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20 titelthema... forschung... lehre und studium... magazin... stadt und land... werden wir mit der Probenahme beginnen.“ Über eine spezielle Computersoftware werden die Pumpen gestartet und gesteuert. Alles scheint zu laufen wie am Schnürchen. Nach 16 Stunden ununterbrochenen Filtrierens ist es vollbracht. Was zu diesem Zeitpunkt noch niemand weiß: SID ist nicht so robust wie erhofft. Tatsächlich macht ihm der hohe Druck in der Tiefe zu schaffen. Die Pumpen haben Schwierigkeiten, die Dichtungen versagen und die Software ist noch nicht ausgereift. Mit jedem erneuten Tauchgang scheint ein neues Problem ans Tageslicht befördert zu werden. „Wir haben alles versucht“, gibt Edgcomb schließlich auf. Die motivierte Forscherin hat sich die letzten Tage und Nächte um die Ohren geschlagen, immer wieder nach Verbesserungsansätzen und Lösungen für die Probleme gesucht. Es wäre ja auch zu schön gewesen. Infrastruktur- 1. Einleitung kanal – Verlegung von Ver- und Entsorgungslei- Leerrohren tungen sind ein unverzichtbarer Bestandteil zur Aufrechterhaltung des menschlichen Gemeinwesens und Sicherstellung städtebaulicher Weiterentwicklung. Zur Erschließung neuer oder bestehender Bauwerke stehen verschiedene Varianten zur Verfügung. Neben einer konventionellen Erdverlegung („erdverlegte Leitungen“) können Leitungen auch in „Infrastrukturkanälen“ oder in „begehbaren Leitungsgängen“ verlegt werden. Die Verlegung dieser Leitungsarten erfolgt immer noch überwiegend in offener Bauweise durch Ausheben eines Grabens, Verlegen der Leitung im Schutz eines Verbaus und anschließendes Verfüllen des Grabens. Neben der offenen Bauweise können Baumaßnahmen zur Verlegung von Leitungsarten allerdings auch in geschlossener bzw. grabenloser Bauweise durchgeführt werden. Aufgrund der verschiedenen Erschließungsvarianten und den beiden Möglichkeiten der Bauausführung (offene oder geschlossene Bauweise) muss in einer uni SPECTRUM Zum Glück gibt es noch Jason. Die Stimmung in der Überwachungszentrale ist nach wie vor ausgelassen. Alle sind begeistert von den beeindruckenden Bildern, die die Kameras des Roboters an die Computer senden. Der Sedimentübergang in die Tiefseebecken hinein gleicht einem Strand: Der helle Sand wird immer dunkler, bis er sich im tiefen Schwarz der Becken verliert. Die Salzschlieren wirken wie Nebel, der an einem kühlen Morgen einen See einhüllt. Ein atemberaubender Anblick. Mit seinen Armen nimmt Jason Sedimentproben aus den Becken. Im In- vergleichenden Untersuchung die wirtschaftlichste Variante für das vorgesehene Bauvorhaben ermittelt werden. Um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten, müssen neben den jeweiligen Kosten für die Herstellung zwingend auch die Kosten der Nutzung (Instandhaltungskosten) berücksichtigt werden; die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus ist demnach Grundvoraussetzung. 2. Erschließungsvarianten Der moderne Infrastrukturkanal bildet eine technisch anspruchsvolle Alternative zur konventionellen Erdverlegung von Ver- und Entsorgungsleitungen des täglichen Bedarfs, wie z.B. Elektrizität, Gas, Wasser, Fernwärme, Abwasser oder Telekommunikation. Sämtliche Leitungen werden hierbei in verschiedenen Leerrohren innerhalb eines Betonbauwerks unter der Erde verlegt. In individuell ermittelten teresse stehen die Organismen, die in diesem Sediment leben. Die Proben werden schon in der Tiefe mit einem Farbstoff versehen, welcher von lebenden, stoffwechselaktiven Organismen aufgenommen und in körpereigene Moleküle eingebaut wird. Da dieser Farbstoff unter einem Mikroskop sichtbar wird, kann mit dieser Technik später im Labor ein Organismus, der in dem Tiefseebecken lebt, von einem abgesunkenen toten Organismus unterschieden werden. Erst nach einigen Monaten Arbeit werden die Proben vollständig analysiert sein und die ersten Ergebnisse vorliegen. Jason funktioniert ohne Probleme. Im Vergleich zu SID ist Jason eben ein alter Hase in der Tiefseeforschung. Aber eines ist sicher: Mit ein wenig Nachhilfe wird auch SID zur Erforschung der Organismen beitragen, die standfester sind als er selbst und zeigen: Leben unter Hochdruck ist möglich! Lea Weinisch wirtschaf tlichkeit alternativer erschliessungsvarianten von ver- und entsorgungs-leitungen in der gesamten lebenszyklusbetrachtung – gezeigt an einem projekt der tu k aisersl autern Abb. 1: Abständen werden dann Versorgungsschächte errichtet, von denen aus jegliche Instandhaltungsarbeiten vollzogen werden können. Neben den regelmäßigen Instandhaltungen kann auch in unmittelbaren Störungsfällen zur Fehler- und Schadensbehebung eingegriffen werden; das Ausheben eines Grabens wird vermieden. Aufgrund der schützenden Hülle werden im Vergleich zu der konventionellen Erdverlegung die Schäden an den Systemen sehr gering gehalten. Abgesehen von der Vermeidung fast aller konventionellen Schäden, können weiterhin verkehrsbehindernde Baustellen mit allen Folgewirkungen, wie Zeitverlust, höherer Kraftstoffverbrauch usw. vermieden werden. Bei begehbaren Versorgungsanlagen liegen die vorteilhaften Aspekte ebenfalls in der Nutzungsphase. Durch die Möglichkeit der Begehung können, im Vergleich zu nicht-begehbaren Infrastrukturkanälen, visuelle Überwachungen in individuell festgelegten Intervallen durchgeführt werden. So können Fehlermeldungen oder Mängel Abb. 2: Infrastrukturkanal – Vorgefertigte Rohre
campus und events... familie... gründungsbüro... menschen... kurz notiert... schnell entdeckt und behoben werden und somit auch Umweltgefahren minimiert werden. Durch die schützende Hülle des Einbaus sind, wie beim Infrastrukturkanal, sämtliche Leitungen vor statischen oder dynamischen Einflüssen des Erdreichs geschützt, weshalb das Rohrmaterial geringer dimensioniert wird. Des Weiteren werden die Voraussetzungen des flexiblen Ausbaus oder der Erweiterung des Leitungsnetzes geschaffen, um auf mögliche technologische Entwicklungen oder Wertewandel innerhalb der Gesellschaft eingehen zu können. Es wird eine zuverlässige, anpassungsfähige und nachhaltige Ver- und Entsorgung geschaffen, in der aktuelle Anforderungen der Verbraucher ohne Einschränkung zukünftiger Generationen erfüllt werden können. 3. Kostenbetrachtung im gesamten Lebenszyklus Obwohl die Idee der zugänglichen und gemeinsamen Verlegung von Leitungen nicht neu ist, konnte sie sich bislang nicht im kommunalen Bereich Mitteleuropas durchsetzen. Dies ist wohl auf die hohen Anfangs- bzw. Erstinvestitionen zurückzuführen. Die umfangreichen Errichtungskosten und auch der hohe Materialaufwand für den schützenden Einbau erzeugen hohe Kostenfaktoren, welche trotz besonderer Nachhaltigkeit der Anlage selten entrichtet werden. Die Problemstellung hierbei ist, dass meist ausschließlich die Anfangsinvestitionen betrachtet werden und sich die Kostenvergleiche üblicherweise auf die Investitionskosten im Zeitpunkt der Erstverlegung beschränken. Die während der Nutzungsdauer des Leitungsganges anfallenden laufenden Kosten und Investitionen (Reinvestition) bleiben oftmals unberücksichtigt oder werden nur maximal einmal wiederkehrend über einen sehr kurzen Zeitraum eingebunden. Anhand eines, durch die Hauptabteilung 5 „Bau – Technik – Energie“ der TU Kaiserslautern, ausgeschriebenen und koordinierten Projektes, begleitet und untersucht durch das Fachgebiet Baubetrieb und Bauwirtschaft des Studiengangs Bauingenieurwesen, konnten nachfolgende Abb. 3: Querschnitt eines begehbaren Leitungsgangs – Anordnungsschema der Rohr- und Kabelleitungen Erkenntnisse bezüglich der Wirtschaftlichkeit von Erschließungsvarianten festgestellt werden: Projektinformationen Da aufgrund einer Umnutzung des Gebäudes 25, dem so genannten „Tierhaus“, die verlegten Leitungen nicht mehr den geplanten Anforderungen entsprechen, muss die Erschließung des Gebäudes neu dimensioniert werden. Es sollen vor allem Leitungen der modernen Kommunikation- und Elektrizitätsversorgung erneuert werden. Die „alten“ erdverlegten Leitungen sollen vollständig neu erschlossen werden. Es handelt sich bei der Baumaßnahme um einen Abschnitt von ca. 50 Metern. Herstellungskosten Bei Kalkulation verschiedener Erschließungsvarianten im angegebenen Projekt lässt sich konstatierten, dass die Durchführung erdverlegter Einzelleitungen die günstigste Herstellungsvariante pro Meter darstellt. Die Herstellung eines nicht begehbaren Infrastrukturkanals in offener Bauweise würde nach Kalkulation ca. 35%, in geschlossener Bauweise ca. 75% und ein begehbarer Leitungsgang in offener Bauweise sogar ca. 120% Mehrkosten verursachen. Die bei Betrachtung der Herstellungskosten entstandenen Kostenunterschiede relativieren sich jedoch, wenn in der Nutzungsphase anfallende Instandhaltungsmaßnahmen über einen festgelegten Betrachtungszeitraum von ca. 50 bis 100 Jahren mit berücksichtigt werden. Instandhaltungskosten Instandhaltungskosten sind Kosten, die zur Erhaltung oder Rückführung des funktionsfähigen Zustandes von Leitungen während ihrer Nutzungsdauer aufgewendet werden müssen [DIN 31051:2003-06]. Hierbei fallen je nach Erschließungsvariante und instand zuhaltenden Leitungen verschiedene Arbeiten in unterschiedlichen Intervallen an, die unter Berücksichtigung eines Betrachtungshorizonts von 50 bis 100 Jahren in Verbindung mit den Herstellkosten abgezinst werden; der so errechnete Kapitalbarwert erlaubt einen Wirtschaftlichkeitsvergleich. Die Instandhaltungskosten pro Jahr (und laufendem Meter) von Einzelleitungen werden nach Literatur ca. 11% teurer angegeben als z.B. die Instandhaltungskosten pro Jahr und Meter bei Leitungsgängen. Auf den ersten Blick scheint der Kostenunterschied in der Nutzungsphase nur gering zu sein, jedoch ist im Falle des Leitungsganges die Lebensdauer der gesamten Anlage deutlich höher, da sämtliche Rohre und Leitungen durch die „Hülle“ des Leitungsgangs vor den Einflüssen des Erdreichs geschützt werden. Bei erdverlegten Einzelleitungen hingegen spielt vor allem die Qualität der Bauausführung, das Materialverhalten, hydrogeologische Verhältnisse und verkehrstechnische Belastungen eine ausschlaggebende Rolle bei der Beurteilung der Nutzungsdauer. Lebenszyklusbetrachtung Betrachtet man die Herstellungs- und Nutzungsphase über einen Zeitraum von z.B. 100 Jahren, so wird der gesamte Lebenszyklus eines Bauwerks erfasst. Beim betrachteten Projekt „Tierhaus“ ist unter Berücksichtigung einer Nutzungsphase von 100 Jahren die Ausführung als begehbarer Leitungsgang je nach Annahme der Nutzungsdauern der Leitungen um 20 bis 25 % günstiger kalkuliert worden als eine Ausführung mit erdverlegten Leitungen. Die Ausführungsvariante Infrastrukturkanal beträgt sogar lediglich ca. ein Drittel der Herstellungskosten des begehbaren Leitungsgangs, dementsprechend ist diese Variante (natürlich) ebenfalls wirtschaftlicher als die Ausführung als erdverlegte Leitungen. Da mit der Neuerschließung des Gebäudes 25 lediglich eine Anbindung an das äußere Infrastrukturnetz der TU Kaiserslautern stattfindet, eine Erschließung als begehbarer Leitungsgang dementspre- 3/2012 Abb. 4: Gebäude 25 der TU Kaiserslautern („Tierhaus“) – Lageplan 21
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