dem herkömmlichen Reinigungsverfahren deutlich reduziert wird. Bei den Betonvarianten ist eine herkömmliche händische Reinigung erforderlich.

Bei Beton-Fertigteilbehältern bestehen zwischen den einzelnen Segmenten Wartungsfugen. Diese müssen regelmäßig auf Dichtigkeit überprüft und ggf. erneuert werden. Vernachlässigte Wartungsfugen sind eine häufige Ursache für Undichtigkeiten bei Beton-Fertigteilbehältern. Neben einem erhöhten Wartungsaufwand ist bei einem Beton-Fertigteilbehälter demnach auf mit höheren Folgekosten für Wartungsarbeiten zu rechnen.

Hinsichtlich des Wartungsaufwandes weist der Edelstahlbehälter entsprechend deutliche Vorteile auf.

Herausforderungen bei Herstellung und Betrieb

Bei der Errichtung und dem Betrieb der Behälter bestehen je nach Variante unterschiedliche Herausforderungen. Da die Edelstahltanks innerhalb einer Stahlhalle errichtet werden, ist die Fertigung witterungsunabhängig. Zudem ist der Fertigungsaufwand beim Edelstahlbehälter vergleichsweise gering, da viele fru w tn Arbeitsschritte in der Halle unter kontrollierten Bedingungen erfolgen und die Montage E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 durch passgenaue Vorfertigung erleichtert wird. 0 3. . 0 2

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Beim Ortbetonbehälter hingegen ist der Fertigungsaufwand erheblich höher, da auf der Baustelle die Bewehrung eingebracht und der Beton vor Ort verarbeitet sowie gegossen werden muss. Die Arbeiten sind stark von der Witterung abhängig, da z.B. Regen, Frost oder hohe Temperaturen die Verarbeitung und das Erhärten des Betons negativ beeinflussen und somit die Bauzeit verzögern oder die Qualität beeinträchtigen können.

Beim Beton-Fertigteilbehälter werden die Segmente zwar witterungsunabhängig im Werk produziert, jedoch ist die Montage der Elemente auf der Baustelle nicht völlig unabhängig von der Witterung. Insbesondere das Versetzen und Abdichten der Fertigteile erfordert geeignete Wetterbedingungen, beispielsweise sollte bei starkem Regen oder Frost nicht montiert werden, um eine ordnungsgemäße Fugenausbildung zu gewährleisten. Zudem besteht speziell bei Fertigteilbehältern die Herausforderung, Undichtigkeiten an den Fugen zwischen den einzelnen Segmenten zu vermeiden, was zusätzlichen Qualitätsaufwand bei Planung und Ausführung erfordert. In der Vergangenheit traten hier bereits wiederholt Probleme bei der Dichtigkeit der Fertigteil-Behälter auf.

Auf Basis der vorgenannten Bewertungsaspekte werden die Varianten abschließend im nachfolgenden Kriterienraster gegenübergestellt und priorisiert.

5.4 Priorisierung der Maßnahmen

Priorisierung der Maßnahmen anhand eines sinnvollen Kriterienrasters (insb. THG-Einsparung)

Auf Grundlage der obenstehenden Variantenbewertung werden die betrachteten Ausführungsvarianten anhand eines Kriterienrasters bewertet. Auf Basis dieser Bewertung lässt sich eine abschließende Priorisierung der Maßnahmen ableiten. Die Bewertung erfolgt von „sehr gut“ (++) bis „sehr schlecht“ (- -).

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Tabelle 14: Priorisierung der Maßnahmen anhand eines Kriterienrasters

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Legt man der Bewertung eine Punktzahl von „sehr gut“ (++) mit 5 Punkten bis „sehr schlecht (- -) mit 1 Punkt zugrunde, ergibt sich folgende Punktzahl und entsprechende Priorisierung für die betrachteten Varianten:

Tabelle 15: Zusammenfassung und Rangliste der betrachteten Varianten anhand des Kriterienrasters

5.5 Empfehlung

Entwicklung einer Vorzugsvariante auf Basis der Variantenbewertung unter Einbeziehung verfügbarer Fördermittel, um maximale THG- Minderungspotenziale auszuschöpfen

Basierend auf der herangezogenen Variantenbewertung, den Anforderungen des Fördergebers und den Zielsetzungen des Projekts empfiehlt sich die Umsetzung der Variante 1: Edelstahlbehälter.

Diese gewährleistet die höchste Treibhausgasminderung kombiniert mit Betriebssicherheit, Wirtschaftlichkeit und ökologischer Verträglichkeit. Darüber hinaus begünstigt die verkürzte Bauzeit eine zügige Umsetzung des Bauprojektes.

Die im Projekt geplante Eigenstrom-Erzeugung durch PV maximiert die energiebezogene Unabhängigkeit und Klimafreundlichkeit des Betriebs.

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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5.6 Schnittstellen der Gewerke und Projektbeteiligten

Identifikation und Festlegung von Schnittstellen für die Gewerke und Projektbeteiligten

5.6.1 Geplante Mess- und Regeltechnik (OVAG)

Der neue HB Goldstein erhält eine Mess-, Steuer- und Regeltechnik nach aktuellem Stand der Technik.

Die Zulauf- und Ablaufwassermengen werden mittels elektronischer, fernauslesbarer Wasserzähler erfasst. Die Wasserstandsmessungen erfolgen je Wasserkammer separat über ebenfalls elektronische, fernauslesbare Drucksensoren.

Auf Wunsch der OVAG soll zukünftig die Zulaufwassermenge über ein elektronisches Mengen-Regelventil (z.B. Ringkolbenventil) steuerbar sein, um die Behälterbewirtschaftung zu optimieren und das Versorgungsnetz der OVAG zu entlasten. Siehe auch Plan Nr. 6.1.

In der Schieberkammer (Bedienhaus) wird ein neuer Schaltschrank zur Unterbringung der MSR-Technik aufgestellt. Die Errichtung eines Objektschutzes mit entsprechender Überwachung ist obligatorisch.

Wie bisher soll die Behälterbewirtschaftung über die OVAG erfolgen. Daher sind alle Daten und Zugriffsrechte etc. an die Fernwirktechnik der OVAG zu übertragen.

Grundsätzlich sind für die MSR-Technik die Vorgaben der DVGW-Arbeitsblätter W 645-1, W 645-2 und W 645-3 zu beachten.

Durch das Monitoring-Konzept mit vollumfänglicher Datenerfassung und - kommunikation an die OVAG wird eine fortlaufende Optimierung und Steuerung des ressourcenschonenden Anlagenbetriebs möglich. Vorgaben für Datenschutz und IT- Sicherheit werden nach aktuellem Stand der Technik eingehalten.

5.6.2 Errichtung einer Groß-PV-Anlage

Da das Gelände, auf welchem der neue HB Goldstein errichtet werden soll, eine exponierte Lage und keinen Baumbestand aufweist, bietet sich der Standort für eine größere PV-Anlage an. Darüber hinaus wird für die Errichtung des Hochbehälters fru w tn nicht die gesamte Grundstücksfläche benötigt. E 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 Ergänzend zum Bau des Hochbehälters kann daher im weiteren Projektverlauf die Errichtung einer Groß-PV-Anlage auf dem Gelände des HB sowie auch auf dem HB

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geprüft werden. Die Planung und Errichtung einer solchen Groß-PV-Anlage ist unabhängig von dem Bau des neuen HB zu betrachten und ist nicht Teil dieser Untersuchung.

Die planerische Berücksichtigung weiterer PV-Flächen unterstreicht die strategische Gesamtplanung im Sinne der Energiewende und unterstützt die Erreichung des Gesamtziels der klimaneutralen Stadt Bad Nauheim.

5.7 Indikatoren für die Erfolgskontrolle

Entwicklung geeigneter Indikatoren für die Erfolgskontrolle der Maßnahmen inkl. geeigneter Maßnahmen zur Optimierung der Datenerhebung und MSR- Technik

Zur Sicherstellung der im Rahmen des Projekts definierten Einspar- und Versorgungsziele sowie zur Erfüllung der Anforderungen des Fördergebers werden bereits ab der Inbetriebnahme geeignete Indikatoren für die Erfolgskontrolle herangezogen. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf der regelmäßigen und systematischen Überwachung wesentlicher Betriebs- und Leistungsparameter.

Im Mittelpunkt steht zunächst die Erfassung des tatsächlichen Energieverbrauchs des neuen Hochbehälters. Die fortlaufende Messung und Auswertung der Energieverbräuche ermöglicht es, die angestrebten Einsparziele – insbesondere die deutliche Reduzierung des Jahresstrombedarfs gegenüber dem bisherigen Zustand – nachvollziehbar zu überprüfen. Auch der Anteil des durch Erneuerbare Energien gedeckten Stroms, insbesondere aus der geplanten Photovoltaikanlage, wird erfasst und als Schlüsselindikator für die Erreichung der angestrebten Klimaneutralität des Anlagenbetriebs herangezogen. Durch die Bilanzierung der eingesparten Treibhausgas-Emissionen kann die Wirksamkeit der getroffenen Klimaschutzmaßnahmen transparent dargestellt werden.

Ein weiterer zentraler Aspekt der Erfolgskontrolle ist die Sicherstellung der Versorgungssicherheit und Leistungsfähigkeit. Hierzu werden kontinuierlich Betriebsdaten wie Wasserstände und Durchflussraten erfasst, um sicherzustellen, dass die Versorgung der vorgesehenen Einwohnerzahl sowie die Notfallversorgung jederzeit gewährleistet sind. Die Einhaltung der aktuellen hygienischen fru w tn Anforderungen und die Qualität des gespeicherten Trinkwassers werden gemäß den E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 Vorgaben regelmäßig durch Wasseranalysen und dokumentierte Kontrollen 0 3. . 0 2 überprüft.

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Alle relevanten Indikatoren werden im Rahmen der laufenden Betriebsüberwachung erhoben, regelmäßig ausgewertet und im Fortschrittsbericht dokumentiert. So kann fortlaufend überprüft werden, inwieweit die angestrebten Einspar- und Versorgungsziele erreicht und die Anforderungen des Fördergebers erfüllt werden. Sollten im Projektverlauf Abweichungen oder Optimierungsbedarfe erkennbar werden, können auf Basis der erhobenen Daten rechtzeitig entsprechende Anpassungen eingeleitet werden.

Bad Nauheim, ...........................

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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6.0 ANLAGEN

Anlage 1 Zusammenstellung förderungsrelevanter Angaben

Anlage 2 Kostenschätzungen

Anlage 2.1 Kostenschätzung Variante 1: Edelstahlbehälter

Anlage 2.2 Kostenschätzung Variante 2: Stahlbetonbehälter

Anlage 2.3 Kostenschätzung Variante 3: Beton-Fertigteilbehälter

Anlage 3 Trinkwasseranalyse

Anlage 4 Ergebnispräsentation 01.10.2025

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Anlage 1: Zusammenstellung förderungsrelevanter Angaben

Hinweis: Bei der folgenden tabellarischen Aufstellung handelt es sich um eine

Zusammenfassung der grundlegenden Ergebnisse. Weitere Ausführungen sind dem

Bericht zu entnehmen.

Art der Wasserressource • Zukaufwasser der OVAG

• Trinkwasseranalyse siehe Anlage 3

Anzahl der zu versorgenden • Summe: 4.967 Einwohner siehe Ziffer 4.1.1.2.2

Rohwassermenge • Q =244.654 m³/a a,2024

siehe Ziffer 4.1.1.2.3

Wasserqualität • Trinkwasseranalyse siehe Anlage 3

Aufbereitungsmaßnahmen • Keine Aufbereitung durch die SWBN

• Aufbereitung durch die OVAG mittels Chlorbleichlauge und Kalkmilch

siehe Ziffer 4.1.1.2.3

Topografische Verhältnisse • HB Goldstein, Höhe max. Wsp: 177,03 m ü. NHN

siehe Ziffer 4.1.1.3.1

• HB Ost, Höhe max. Wsp.: 177,95 m ü. NHN

siehe Ziffer 4.1.1.3.2

Speicherung • Speichervolumen HB Goldstein:

siehe Ziffer 4.1.1.3.1

fru • Speichervolumen HB Ost: w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 siehe Ziffer 4.1.1.3.2 0 3. . 0 2 Energiegewinnung k.A.

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Analyse des Energieverbrauchs (siehe Ziffer 4.1.2)

Vorhandene Energieverbraucher • Pumpen HB Goldstein

• Luftentfeuchter

• Beleuchtung Gebäude

• Beleuchtung Wasserkammer

• Frostwächter

• EMSR-Technik (Wasserzähler, Druckmesser, Regelungen, etc.)

• Einbruchmeldeanlage

• Reinigungsarbeiten (Hochdruckreiniger, rd. 1-2 mal jährlich)

siehe Ziffer 4.1.3.1

Energieverbrauch Verbrauch im Jahr 2024:

• HB Goldstein: 14.557 kWh

• HB Ost: 960 kWh

siehe Ziffer 4.1.3.2

Gesamtwirkungsgrad einzelner Wirkungsgrad Pumpen: 0,72 – 0,74 % Aggregate siehe Tabelle 3

Darstellung der Mess- und Regeltechnik (siehe Ziffer 4.1.2)

Siehe Ziffer 4.1.2 und Plan Nr. 6.1

• HB Goldstein: 5,28

• HB Ost: 0,35 THG-Emissionen

fru • Summe: 5,63 t CO 2 -eq/a w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 siehe Tabelle 6 0 3. . 0 2

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Spezifischer Energiebedarf • 0,06 kWh/m³ gespeichertes Wasser

Energiebedarf zukünftiger Vorgeschätzt: 1.750 kWh/a Behälter

Angestrebter CO -neutraler Betrieb durch 2 Zukünftige THG-Emissionen Eigenstromerzeugung mittels Solarenergie

1. Errichtung eines CO neutralen Hochbehälters und emissionsfreie Energiegewinnung 2 am Behälterstandort.

2. Einspeisung, Entnahme und Entleerung des Behälters ohne zusätzlichen Energieaufwand.

3. Reduzierung des Strombedarfs sowie des Wartungsaufwandes durch Zusammenfassung zweier Behälter an einem zentralen Standort.

4. Einwandfreie Hygiene durch Berücksichtigung der Vorgaben des DVGW W 300 und W 270.

fr

ru w tn 0 E 3 1 _ . 4 2 0 2 • Zusammenlegung zweier Behälterstandorte zu einem Standort 0 3. . 0 2 • Einsparung aktuell erforderlicher Pumpen

• PV-Anlage mit Batteriespeicher zur Eigenstromerzeugung und Notversorgung

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• Baukosten netto: 4.108.660,00 € Variante 1: Edelstahlbehälter siehe Ziffer 5.2.2 und Pläne Nr. 3.1.1 & 3.1.2

• Baukosten netto: 4.054.674,00 € Variante 2: Stahlbetonbehälter siehe Ziffer 5.2.3 und Pläne Nr. 3.2.1 & 3.2.2

• Baukosten netto: 3.866.539,00 € Variante 3: Beton- Fertigteilbehälter siehe Ziffer 5.2.4 und Pläne Nr. 3.3.1 & 3.3.2

Prüfen von technisch-organisatorischen und rechtlichen Vorgaben (siehe Ziffer 5.1)

Stand der Technik siehe Ziffer 5.1.1

• Flurstücke 58/1, 57/1, 54/2 und 53/1 Gemarkung Bad Nauheim Festlegung zukünftiger Standort Flur 4

siehe Ziffer 5.1.2

• 2.000 m³ Festlegung zukünftiges Speichervolumen siehe Ziffer 5.1.3

• Sohlhöhe rd. 175,50 m ü. NHN Festlegung der Höhen • Max. Wsp. rd. 179,50 m ü. NHN (topografische Lage) siehe Ziffer 5.1.4

• Anlagengröße: 64 m², 12,4 kWp

Vordimensionierung der PV- • Batteriespeicher rd. 12,5 kWh (Überbrückung Anlage und des Speichers ertragsarmer Stunden und Notversorgung)

fru w siehe Ziffer 5.1.5 tn E 0 0 3 3 1 _ . . 4 2 0 2 . 0 2 • Kleine DEA zur Notversorgung Notversorgung Wisselsheim siehe Ziffer 5.1.6

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Variantenbewertung siehe Ziffer 5.3. Folgende Punkte werden beleuchtet:

• Nachhaltigkeit des Materials

• Eingriff in die Bodenökologie

• Einbindung in das Landschaftsbild

• Bauzeit

• Wirtschaftlichkeit

• Nutzungsdauer

• Wartungsaufwand

• Herausforderungen bei Herstellung und Betrieb

Kriterienraster siehe Tabelle 14

Empfehlung: Variante 1 – Edelstahlbehälter

siehe Ziffer 5.5

Geplante Mess- und Regeltechnik siehe Ziffer 5.6.1 (OVAG)

• Möglichkeit der Errichtung einer großen PV- Anlage auf selbem Gelände zur Energieerzeugung

fru w Errichtung einer Groß-PV-Anlage • Separates Projekt, wird hier nicht betrachtet oder tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 beziffert! 0 3. . 0 2 siehe Ziffer 5.6.2

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siehe Ziffer 5.7

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Anlage 2

Kostenschätzungen

Anlage 2.1 Kostenschätzung Variante 1: Edelstahlbehälter

Anlage 2.2 Kostenschätzung Variante 2: Stahlbetonbehälter

Anlage 2.3 Kostenschätzung Variante 3: Beton-Fertigteilbehälter

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Anlage 3

Trinkwasseranalyse

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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Anlage 4

Ergebnispräsentation 01.10.2025

fru w tn E 0 3 1 _ . 4 2 0 2 0 3. . 0 2

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