gwf Wasser/Abwasser IT-Branchenlösungen für die Wasserwirtschaft (Vorschau)

Abwasserbehandlung | FACHBERICHTE |
Bild 4. Optimale Steuerstrategie.
In Bild 4 ist die optimale Steuerstrategie für eine Tagesganglinie
des Zulaufes zum HPW Prerow abgebildet
und verdeutlicht den Unterschied zur herkömmlichen
Zweipunktsteuerung (Bild 3).
Während im Fallbeispiel die Pumpe ohne Drehzahlregelung
207 Mal ein- und ausgeschaltet wurde, waren
durch den intelligenten Einsatz eines Frequenzumrichters
nur 91 Schaltvorgänge notwendig. Die optimale
Steuerung garantiert dabei eine Mindestfließgeschwindigkeit
von 0,5 m/s [10] und eine minimale Pumpenstillstandszeit
von zwei Minuten. Zur Vermeidung von zu
langen Aufenthaltszeiten des Abwassers in der Pumpenvorlage
wurde diese regelmäßig entleert. Während ohne
die Verwendung eines Frequenzumrichters mit einem
Energieverbrauch von 285,64 kWh zu rechnen ist, kann
durch den optimalen Einsatz der Drehzahlregelung eine
Einsparung von 19,6 % (Verbrauch: 229,58 kWh) erzielt
werden. Steigt der Anteil kleiner Zulaufwerte, so vergrößert
sich die Einsparung auf über 20 %.
Ein weiterer Vorteil der verminderten Förderströme
liegt in der Vergleichmäßigung des Abflusses. Dieser
Effekt kann durch eine integrale Steuerung mehrerer
Pumpstationen verstärkt werden, ggf. unter Einbeziehung
des KA-Betriebs.
In Abhängigkeit von der Anlagenkennlinie kann die
Energieeinsparung noch deutlich höher ausfallen. Beispielhaft
ist dies für folgende Annahmen in Bild 5 dargestellt:
gleicher Arbeitspunkt,
••
geodätische Förderhöhe 5 m statt 10 m,
••
durch eine größere Leitungslänge und die damit
verbundenen erhöhten Reibungsverluste ist die
Kennlinie des Rohres 2 steiler als die des Rohres 1.
Bei diesem Szenario würde die Energieeinsparung bereits
41,7 % betragen.
In der Praxis ist jedoch das zukünftige Abwasseraufkommen
nicht bekannt und kann nur abgeschätzt werden.
Eine Berechnung der optimalen Steuerstrategie für
einen größeren zukünftigen Zeitraum ist deshalb nicht
möglich. Gegenstand dieses Projektes ist deshalb die
Entwicklung einfacher Algorithmen zur energieoptimalen
Drehzahlregelung. Die neuen Lösungsansätze, welche
mit wenig installierter Messtechnik auskommen,
werden dabei mit der mathematisch berechneten optimalen
Steuerung verglichen.
Bild 5. Alternative Rohrkennlinie.
Mai 2014
gwf-Wasser Abwasser 643