WASSERBEHANDLUNG 

Energieeinsparung durch Antriebslösung 

Synchronreluktanzmotoren in Kläranlagen

Der Zweckverband für Abwasserbeseitigung „Maintal Würzburg“ betreibt seine Kläranlage in der nahe Würzburg gelegenen Stadt Veitshöchheim. Ankommendes Schmutz- und Mischwasser wird dort über ein Zulaufhebewerk auf die Ebene der mechanischen Reinigungsstufe angehoben. Das Hebewerk besteht aus zwei Schneckenpumpen mit einer Förderleistung von jeweils 100 Liter pro Sekunde. Die Förderhöhe beträgt 3,70 Meter.

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Bis Mitte der 2010er-Jahre wurde eine Stern-Dreieck-Anlaufschaltung verwendet, um die Asynchronmotoren der beiden Schnecken anlaufen zu lassen. Die Schnecken wurden dabei füllstandabhängig eingeschaltet. Um die nachfolgenden Prozesse der Kläranlage möglichst gleichmäßig mit Abwasser zu beschicken, war dies jedoch keine optimale Lösung. Denn das Abwasser kam immer schubweise, was zu einer Stoßbelastung führte. 

Um eine höhere Betriebsstabilität durch eine gleichmäßigere Beschickung der Folgeprozesse zu erreichen und gleichzeitig Energie einzusparen, wurde nach einer neuen Antriebslösung gesucht. Testweise wurde ein ABB-Frequenzumrichter ACS550 für die Regelung eines Asynchronmotors des Schneckenantrieb verwendet. Mit dem Versuch konnte gezeigt werden, dass die Förderleistung der Schnecken nicht beeinträchtigt wird, wenn sie mit verminderter Drehzahl betrieben werden. Die Befürchtung, es könnte dabei Wasser über die Schnecke zurücklaufen, erwies sich als unbegründet. Mit halber Drehzahl wird auch die halbe Förderleistung erzielt.

 

Super-Premium-Wirkungsgrad IE4

Ende 2015 wurde dann nach einer Antriebslösung gesucht, mit der sich auch Energie einsparen lässt. Der Systemlieferant und zertifizierte ABB-Partner Max Lamb aus Würzburg, der die Antriebstechnik in Veitshöchheim betreut, wies die Verantwortlichen der Kläranlage auf die Synchronreluktanzmotoren (SynRM) von ABB hin. Die SynRM haben schon damals die Anforderungen des Super-Premium-Wirkungsgrades IE4 erfüllt. Es gab allerdings Bedenken, ob die Motoren ein genügend großes Losbrechmoment erzeugen können, um auch bei Verzopfungen des Bodenlagers der Schnecken durch Feuchttücher und andere Stoffe das Rohwasser fördern zu können. Trotz dieser Unsicherheit entschied man sich für die Anschaffung der SynRM, um ihr großes Einsparpotenzial gegenüber den Asynchronmotoren zu nutzen. Max Lamb hat die beiden SynRM mit 11 Kilowatt Leistung geliefert, zusammen mit zwei Industrial Drives ACS880 für deren Regelung. Anfang 2016 wurden die Antriebslösungen von einem von der Kläranlage beauftragten Elektriker angeschlossen und programmiert.

Energieeinsparung

Heute wird die Drehzahl der Schnecken über die Anstauhöhe des vorgeschalteten Pumpensumpfes gefahren, in dem die Schnecken sitzen. Oder die Schnecken werden im Wechsel betrieben. So wird einerseits Energie im Hebewerk eingespart und anderseits erfolgt der Zulauf zur Kläranlage gleichmäßiger, wodurch die nachfolgenden Prozesse und Hebewerke viel stabiler laufen.