Brunnenbau - Wilo EMU Anlagenbau

Brunnenbau
Moderne Anlagentechnik für eine
energieeffizientere Wasserversorgung
Pumpentechnik n Auch wenn in Industrieländern wie Deutschland sauberes Trinkwasser jederzeit
verfügbar ist, besteht auch hierzulande oftmals Optimierungspotenzial bei der Versorgungstechnik.
Um auch in Zukunft eine zuverlässige und vor allem ressourcenschonende Wasserversorgung
zu gewährleisten, ist es wichtig, die Anlagentechnik in der Trinkwasser gewinnung so
effizient wie möglich zu gestalten. Der folgende Beitrag zeigt, welche Faktoren die Ergiebigkeit
von Anlagen zur Trinkwassergewinnung beeinflussen und welche Entwicklungen in der Unterwassermotor-Pumpentechnik
die Effizienz von Brunnenanlagen steigern können.
Die Versorgung mit Trinkwasser
gehört nicht nur in den Ländern
der Dritten Welt zu den
großen Herausforderungen infrastruktureller
Planung. Im Jahr 1741 hat der
preußische Gelehrte Johann Peter Süßmilch
die Zahl der Menschen errechnet,
die seiner Ansicht nach maximal auf der
Erde leben könnten; sieben Milliarden,
damals belächelt – heute überprüfbar.
Seit Oktober 2011 haben wir diese magische
Zahl erreicht. Als die Thesen veröffentlicht
wurden – 1741 – lebten 700
Millionen Menschen, 63 Jahre später
war die erste Milliarde erreicht. Es dauerte
123 Jahre bis zur zweiten, 33 Jahre
bis zur dritten und nur noch 14 Jahre
bis zur vierten Milliarde, jährlich kommen
inzwischen so viele Menschen
auf die Welt, wie heute in Deutschland
leben und am Ende dieses Jahrhunderts
werden wir ca. zehn Milliarden Menschen
sein.
Anzahl gemessene U-Pumpen 2.576
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
184
10-20 %
276
21-30 %
470
31-40 %
Abb. 1 Untersuchung von über 2.500 Brunnen
Würden alle so leben wollen wie wir
Deu tschen – so viel essen und so viel
ver brauchen und so viel verschmutzen
–, hätte die Erde ihre Möglichkeiten
längst überschritten. Für manche Länder
spricht man heute von Entleerungsgebiet,
Deutschland gehört dazu. Von heute
ca. 82 Millionen Menschen soll die Bevölkerung
bis 2100 auf unter 50 Millionen
sinken. Anderswo auf der Welt explodiert
dagegen die Bevölkerungszahl.
Außerdem leben heute weltweit – und
in Deutschland sieht es ähnlich aus –
über 50 % der Menschen in Städten; dies
verschärft die Anforderungen an eine
gute, effiziente Wasserversorgung und
Abwasserentsorgung. Im Zuge der demografischen
Entwicklung entspricht
die Infrastruktur in ländlichen Gebieten
künftig nicht mehr dem Bedarf. Der Klimawandel
ist ebenso zu berücksichtigen
wie das Abschalten der Kernkraftwerke
in Deutschland. Unsere 17 deutschen
41 %
802
41-50 %
697
147
51-60 % 61-70 %
Atomkraftwerke hatten eine Nennleistung
von rund 21,5 Gigawatt, acht Kernkraftwerke
sind bereits abgeschaltet (ca.
neun Gigawatt Leistung) und die restlichen
sollen bis 2022 vom Netz gehen.
Wenn in Deutschland nicht sparsam gewirtschaftet
wird, könnte es in den sogenannten
Jahreshöchstlasten, wie sie
etwa bei Dunkelheit an einem Winterabend
auftritt, eng werden mit einer sicheren
Energieversorgung. Allein in den
letzten 40 Jahren haben wir den Energiebedarf
in Deutschland verdoppelt
und letztes Jahr ca. 530.000 GWh verbraucht.
Unser Ziel muss es sein, bezüglich
des Energiebedarfs sparsamer zu
werden. Von dem Gesamt bedarf in
Deutschland hat die Wasserwirtschaft
ca. 1,4 % benötigt. Auch gesellschaftliche
Strömungen sind zu berücksichtigen:
Weil wir im Haushalt immer weniger
Wasser benötigen und richtigerweise
eine bessere Regen wasserbewirtschaftung
angehen, wird uns das Wasser beim
Transport in den – dann zu großen –
Abwasserleitungen fehlen. Hier ist die
Abwasserwirtschaft gefordert, mit geeigneten
Maßnahmen gegenzusteuern.
Gleichzeitig wird man mit einer geringeren
Ergiebigkeit, die sich über die Jahre
in den Brunnen einstellt, zurechtkommen
müssen. Gleichzeitig würde man
mit einer geringeren Ergiebigkeit, die
sich über die Jahre in den Brunnen einstellt,
theoretisch zurechtkommen, aber
dadurch lässt man vielleicht eigentlich
notwendige Regenerierungsmaßnahmen
ausfallen und Pumpen aus den Bestpunkten
ihres Wirkungsgrades hinaus
laufen. Dies würde zu einer ineffi zienten,
teuren Wasserförderung führen.
72 Jahresmagazin 12/ 2011

Regenwasser:
wenig Mineralien
aber viel Sauerstoff,
realtiv sauer und
aggressiv
0.50 Mutterboden
9.50
12.00
Sand
Sandstein,
teilw. verwittert,
grobkörnig
junges Wasser:
Aquifer
sauerstoffreich,
mineralienarm, m,
aggressiv
23.00
25.00
35.00
36.00
47.00
Eisen + Mangan
Wasser löst die Metalle
Schluffig, tonig,
schwach sandig, steinig
(Lehm)
Tonstein, sehr fest, dicht
Trennschicht
Sandstein, klüftig
mittel- bis grobkörnig
Ton, fest
Sandstein, schwach
klüftig, teils brüchig
mittelkörnig
altes Wasser:
sauerstoffarm,
reduziert,
mineralreich
Ton, sehr zäh, plastisch
Unterschiedliche Grundwasserleiter
AQUIFER
Brunnenstube
9.30
Versuche einer Effizienzsteigerung und
Regenerierung einer vorhandenen Anlage
scheitern oftmals daran, dass die
Gesamtzusammenhänge aller Einflussgrößen
auf den Betrieb einer Brunnenanlage
nicht hinreichend bekannt sind.
Damit die technische Planung und Realisierung
effizienterer und langlebigerer
Brunnenanlagen gelingt, ist es erforderlich,
das System in seiner Gesamtheit zu
erfassen.
Optimierungsbedarf
im Pumpenbestand
Eine Untersuchung von über 2.500
Brunnenanlagen, die über mehrere Jahre
im Auftrag der Pumpenwirtschaft
in Deutschland durchgeführt wurde,
Oberwasserabdichtung
abdichtung
Nitrat u.
Umwelteinflüsse
Dämmer
Filterrohr
Vollrohre in der
Trennschicht
da kostengünstiger
Abb. 2 Unterschiedliche Grundwasserleiter (Aquifere)
Grundwasseraustausch
austausch
Grundwassertourismus
GW 1 GW 2 GW 3
11.80
Messstellen
21.10
6.70
ergab, dass der durchschnittliche Gesamtwirkungsgrad
von Pumpen in der
Trink wasserförderung bei lediglich
41 % liegt. Würden alle Pumpen im Optimum
laufen, könnte ein Gesamtwirkungsgrad
von über 70 % erreicht werden
(Abb. 1).
In den rund 25.000 Vertikalfilter- und
360 Horizontalbrunnen, die deutschlandweit
die Trinkwasserversorgung
sichern, sowie zahlreichen weiteren
Brunnen, die zur Grundwasserabsenkung,
Versickerung, Betriebswasser-,
Feuerlösch- oder Notwassergewinnung
genutzt werden, sind zusammen etwa
40.000 Unterwassermotor-Pumpen im
Einsatz. Angesichts der Ergebnisse der
o. g. Studie wird deutlich, dass hier noch
erhebliches Energiesparpotenzial besteht,
indem man den Gesamtwirkungsgrad
der eingesetzten Pumpentechnik
verbessert.
Wirkungsgradverluste
durch Brunnenalterung
Dabei sind die Gründe für die nur mäßigen
Wirkungsgrade von Unterwassermotor-Pumpen
in der Wassergewinnung
vielfältig. Einer der Hauptfaktoren
für unterdurchschnittliche Wirkungsgrade
und Förderraten ist die Brunnenalterung.
Mit der Zeit kommt es zur Anbzw.
Ablagerung von Stoffen an den Anlagenkomponenten
eines Brunnens als
Folge chemischer Ausfällung, mechanischer
Einschwemmung oder biologischer
Stoffwechselprodukte. Ursache
dafür sind physikalische, chemische und
biologische Prozesse. Sie können zu einer
Versandung, Versinterung und Verockerung,
aber auch zur Korrosion der Brunnenkomponenten
wie den Unterwassermotor-Pumpen
führen.
Am häufigsten kommt es zu einer biologischen
Verockerung, der Bildung von
Eisenmanganoxid. Man findet dieses im
Innenbereich des Filterrohres, in den
Filterschlitzen und im Porenraum der
Kiesschüttung, sodass sich während des
Brunnenbetriebs nach und nach der Zulauf
verändert. In der Folge beeinträchtigt
dies den Wirkungsgrad der eingesetzten
Pumpentechnik und die Er -
giebigkeit des Brunnens, sodass eine
Brunnenregenerierung und Optimierung
des Pumpenbestands erforderlich
sein kann. Durch das Zusetzen von z. B.
Filterstrecke und Steigleitung können
selbst korrekt ausgelegte und funktionierende
Pumpen nicht mehr im Bestpunkt
arbeiten. Die Pumpen laufen in
den Teillastbereich und arbeiten dadurch
länger bei schlechterem Wirkungsgrad
mit erheblichen Auswirkungen auf die
Betriebskosten.
Dass es zu diesen Verockerungen kommt,
liegt oft daran, dass sich durch die Verfilterung
von unterschiedlichen Aqui -
feren das frische Wasser aus oberen
Stockwerken, welches sauerstoffhaltig
ist, mit dem Wasser aus unteren Stockwerken,
welches mineralhaltig ist, austauscht.
Treffen sich das sauerstoffhaltige
Wasser mit dem Mangan und dem Eisen,
Jahresmagazin 12/ 2011 73

Brunnenbau
entstehen, vereinfacht gesagt, diese Verockerungen
(Abb. 2).
Für die Bestimmung des Betriebswasserspiegels,
der zur Berechnung der statischen
Höhe notwendig ist, gilt es, viele
Parameter zu überprüfen. Bezüglich verschiedener
Faktoren und über die Jahre
verändert sich der Absenkungstrichter;
somit addiert sich die Gesamtabsenkung
aus der Absenkung im Aquifer, dem Einfluss
der Bohraureole, der Filterkiesschüttung
und der Filterschlitze. Diese
Parameter ändern sich also im Laufe der
Zeit.
Abb. 3 Unterschiedliche Kiesschüttungen/Glaskugeln;
Links: Zunehmende Verockerung
in den Porenräumen der Kiesschüttung
Brunnenregenerierung zeitlich
richtig abstimmen
Ein hoher Stellenwert bei allen Regenerierungsverfahren
kommt dem rich -
tigen Zeitpunkt zu, denn entsprechende
Maßnahmen sollten initiiert werden,
noch bevor eine signifikante Verminderung
bei der Ergiebigkeit eines Brunnens
feststellbar ist. Spätestens bei Leistungsrückgängen
von über 15 % gegenüber
dem Neubauzustand ist dringender
Handlungsbedarf gegeben, um die Energiekosten
für den Brunnenbetrieb nicht
ausufern zu lassen und die Betriebsfähigkeit
des Gesamtsystems nicht zu gefährden.
Daher ist unter anderem eine
regelmäßige Brunnenüberwachung zu
empfehlen, z. B. durch kameratechnische
Erfassung oder sogenannte Pumpversuche.
Solche Verfahren können zur Klärung
der Frage herangezogen werden,
ob eine Brunnenregenerierung erforderlich
ist. Wichtige Beurteilungskriterien
dabei sind unter anderem die hydraulische
Leistungsfähigkeit der Pumpe,
der Filtereintrittswiderstand, der
Restsandgehalt und die Rohwasserbeschaffenheit.
Abb. 4 Verockertes Laufrad
Mithilfe fest installierter Überwachungstechnik
lassen sich Daten zum Brunnenzustand
auch regelmäßig erfassen.
Eine geeignete Lösung hierfür stellt der
Einsatz von Peilrohren zur Messung der
Wasserspiegellage im Ringraum der
Brunnen und zur Überwachung des Zuflusswiderstandes
(Delta-H-Wert) dar.
Um Letzteren zu ermitteln, empfiehlt
sich der Einsatz jeweils zweier Peilrohre
pro Brunnenschacht. Eines sollte mit
Rohrschellen direkt an der Steigleitung
befestigt, ein zweites in die Ringraumverfüllung
eingebracht werden. Eine
74 Jahresmagazin 12/ 2011

Abb. 5 Links verockertes, rechts neues Saugsieb
weitere bewährte Technologie zur Brunnenüberwachung
sind sogenannte
Druckaufnehmer. Diese können individuell
für das Brunnensystem konfiguriert
werden und z. B. den Ruhe- sowie
den Betriebswasserspiegel erfassen
und somit auch als Trockenlaufschutz
der Pumpe fungieren. Die so erfassten
Daten lassen sich mittels Datenlogger
speichern, um Langzeitbeobachtungen
zu ermöglichen. Zeigen entsprechende
Überwachungssysteme Veränderungen
an und kommt es zu Abweichungen bei
den Förderraten der Pumpe, ist dies ein
deutlicher Indikator dafür, dass die
Brunnenanlage nicht optimal arbeitet
und gegebenenfalls eine Regenerierungsmaßnahme
erforderlich ist.
Zusammenhänge von Filterarten
und Verockerung
Einen grundlegenden Einfluss auf die
Anfälligkeit von Brunnenanlagen für
An- und Ablagerungen hat die Wahl des
Filterkieses. Üblicherweise werden zur
Ringraumverfüllung Quarzsande und
Kiese gemäß DIN 4924 verwendet. Je
nach Qualität des Filterkieses kann dieser
einen mehr oder weniger großen Anteil
von Unterkorn aufweisen. Dabei handelt
es sich um Partikel, die kleiner als die
gewünschte Körnung des Filterkieses
sind. Diese werden strömungsbedingt
in Richtung Brunnenverrohrung gespült,
wodurch die Filterschlitze zuset -
zen (mechanische Kolmation). Die
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Brunnenbau
Durchlässigkeit der Filterstrecke wird
dadurch negativ beeinträchtigt, die veränderten
Strömungsverhältnisse führen
zu einer schnelleren Verockerung der
Filter strecke.
Eine optimale und gleichbleibende Körnung
lässt sich demgegenüber mit Glaskugeln
erzielen, weshalb sich deren Einsatz
in der Praxis immer mehr durchsetzt.
Durch Glaskugeln erreicht man
einen gleichmäßigen Porenzwischenraum
mit glatten Oberflächen. Da es
hier keine Verstopfung der Wasserwege
durch Unterkorn gibt, weist die Filterstrecke
über einen längeren Zeitraum
hinweg eine geringere Anfälligkeit für
Verockerungen auf (Abb. 3). Die statische
Förderhöhe bleibt länger konstant,
die Pumpe kann prinzipiell längere Zeit
im Bestpunkt arbeiten. Damit ist eine
komplizierte und aufwendige Brunnenregenerierung
in den bis zu 300 m tiefen
Anlagen seltener erforderlich, was eine
deutliche Kosteneinsparung zur Folge
hat. Erspart man sich durch den Einsatz
von Glaskugeln im Laufe eines Brunnenlebens
eine Regenerierung, haben
sich in der Regel die Mehrkosten für
Glaskugeln amortisiert.
Wirkungsgradverluste
durch Verockerung
Die besseren hydraulischen Eigenschaften
der Glaskugelschüttungen führen
jedoch auch dazu, dass das im Wasser
gelöste Manganoxid leichter zur
Pumpe gelangt und sich dort vermehrt
ablagert. Besonders Laufräder und Leitgehäuse
sind davon betroffen. So treten
hydraulische Leistungseinbußen durch
Fehl anströmung auf und das Förder -
volumen verringert sich. In Abbildung
4 sind die dadurch auftretenden
Kavita tionserscheinungen deutlich zu
sehen. Auch das Zusetzen des Saug -
siebes kann dazu beitragen, dass nicht
mehr ausreichend Wasser in die Pumpe
fließt (Abb. 5). Die möglichen Folgen:
Kavitationserscheinungen, unruhiger
Lauf der Maschine, Verlassen des guten
Betriebspunktes, höhere Belastungen
auf Dichtungen und Lager und letzt -
lich deutlich kürzere Standzeit des
Aggregats.
Aufgrund des verschlechterten Pumpenwirkungsgrades
nimmt der spezifische
Stromverbrauch deutlich zu. Die
aufgenommene Leistung des Motors
muss neben der im Laufrad an die
Flüssigkeit übertragene Energie, der so -
genannten Schaufelleistung, die Leistungsverluste
kompensieren, die durch
Flüssigkeitsreibung an den äußeren
Ober flächen des Laufrades entstehen.
Es ist wichtig, die Strömungsverhältnisse
in der Pumpe zu verstehen, damit vom
geförderten Volumenstrom, der ersten
Stufe, ein optimaler Zustrom in die weiteren
Stufen gewährleistet ist. Hier gilt
es auf den Spalt zwischen Laufrad und
Spaltring zu achten (Abb. 6), aber auch
darauf, dass die Pumpen nicht im Teillast-
oder Überlastbereich arbeiten, dass
dadurch entstehende Rezirkulationsströmungen
den Volumenstrom beeinflussen,
was zu Druckimpulsen im Laufrad
führt.
Abb. 6 Rezirkulationsströmung
Beschichtung als Schutz
für Pumpen
Eine wirtschaftliche Maßnahme gegen
die Verockerung kann die Beschichtung
der Pumpe sein. Moderne Beschichtungen
sind nicht nur zur Ertüchtigung bereits
beschädigter Pumpen geeignet, sondern
dienen auch dem präventiven
Schutz der Aggregate. Die Beschichtung
„Ceram“ beispielsweise bietet einen wirkungsvollen
Schutz vor korrosiven oder
abrasiven Einflüssen der zu fördernden
Medien. Pumpengehäuse sowie Laufräder,
die mit dem Zwei-Komponenten-Korrosionsschutz
mit Aluminiumoxidanteilen
beschichtet sind, weisen
eine erheblich verlängerte Standzeit auf.
Durch ihre hohe Oberflächenspannung
ist die Beschichtung deutlich glatter als
die Oberfläche von Neubauteilen. Damit
sind beschichtete Pumpen auch weniger
anfällig für Ablagerungen von Eisenmanganoxid.
Das Ergebnis sind verringerte
Strömungswiderstände und -verluste,
der Wirkungsgrad der Pumpe
steigt im Vergleich zu einem unbeschichteten
Aggregat. Über den gesamten Lebenszyklus
ergibt sich hieraus zusätzlich
eine erheblich verbesserte Gesamtwirtschaftlichkeit.
Durch ihre besonderen
Eigenschaften trägt diese Beschichtung
sogar dazu bei, den Pumpenwirkungsgrad
neuer Aggregate zu verbessern. In
einer Versuchsreihe des Herstellers konnten
durch Messungen vor und nach der
Applikation Wirkungsgradsteigerungen
von rund zwei Prozent pro Pumpe festgestellt
werden. Die Kosten für die Beschichtung
amortisieren sich daher meist
binnen kürzester Zeit. Möglich ist die
Anwendung des Beschichtungsverfahrens
bei allen Pumpen ab acht Zoll. In
der Variante „Ceram CT“ erfüllt die Beschichtung
die Anforderungen der
„KTW-Leitlinie“ des Umweltbundesamtes
und eignet sich daher ideal für
den Einsatz im Trinkwasserbereich.
Im Ausland sind bereits Teflonbeschichtungen
im Einsatz, welche bezüglich
Absetzen von Ablagerungen noch effektiver
sind. In Deutschland sind diese
Beschichtungen aber nicht KTW-zu -
gelassen, sondern nur für den Lebensmittelbereich.
Teflonbeschichtung wird
im Abwasserbereich als Innenbeschichtung
bei Pumpen, z. b. in MAP-Prozessen,
seit ca. fünf Jahren erfolgreich eingesetzt.
Steigleitung im Brunnen und
erdverlegte Rohrleitungen
Neben der Pumpe ist die Steigleitung
zu beachten und die anschließende Erdverlegung.
Neue Steigleitungen werden
heute sehr oft als ZSM-Leitungen ausgeführt
(zugfeste Steckmuffenverbindung).
Kommen Steigleitungen mit
Flanschverbindungen zum Einsatz, wer-
76 Jahresmagazin 12/ 2011

Neue Steigleitung Verockerte Steigleitung Alte Erdrohrverlegung
Abb. 7 Steigleitung und Erdrohrverlegung
den die Flansche sehr oft ausgefräst, um
die Kabel bei kleinen Brunnen eng an
der Steigleitung befestigen zu können.
Aber auch in diesen Leitungen kommt
es zum Absetzen von Verockerungen,
welche schnell eine 100er-Leitung zu
einer 80er-Leitung verkleinern können
(Abb. 7). Die dadurch veränderten
hydraulischen Verhältnisse lassen die
dynamische Kennlinie auch dynamischer
werden und der Schnittpunkt der
Anlagenkennlinie mit dem Schnittpunkt
der Q-H-Linie wandert nach
links. Die Pumpen verlassen den Bestpunkt.
In vielen Anlagen ist dies über
vorhandene Frequenzumformer teilweise
zu kompensieren, auf den Betrieb
mit Frequenzumformer wird in diesem
Beitrag nicht näher eingegangen.
Sorgfältige Auslegung reduziert
Folgekosten
Ein Faktor, der hinsichtlich der Effizienz
von Brunnenanlagen nicht zu unterschätzen
ist, ist die richtige Auslegung
der Pumpentechnik beim Neubau des
Brunnens oder auch beim Austausch
des Pumpenbestandes. Hier liegt es zunächst
im Interesse der Betreiber, dass
die eingeplanten Pumpen nicht zu groß
dimensioniert werden. Wo dies in der
Praxis der Fall ist, arbeiten die Pumpen
nicht im optimalen Betriebspunkt
und verbrauchen damit unnötig viel
Energie.
Eine sorgfältige Auslegung ist in der
Regel unkompliziert. Mithilfe von Pumpenauswahlprogrammen
lassen sich die
richtig dimensionierten Pumpen anhand
der Betriebsparameter der Brunnenanlage
schnell ermitteln. Hier besteht
darüber hinaus auch die Möglichkeit
zur Durchführung einer Amortisationsrechnung
nach betriebswirtschaftlichen
Maßstäben. Für die Betreiber bestehender
Wassergewinnungsanlagen ist es zudem
empfehlenswert, den Pumpenbestand
präventiv daraufhin zu kontrollieren,
ob die eingesetzten Pumpen
wirtschaftlich arbeiten. Ist dies nicht der
Fall, kann sogar ein vorfristiger Austausch
des Pumpenbestandes eine sinnvolle
Investition sein.
Berechnungsbeispiel einer
durchgeführten Optimierung
Aggregatsdaten:
Pumpe: K 126-2 (2 stufige Pumpe)
Unterwassermotor: NU 801T-260
(Motor mit reiner Trinkwasserfüllung)
Q: 56 l/s
H: 67 m
Eta Pumpe: 78,3 %
P 2 : 47,5 kW
P 1 : 55 kW
Eta Gesamt: 68 %
Laufzeit: 20 h/Tag
Zeitraum: 10 Jahre
Preis pro kWh: 15 ct
Es wurde eine Regenerierung der gesamten
Anlage durchgeführt. Zum Einsatz
gebracht wurde eine neue Pumpe
mit Ceram CT-Beschichtung und mit
einem größer ausgelegten Kabelquerschnitt
(Kabellänge 95 m, Mehrpreis
580 Euro für das Kabel). Die Energieeinsparung
durch das größer ausgelegte
Kabel beträgt 735 Euro/Jahr, das Kabel
hatte sich also bereits im ersten Jahr
amortisiert. Die aufgebrachte Ceram
Jahresmagazin 12/ 2011 77

Brunnenbau
1.000.000
900.000
800.000
700.000
894.620 €
Einsparung
296.750 €
Einsparung
315.360 €
Kosten in €
600.000
500.000
400.000
597.870 €
579.260 €
300.000
200.000
100.000
Abb. 8 Verlauf
der Energiekosten
im Laufe
von zehn Jahren
0
16.700 €
Neupreis
Aggregat
Energiekosten bei
eta Gesamt 45 %
Energiekosten bei
eta Gesamt 68 %
6.770 €
Energiekosten
Kabel
Energiekosten mit
Beschichtung eta
Gesamt 69,5 %
CT-Beschichtung kostete 850 Euro und
bringt eine jährliche Einsparung von
1.860 Euro; somit erfolgte die Amortisation
in unter sechs Monaten. Die Pumpe
selbst hatte einen Preis von 16.700
Euro, die Gesamtkosten der kompletten
Überarbeitung lagen bei ca. 65.000 Euro.
Die theoretische Einsparung beläuft sich
auf 315.360 Euro, ausgelegt auf zehn
Jahre. Von diesem Betrag sind die entstanden
Überarbeitungskosten und
Neuanschaffungen abzuziehen. Es ist
zudem zu beachten, dass es sich um einen
rein theoretischen Wert handelt, da
sich die Gesamtanlage im Laufe der Zeit
wieder verschlechtert und die Pumpen
wieder aus ihren Bestpunkten heraus
fahren. Dass aber unter dem Strich ein
großes Plus übrig bleibt, ist hier ersichtlich
und eine Überarbeitung der Anlage
war dringend notwendig (Abb. 8).
Entscheidungsgrundlage
Lebenszykluskosten-Analyse
Im Vergleich zu den Anschaffungskosten,
die einen verhältnismäßig geringen
Anteil an den sogenannten Lebenszykluskosten
(Life-Cycle-Costs oder LCC)
einer Pumpe ausmachen – im Trinkwasserbereich
beispielsweise im Durchschnitt
lediglich 5 % –, schlagen die
Energiekosten mit 84 % und die Instandhaltungskosten
mit 10 % deutlich
stärker zu Buche. Betreibt man also
falsch dimensionierte, beschädigte oder
schlecht laufende Pumpen weiter, können
sich die Mehrkosten binnen kürzester
Zeit auf ein nicht zu tolerierendes
Maß summieren.
Das in den USA entwickelte LCC-Verfahren
wurde vom Herstellerverband
Europump und dem herstellerübergreifenden
Hydraulic Institute für die Berechnung
und Auslegung von Pumpen
und Pumpensystemen nutzbar gemacht.
Es kann sowohl bei Neuanlagen als auch
zur Optimierung von Bestandsanlagen
eingesetzt werden. Bezogen auf den Lebenszyklus
einer Pumpe werden dabei
verschiedene Kostenblöcke ermittelt.
Bei Pumpen für die Wasserversorgung
sollte eine LCC-orientierte Planung
besonders auf die Verringerung der Leistungsaufnahme
und auf die Verlängerung
der Pumpenlebensdauer aus ge -
richtet sein, da hier die größten Einsparpotenziale
bestehen. So rechnet sich der
etwas größere Planungsaufwand, indem
über den gesamten Lebenszyklus ein
kostengünstiger und somit besonders
wirtschaftlicher Betrieb der Anlage erreicht
wird.
Fazit
Brunnen zählen zum wichtigsten Anlagevermögen
von Unternehmen aus dem
Bereich der Wasserversorgung. Für die
Betreiber von Wassergewinnungsanlagen
ist es äußerst wichtig, dass die Ergiebigkeit
der Anlage und die Wirtschaftlichkeit
der Anlagentechnik möglichst
lange erhalten bleiben. Bei Neubau und
Betrieb eines Brunnens gilt es daher immer,
das Gesamtsystem im Blick zu haben.
Einzelne Maßnahmen im Rahmen
von Beschaffung oder Regenerierung
können sich – ohne die Zusammenhänge
aller Anlagenkomponenten zu überblicken
– im schlechtesten Fall als Fehlinvestition
erweisen. Von der Filterstrecke
über die Diagnosetechnik bis hin zu
den Pumpen und ihrer Regelung sollten
im Idealfall alle Anlagenkomponenten
optimal auf den Einsatzbereich abgestimmt
sein. Ein erhöhter Planungsaufwand
rechnet sich daher fast immer.
Nicht geringe Investitionskosten, sondern
die Betrachtung der Gesamtkosten
über die Lebensdauer der Anlagentechnik,
die Lebenszykluskosten (LCC), sollten
die Basis für Entscheidungen bei
Neubau und Erneuerung sein.
Bildquelle: WILO SE
Autor:
Mario Hübner
WILO SE
Nortkirchenstr. 100
44263 Dortmund
Tel.: 0231 4102-0
Fax: 0231 4102-7575
E-Mail: wilo@wilo.com
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