Der Einsatz von Frequenzumrichtern in der Wasserbranche steigt ständig. Heute ist der Einsatz von Frequenzumrichtern in der gesamten Branche weit verbreitet, von Wassergewinnung und -verteilung über die Förderung des Abwassers in die Kanalisation und Wasseraufbereitungsanlagen in Kommunen und Industrie. Frequenzumrichter regeln die Motordrehzahl in zahlreichen Pumpen, Gebläsen, Mischern und Entwässerungsanwendungen und sorgen so für verbesserte Leistung und höheren Wertzuwachs bei gleichzeitiger Einsparung von Energie und Kosten.
Typischerweise sorgen Wasser- und Abwasseraufbereitung für 25 bis 40 % des Stromverbrauchs einer Kommune und für 4 % des weltweiten Stromverbrauchs. Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen sind normalerweise die höchsten Einzelenergieverbraucher einer Stadt oder Gemeinde.
Mit dem umfangreichen Einsatz von Frequenzumrichtern, energieeffizienten Komponenten und Online-Prozessregelung in Echtzeit in Verbindung mit einer Energieproduktion, die auf Methan aus Faulbehältern von Abwasseranlagen basiert, sind jetzt die ersten vollständig energieneutralen Komplettanlagen in Betrieb. Der zusätzliche Einsatz von externen fossilen Brennstoffen ist dazu nicht erforderlich. Die Energieneutralität deckt den gesamten Wasserkreislauf von der Gewinnung und Verteilung bis zum Pumpen und Aufbereiten des Abwassers ab.
Die neusten Trendwörter im Zusammenhang mit Abwasseraufbereitungsanlagen sind „Bioraffinerie“ und „Wasserrückgewinnungsanlagen“. Sie beschreiben die wichtige Erkenntnis, dass Abwasser als eine Ressource anzusehen ist, aus der sich sowohl Energie als auch wertvolle Rohstoffe gewinnen lassen. In einigen der fortschrittlichsten Anwendungen ist die Energieerzeugung jetzt (sogar ohne den Zusatz von externen fossilen Brennstoffen) so umfangreich, dass die aus der Abwasseraufbereitung gewonnene Energie nicht nur den Bedarf der Anlage deckt, sondern auch den Energiebedarf für die Trinkwassergewinnung und -verteilung sowie für das Pumpen von Abwasser. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der gesamte Wasserkreislauf als energieneutral anzusehen ist.
Eine Voraussetzung für Energieneutralität ist eine Steuermöglichkeit in Form eines Frequenzumrichters für alle Pumpen, Lüfter, Mischer und Gebläse, der dafür sorgt, dass die vollständig computergesteuerte Anlage sich an die wechselnde Last anpassen kann. Normalerweise werden im biologischen Prozess 30-60 % der Energie verbraucht; die Steuerung mit Frequenzumrichter kann den Energieverbrauch gewöhnlich um 20-40 % senken. Die Schlammaltersteuerung durch die Regelung der RAS-Pumpen ist ebenfalls wichtig, um sowohl den Energieverbrauch zu begrenzen, als auch um das „Verbrennen“ von Kohlenstoff zu vermeiden, den die Vergärungsanlage für die Erzeugung von Gas für die Energieerzeugung nutzt. Für einige dieser hochmodernen Anlagen, bei denen eine hohe Effizienz des Frequenzumrichters und eine höhere Zuverlässigkeit sowie ein einfacherer Betrieb die wichtigsten Auswahlkriterien waren, fiel die Wahl auf den VLT® AQUA Drive.
In Kläranlagen ist der hohe Energieverbrauch in den energieintensiven Prozessen begründet, aber auch im kontinuierlichen Dauerbetrieb: 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr. Der Fokus der Branche lag darauf, neue Prozesse und Regelverfahren zu entwickeln, um den Energieverbrauch pro aufbereitetem Liter Wasser zu senken. Gleichzeitig sorgen jedoch die steigenden Anforderungen bei der Qualität der Abwasseraufbereitung, z. B. bei der Entfernung von Nährstoffen, für einen Anstieg des Netto-Energieverbrauchs. Dadurch ist eine noch deutlichere Senkung des Energieverbrauchs mithilfe fortschrittlicher Prozessregelung erforderlich.
Gebläse oder Oberflächenbelüfter verbrauchen üblicherweise 40-60 % der Gesamtenergie in Kläranlagen. Die Regelung der Belüfter mit Frequenzumrichtern von Danfoss kann Energieeinsparungen zwischen 30 und 50 % bewirken.
Zusätzlich reduziert die effiziente Steuerung von Schlammbilanz und -alter mit Frequenzumrichtern den Energieverbrauch. Außerdem erhöht sich die zu vergärende Kohlenstoffmenge, wodurch mehr Gas entsteht, das für die Energieerzeugung zur Verfügung steht.
Die modernsten Anlagen sind deshalb in der Lage, das Abwasser zu einem hohen Grad zu reinigen und gleichzeitig einen Energieüberschuss zu liefern. Eine Bedingung dafür ist normalerweise eine vollständig computergesteuerte Anlage, in der es mithilfe installierter Frequenzumrichter an mehr oder weniger allen Pumpen, Mischern, Lüftern und Gebläsen möglich ist, sämtliche Parameter optimal zu steuern.
Die Bedeutung einer sauberen und stabilen Wasserversorgung sowie der Nutzung von Möglichkeiten, um die Kosten auf der Seite der Abwasserbehandlung deutlich zu senken, haben viele Branchen erkannt. Einige Branchen nähern sich sogar einem Wasserverbrauch von null, oder nahe null. Im Zusammenhang mit Reinwasser ist immer noch der Einsatz von modernen Abwasserbehandlungstechnologien wie RO und Ultrafiltration notwendig. Der VLT® AQUA Drive verbessert die Prozesszuverlässigkeit und senkt die Betriebskosten. In Bezug auf die Abwasserbehandlung entspricht der Trend der Vision der Gemeinden; Abwasser ist als Ressource zu betrachten, aus der sich Energie und andere Rohstoffe gewinnen lassen.
In der Wasseraufbereitungsanlage in Marselisborg verschob sich seit 2010 der Fokus von der Minimierung des Energieverbrauchs hin zu einer Maximierung des Netto-Energieüberschusses. Heute produziert die Anlage Strom und Wärme, und mit dieser Nettoerzeugung versorgt sie das örtliche Versorgungsnetz von Aarhus, Dänemarks zweitgrößter Gemeinde. Die CO2-Bilanz wurde entsprechend um 35 % gesenkt.
Lesen Sie das Anwendungsbeispiel
Die Wasserversorgung stellt besondere Anforderungen an die Antriebe. Danfoss Drives hat einen neuen passiven Low-Harmonic-Drive mit VLT® AUQA Drive, der nahezu netzneutral arbeitet.
Der VACON® 100 FLOW ist ein Frequenzumrichter, der in industriellen Pumpen- und Lüfteranwendungen die Durchflussregelung verbessert und Energie einspart. Zu seinen speziell angepassten Funktionen zählen Mehrpumpenlösungen.
Der VLT® AQUA Drive FC 202 optimiert die Regelung aller Pumpenarten und verfügt über einen Kaskadenregler. Zudem kann er alle gängigen Motortypen ansteuern und erhöht die Energieeffizienz auch Ihrer Wasseranwendung.
Die Rennstrecke Enzo & Dino Ferrari International in Imola (Italien) ist weltweit bekannt. Der VLT® AQUA Drive FC 202 mit Schutzart IP66 ermöglicht die schnelle und genaue Regelung des Pumpendrucks für wichtige Aquaplaning-Tests.
Durch den Einsatz von VLT® AQUA Drives zur Steuerung von Bewässerungspumpen können Druck und Durchfluss im System an den aktuellen Bedarf angepasst werden. Dies führt zu erheblichen Energieeinsparungen.
Frequenzumrichter an Pumpen, Lüftern und Gebläsen in der Abwasseraufbereitung sorgen für Nettoerzeugung von Strom/Wärme und eine CO2-Verringerung von 35 %.
VLT® AQUA Drives verringern Oberschwingungen und realisieren im Wasserwerk einen Wirkungsgrad von 98 %. Das Rückkanalkühlsystem spart Energie.
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