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Stand der Technik von IKT Applikationen zur Messung und Einsparung von Wasser

Seminararbeit 2014 21 Seiten

Informatik - Wirtschaftsinformatik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Definitionen und Begriffsabgrenzungen
2.1 Informations- und Kommunikationstechnologie
2.2 Wassermessung
2.3 Wassereinsparung

3. IKT Applikationen zur Wasseranalyse
3.1 IKT Applikationen für Wassermessungen
3.1.1 Kamstrup MULTICAL® 21
3.1.2 NeoVac Einstrahlwasserzähler
3.1.3 Amphiro a1
3.2 IKT Applikationen für Wassereinsparungen
3.2.1 Interaktiver Trinkwasserverbrauchsrechner
3.2.2 Wassersparrechner R. C. Mannesmann
3.2.3 Tristit Applikation für Mobile Android Geräte

4. Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Kamstrup MULTICAL 21 Produktbild (Kamstrup o.J.a)

Abbildung 2 NeoVac Einstrahlwasserzähler Produktbild (NeoVac 2013a)

Abbildung 3 Trockenläufer mit Übertragung auf das Zählergetriebe (Metherm o.J. S. 2)

Abbildung 4 Amphiro a1 Produktbild (Grünspar 2013)

Abbildung 5 Funktionsweise Amphiro a1 (Amphiro 2013c)

Abbildung 6 Wasserverbrauchsrechner (Karlsruhe 2014)

Abbildung 7 Wassersparrechner Eingabemaske (Mannesmann 2014)

Abbildung 8 Wassersparrechner Ergebnismaske (Mannesmann 2014)

Abbildung 9 Tristit Android App (Tristit 2014)

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

In jüngster Vergangenheit konnte man auf dem Wohnungs- und Immobilienmarkt eine Trendveränderung feststellen. Zuvor hat sich ein Großteil der Familien und Haushalte eine Wohnung bzw. ein Haus zum Leben gemietet. Durch den Trendwechsel neigten die Personen zum Kauf einer Eigentumswohnung oder einem Haus (vgl. Oberlahn 2012).

Ebenfalls ist seit kurzem das Thema Energie und Umwelt verstärkt in der Presse ver- treten. Sei es durch den Super-Gau im japanischen Atomkraftwerk Fukushima im Jahr 2011 oder die neuen Produktionsserien von namhaften Automobilherstellern im Be- reich der Elektromobilität. Zunehmend mehr Menschen und Firmen beschäftigen sich dadurch mit dem Thema der Energieeinsparung und Umweltfreundlichkeit. Vor allem im privaten Sektor findet man immer häufiger Solarzellen oder Photovoltaikanlagen auf Haus- und Garagendächern.

Dies zeigt, dass sich insbesondere Immobilieneigentümer Gedanken zur Energievorsorge und Umweltfreundlichkeit machen. Im Bereich der Stromerzeugung wurde in den letzten Jahren viel erreicht. Doch Energie wird nicht nur in Form von Strom genutzt. Auch für das, im Haushalt notwendige, Wasser muss ein Energieaufwand betrieben werden. Der Aufwand zur Erhitzung des Wassers, kann bis zu 12 % des Gesamtenergieverbrauchs ausmachen (vgl. Energiesparclub 2013).

Viele Menschen kennen ihren Wasserverbrauch nicht. Sie sehen letztlich nur einen Kostenpunkt auf der jährlichen Nebenkostenabrechnung. Dabei kann es vorkommen, das immense Kosten entstanden sind. Rückwirkend hilft es nicht, sich intensiver mit dem Wasserverbrauch auseinander zu setzen.

Die Wassereinsparung ist bislang ein noch nicht allzu populäres Thema, dennoch gibt es auch heute schon verschiedene Geräte die dabei helfen, den Wasserverbrauch zu senken. Dies können z. B. moderne Wasch- und Spülmaschinen oder auch Toiletten sein. Andernfalls kann auch mittels Solaranlagen, die Erhitzung des Wassers durch Sonnenenergie sparsam betrieben werden (vgl. Energieclub 2013).

Diese Technologien entwickeln sich heute sehr rasch weiter und bieten meist mehr Einsparungspotenzial zu günstigeren Preisen. Doch ein Bereich ist heutzutage sehr schnell, wenn es um Weiterentwicklung geht. Die Informations- und Kommunikations- branche. Informations- und Kommunikationstechnologien sind in so gut wie allen Be- reichen des täglichen Lebens vertreten. Dies geht von Kraftstoffverbrauchsanzeigen in Autos bis hin zu Applikationen, welche via Smartphone z. B. das Licht in der Wohnung an- bzw. ausschalten können.

In der folgenden Arbeit befasst sich der Autor mit einer Literaturrecherche zum Einsatz von solchen Informations- und Kommunikationstechnologien zur Messung und Speicherung von Wasser. Der begrenzte Umfang der Arbeit lässt nur einen Einblick in dieses Themengebiet zu.

2. Definitionen und Begriffsabgrenzungen

Dieser Abschnitt befasst sich mit diversen Definitionen und Begriffsabgrenzungen, um ein solides Grundverständnis der Arbeit vorauszusetzen. Dieses Grundverständnis ist notwendig, um die folgenden Abschnitte aus fachlicher Sicht verfolgen zu können.

Ebenso dient dieser Abschnitt als begriffliche Limitierung, um den Fokus der Arbeit einzuschränken.

2.1 Informations- und Kommunikationstechnologie

Im Allgemeinen befasst sich die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) mit der Verarbeitung von Daten auf inhaltlicher Ebene, sowie Übertragung und Verbreitung von Inhalten (vgl. IT Wissen 2014a).

Die Informationstechnologie befasst sich vor allem mit der Beschaffung, Verarbeitung und der Verbreitung von Informationen (vgl. Döding 2011).

"Die Kommunikationstechnologie umfasst die wissenschaftlichen Grundlagen, Methoden und Prinzipien zum Austausch von Daten und Informationen" (Eig ner 2012, S. 2).

Die beiden Elemente, Informationstechnologie und Kommunikationstechnologie, spie- len bei der IKT keine getrennte Rolle. Beide Elemente arbeiten eng mit einander ver- bunden, um den größtmöglichen Nutzen zu erbringen. Die Zusammenarbeit kann un- ter Umständen über Hardware- und Softwaregrenzen hinaus gehen (vgl. IT Wissen 2014a).

Im Rahmen dieser Arbeit wird IKT als hardware- oder softwarelastige Applikation, zur Datenerfassung, -verarbeitung, -aufbereitung oder -visualisierung verwendet. Eine solche IKT-Applikation soll Benutzern vereinfacht die Daten ihres Wasserverbrauchs bzw. Energieverbrauchs zur Wasserverwendung oder Wasseraufbereitung darstellen.

2.2 Wassermessung

Die Hydrometrie, griech. für Wassermessung, befasst sich mit der Messung von ver- schiedenen Größen von Wasser. Typische Messgrößen sind dabei die Wassermenge, Durchflussgeschwindigkeit und Strömungserfassung (vgl. Morgenschweis 2010).

Bei einer Messung wird ein quantitativer Wert der Messgröße ermittelt (vgl. Parthier 2004). Der dabei errechnete Wert kann danach interpretiert und analysiert werden, um eine Zielerreichung zu überprüfen. Eine solche Zielerreichung kann z. B. ein bestimm- te Menge Wasser sein, welche über einen definierten Zeitraum verbraucht wurde.

Morgenschweis (2010) verwendet die Definition der Hydrometrie im Rahmen von offenen Gewässern. Dieser Aspekt würde zu tief in das Thema der Arbeit eindringen, daher befasst sich die Arbeit mit der Messung von Wasserverbräuchen und Energieaufwendungen in Haushalten.

Die Wassermessung im Volumenbereich ist eine gängige Messgröße zur Erfassung von Wasserverbräuchen.

2.3 Wassereinsparung

Eine Einsparung kann über zwei Wege erfolgen. Zum einen kann der Verbrauch einfach reduziert werden. Zum anderen können die gegebenen Mittel effizienter genutzt werden (vgl. Resefi 2013).

Die Wassereinsparung ist "die Reduktion" des Verbrauchs von Wasser im Vergleich zu einem "Referenzmodell" (McKenna o.J.). Durch die Reduktion der verwendeten Menge Wasser, sinkt auch der Verbrauch des Wassers. Dadurch findet eine Einspa- rung statt.

"Effizienz ist der Wirkungsgrad der eingesetzten Energie (z.B. Zeit, Arbeits aufwand oder Geld) im Verhältnis zum erzielten Ergebnis, und zwar in Bezug auf ein vorgegebenes Ziel" (Zimmermann 2004, S.12).

Angewendet auf den Bereich der Wassereinsparung, kann die genannte Definition der Effizienz auch wie folgt verstanden werden:

Effizienz ist der Wirkungsgrad des verwendeten Wassers zur Erreichung eines bestimmten Zieles.

Im Rahmen der allgemeinen Effizienz findet das ökonomische Prinzip Anwendung. Das ökonomische Prinzip befasst sich mit zwei Modellen. Das Minimal- und das Ma- ximalprinzip. Das Minimalprinzip beschreibt ein bestimmtes Ziel, welches mit minima- lem Aufwand zu erreichen ist. Das Maximalprinzip hingegen, schreibt ein definiertes Ausgangsmittel vor, mit welchem der größtmögliche Nutzen erbracht werden soll (vgl. Wildmann 2010, S.9).

Durch die Anwendung des ökonomischen Prinzips kann eine Wassereinsparung in Form von einer effizienteren Nutzung des Wassers, durch den Einsatz geeigneter IKT Applikationen, erreicht werden.

3. IKT Applikationen zur Wasseranalyse

In diesem Kapitel wird sich mit diversen Applikationen oder Geräten auseinanderge- setzt, welche sich mit der Analysierung des Wasserverbrauches beschäftigen. Der Begriff Wasserverbrauchsanalyse ist ein sehr weites Themengebiet, welches nicht vollständig beschrieben werden kann. Im ersten Kapitel dieser Arbeit wurde bereits gesagt, dass in dieser Seminararbeit nur Teilaspekte des Themengebietes erläutert werden.

Die folgenden Applikationen teilen sich in drei Untergruppen, welche nachfolgenden näher beschrieben werden. Die Untergruppen sind IKT Applikationen für Wassermengen, Wassereinsparungen und Smart Meter. Die nachfolgend vorgestellten Applikationen stellen lediglich eine Auswahl eines größeren Portfolios dar.

3.1 IKT Applikationen für Wassermessungen

Die bislang üblichste Methode zur Verbrauchsmessung von Wasser ist der Wasser- zähler. Ein Wasserzähler ist ein einfaches Messgerät, welches das durchgeflossene Wasservolumen misst (vgl. ISTA o.J.). Ein solcher Wasserzähler kann auf verschie- dene Arten funktionieren. Einige dieser Messung erfolgen durch Volumenzähler mit festen oder beweglichen Messkammertrennwänden, turbinenbasierte Volumenzähler, Magnetisch-Induktive Verfahren oder per Ultraschall (vgl. Metherm o.J., S.1). Im Rahmen der nachfolgenden Produktbeschreibungen, werden einzelne Verfahren nä- her erläutert.

Die eingeschränkte Verfahrensbeschreibung begründet sich in der Tatsache, dass die vorliegende Arbeit ihren Schwerpunkt in den IKT Applikationen hat. Im weiterem Sinne kann ein schlichter Wasserzähler auch als IKT Applikation definiert werden, da er In- formationen über den Wasserverbrauch sammelt und dem Benutzer kommuniziert. Al- lerdings befasst sich diese Arbeit mit der neueren Technologie auf diesem Gebiet.

3.1.1 Kamstrup MULTICAL® 21

Der MULTICAL© 21 Wasserzähler der Firma Kamstrup ist ein Wasserzähler, welcher mittels Ultraschall-Verfahren, den Warm- bzw. Kaltwasserverbrauch misst (vgl. Kams- trup o.J.a).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Kamstrup MULTICAL 21 Produktbild (Kamstrup o.J.a)

Die Abbildung 1 zeigt einen Wasserzähler mit digitaler Anzeige. Die Funktionsweise des MULTICAL ®21 basiert auf dem Ultraschallprinzip.

"Die Volumenmessung erfolgt mit bidirektionaler Ultraschalltechnik nach dem Laufzeitdifferenzverfahren, einem langzeitstabilen und genauen Messprinzip. Durch zwei Ultraschallwandler wird das Ultraschallsignal sowohl mit als gegen die Durchflussrichtung gesandt. Das Ultraschallsignal, das mit der Durchfluss richtung läuft, wird erst den jenseitigen Wandler erreichen, und der Zeitunter schied zwischen den beiden Signalen wird auf eine Durchflussgeschwindigkeit und hiernach ein Volumen umgerechnet" (Kamstrup o.J.b, S. 3).

Kampstrup (o.J.b) misst das Volumen des verbrauchten Wassers, indem ein Ultraschallsignal von einem Ultraschallwandler zu einem zweiten Wandler geschickt wird. Das gesendete Signal fließt mit dem Wasser zum zweiten Ultraschallwandler. Aus der sich ergebenden Zeitdifferenz, zwischen absenden und empfangen des Signals, wird das Wasservolumen berechnet, welches verbraucht wurde.

Das System im eigentlichen Sinne zählt mit den genannten Eigenschaften bislang nicht als, unter Kapitel 3.1 definierte, IKT Applikation.

Das MULTICAL®21 verfügt allerdings über eine drahtlose Funkkommunikation. Im System wurde ein Wireless M-Bus verbaut, um Daten via Funk zu versenden (vgl. Kamstrup o.J.b, S. 10).

Der Wireless M-Bus ist eine europäisch technische Norm, welche die kabellose Da- tenübertragung von Warm- und Kaltwasserzählerständen definiert (vgl. Hoentzsch o.J).

In dieser Norm (EN 13757-4) wird die Sammlung und Verarbeitung der Zählerinformationen definiert, welche danach via Bluetooth, Powerline, GPRS oder das Internet versendet werden (vgl. IT Wissen 2014b).

Die Versendung dieser Informationen erfolgt alle 16 Sekunden. Dadurch kann eine längere Batterielaufzeit, und gleichzeitig eine höhere Umweltfreundlichkeit erzielt werden (vgl. Kamstrup o.J.b, S. 10).

Mit Hilfe einer speziellen Software können die Daten des Wasserzählers ausgelesen und an ein Abrechnungsprogramm gesendet werden (vgl. Kampstrup o.J.c, S. 3).

Erst durch den Einsatz der Wireless M-Bus Technologie kann dieses Produkt als IKT Applikation bezeichnet werden. Durch die elektronische Datenerfassung, -verarbeitung und -weiterleitung/-kommunikation werden alle Anforderungen einer informations- und kommunikationstechnologischen Applikation erfüllt.

3.1.2 NeoVac Einstrahlwasserzähler

Der NeoVac Einstrahlwasserzähler ist ein klassischer Wasserzähler für den Haushalt. Die gemessenen Daten werden per Zählerwerk angezeigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2 NeoVac Einstrahlwasserzähler Produktbild (NeoVac 2013a)

Das Einsatzgebiet des Einstrahlwasserzählers ist die Messung von Kalt- und Warmwasserverbräuchen. Die Funktionsweise dieses Zählers basiert auf einem Einstrahltrockenläufer (vgl. NeoVac 2013a).

Ein Einstrahltrockenläufer arbeitet mit einem Flügelrad im Inneren des Gehäuses. Der Wasserstrahl, welcher gemessen werden soll, wird auf der einen Seite des Gehäuses eingeführt und fließt zur gegenüberliegenden Seite wieder raus. Durch den Wasserstrahl, welcher durch das Gehäuse fließt, wird das innere Flügelrad angetrieben. Das Flügelrad treibt durch eine Magnetkupplung mit zwei Magnet an (siehe Abbildung 3). Die Drehung der Magnet treibt das Zählerwerk des Wasserzählers an. Dadurch wird der Wasserverbrauch gemessen (vgl. Metherm o.J. S. 2ff).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3 Trockenläufer mit Übertragung auf das Zählergetriebe (Metherm o.J. S. 2)

Die Auslesung der verbrauchten Wassermenge kann sowohl händisch als auch per Funkschnittstelle oder via M-Bus erfolgen. In Verbindung mit dem NeoTel Funksystem der NeoVac können die Daten drahtlos an mobile Endgeräte übertragen werden (vgl. NeoVac o.J. S. 2).

Die ausgelesenen Daten werden an eine online Schnittstelle, via GPRS, übergeben, welche die Daten dem Abrechnungscenter zur Verfügung stellt (vgl. NeoVac 2013b).

[...]

Details

Seiten
21
Jahr
2014
ISBN (eBook)
9783656616061
ISBN (Buch)
9783656615941
Dateigröße
890 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v270282
Institution / Hochschule
Otto-Friedrich-Universität Bamberg
Note
2,3
Schlagworte
Wassermessung Wasserverbrauch Watermetering Metering Waterconservation Energie Wassereffizienz Inforamtionstechnologie zur Wassereinsparung Wassereinsparung Informations- und Kommunikationstechnologie Stand der Technik State of the Art Waterconsumption Tools App Applications IKT Applikationen

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