Frequenzumrichter Hoher Wirkungsgrad reduziert Betriebskosten beim Wasserversorger

Autor / Redakteur: Mario Tabel / Reinhard Kluger

Die Ersparnis an Energiekosten dank neuer Frequenzumrichter hat Eurawasser berechnet. Gut 7 Prozent Einsparung brachte die Installation von Danfoss VLT Drives, die speziell für den Einbau bei Wasserversorgern konzipiert sind.

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Die Eurawasser Nord GmbH versorgt insgesamt rd. 307 000 Menschen, d.h. etwa jeden 5. Einwohner, mit Trinkwasser und ist damit der größte Wasserversorger in Mecklenburg-Vorpommern.
Die Eurawasser Nord GmbH versorgt insgesamt rd. 307 000 Menschen, d.h. etwa jeden 5. Einwohner, mit Trinkwasser und ist damit der größte Wasserversorger in Mecklenburg-Vorpommern.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Warnow, sie gilt als Lebensader der Hansestadt Rostock und des Umlandes. So entnimmt das Wasserwerk Rostock direkt aus dem Fluß Oberflächenwasser für die Trinkwasseraufbereitung. Über Stichkanäle gelangt das Warnowwasser zu den Entnahmebauwerken. Von hier fördern leistungsstarke Pumpen das Wasser zur Aufbereitungsanlage. Im Rahmen von Modernisierungsarbeiten im Entnahmebauwerk II sind drei der alten Frequenzumrichter von Entnahmepumpen sowie ein Umrichter einer Filterpumpe gegen Danfoss VLT Aqua Drive ausgetauscht worden.

Trinkwasser für Rostock

In aufwendigen Mehrschichtfilteranlagen entsteht frisches Trinkwasser bester Qualität. In den Mehrschichtfiltern findet eine mechanische und biologische Aufbereitung statt. Zudem halten die Filter auch die restlichen Flocken aus der Sepaflexanlage zurück. Im Wesentlichen besteht die obere Schicht eines der Filter aus leichtem Blähton. Darunter befindet sich eine Filterschicht aus feinkörnigem Quarzsand mit größerer Dichte, so dass diese Stufe die meisten organischen Inhaltsstoffe ausfiltert. Das so gewonnene Reinwasser muss noch eine zweite Aktivkohlefilteranlage durchlaufen, bevor es als Trinkwasser in das Leitungsnetz der Hansestadt Rostock gelangen kann. Die Aktivkohlefilter entfernen die letzten organischen Inhaltsstoffe und halten ebenso die unerwünschten Geruchs- und Geschmacksstoffe zurück. Täglich werden im Wasserwerk Rostock ca. 32000 m³ Wasser aufbereitet.

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Gründliche Marktanalyse

Auch bestehende Installationen unterliegen stetigem Verschleiß, so dass die Eurawasser Nord auch in den Wasseraufbereitungsanlagen von Zeit zu Zeit Komponenten austauschen muss, wie bei den Frequenzumrichtern im Entnahmebauwerk II. Auch bei solchen Ersatzbeschaffungen prüft und sondiert das Unternehmen den Markt, um Geräte zu beschaffen, die den heutigen Anforderungen des Wasserversorgers optimal entsprechen. Nach gründlicher Marktanalyse entschied sich Eurawasser für die Frequenzumrichter für drei VLT Aqua Drives für die Entnahmepumpen mit einer Leistung von 115 kW und einen VLT Aqua Drive für eine Filterpumpe mit 75 kW Leistung. Zwei Punkte standen für den Wasserversorger dabei ganz oben im Anforderungsprofil: Der hohe Wirkungsgrad und die einfache Bedienbarkeit durch die Klartextdisplays der Geräte.

Abgestimmt auf Wasser/Abwasser-Bereich

Die neuen Drives sind speziell auf die Anwendungen im Wasser- und Abwasserbereich abgestimmt. Bei der Betrachtung der Lebenszykluskosten spielen die Energiekosten die herausragende Rolle. Lediglich 10 Prozent entfallen auf die Anschaffungskosten. In ähnlicher Größenordnung liegen die Betriebs-, Wartungs-, sowie Entsorgungskosten. Rund 80 Prozent entfallen auf die Energiekosten. Unter diesem Gesichtspunkt ist dann auch die Bedeutung des Wirkungsgrads der Frequenzumrichter klar: Jeder Prozentpunkt mehr beim Wirkungsgrad bedeutet bares Geld.

Leistungselektronik aus eigener Fertigung

Danfoss hat seine Drives durch Leistungselektronik aus der Danfoss eigenen Entwicklung und Fertigung in Schleswig darauf optimiert und realisiert mit seinen Frequenzumrichtern einen Wirkungsgrad von 98 Prozent und einen Leistungsfaktor von über 0,9. Damit liegen diese Umrichter deutlich über vergleichbaren Geräten. Bereits enthalten sind bei diesen Betrachtungen die Verluste für Drosseln und Filter. Daher sinken nicht nur unmittelbar die Energiekosten für den Antrieb selbst, sondern auch die Kosten für zusätzliche Wärmeabfuhr bzw. bei hohen Temperaturen die für eine Klimatisierung.

Erste Erfolge: Energieeinsparung von 7 %

Nach der Installation der Danfoss Frequenzumrichter hat die Eurawasser Nord die Anlage genau analysiert, um den Energiegewinn exakt zu ermitteln. Da das Unternehmen nur eine von vier Filterpumpen mit einem neuen Umrichter ausgerüstet hat, ist eine objektive Vergleichsmessung hier jederzeit möglich. Die parallel arbeitenden Pumpen fördern alle die gleiche Wassermenge und das mit konstantem Druck. Ein Blick auf die Leistungsmesser zeigt hier sofort ein klares Ergebnis. Während der Leistungsmesser des alten Frequenzumrichters konstant eine Leistungsaufnahme von 77 kW anzeigt, begnügt sich die Pumpe mit dem Danfoss Umrichter mit 72 kW. Auf ein Jahr bezogen ergeben die knapp 7 Prozent Energieeinsparung bei Dauerbetrieb an 365 Tagen und über 24 Stunden hinweg erhebliche Energieeinsparungen.

Leicht bedienbar

Ein weiterer Pluspunkt ist die anwenderfreundliche grafische Bedieneinheit mit Klartextanzeige. Damit ist der Frequenzumrichter einfach zu parametrieren. Einstellungen können mit Hilfe des im Betrieb abnehmbaren LCP von einem auf den nächsten Umrichter kopiert werden. Alternativ lassen sich die Drives auch mit numerischen sowie mit Blindabdeckungen ausrüsten. Des Weiteren lassen sich die Umrichter über die serienmäßige USB-, RS485- oder eine optionale Feldbus- Schnittstelle und die MCT 10 Parametrierungssoftware bedienen.

Standard, Cold Plate oder externe Kühlung

Für die Kühlung verfügen die Frequenzumrichter neben der Standard Luftkühlung alternativ auch über eine „Cold Plate“ Kühlung. Dabei erfolgt die Wärmeableitung über die Rückseite des Aluminiumgehäuses, so dass sie über einen externen Kühlkörper oder eine gekühlte Schaltschrankrückwand nach außen gelangt. Für die Frequenzumrichter im Entnahmebauwerk II hat sich das Wasserwerk für die dritte Kühlungsart, die externe Kühlung, entschieden. Mit Hilfe eines speziellen Lüftungskits führt Danfoss die Abwärme direkt aus dem Umrichter ins Freie ab. So lassen sich bis zu 85 Prozent der ohnehin geringen Verlustwärme direkt aus dem Schaltschrank bzw. im vorliegenden Fall aus dem Schaltraum herausführen. Das Lüftungskit enthält alle notwendigen Luftkanäle, um die Luft von außen anzusaugen, über den Kühlkörper des Umrichters zu führen und dann aus dem Gebäude herauszublasen. Ein externer Lüfter ist nicht erforderlich, da der integrierte Standardlüfter die Luft umwälzt.

Hoher Wirkungsgrad minimiert Energiekosten

Genaue Daten überzeugen, auch bei der Eurawasser Nord. Nach den Messungen im eigenen Entnahmebauwerk zeigt sich das enorme Energiesparpotential mit Danfoss VLT Aqua Drives, so dass nach den ersten konkreten Erfahrungen die Verantwortlichen voll zufrieden sind. Die Frequenzumrichter laufen vorbildlich ohne jegliche Probleme und die im Vorfeld errechneten Energieeinsparungen sind realisiert worden. Auf Grund der überzeugenden Einsparergebnisse ist für die Eurawasser Nord klar, dass bei zukünftigen Planungen Danfoss VLT AQUA Drives weit oben auf der Liste stehen. Positive Ergebnisse überzeugen einfach.

Mario Tabel, Verkaufsingenieur Wasser/Abwasser und Entsorgung, Danfoss

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