KA-Betriebs-Info Folge 3/2012 - KAN

Fachbeiträge
Elektronische Vorschaltgeräte
verringern den Energieverbrauch
Der Oxidationsgraben des Lehr- und Forschungsklärwerks
(LFKW) der Universität Stuttgart ist eine separate Kläranlage
mit einem Reaktorvolumen von etwa 114 m³ und einer Nachklärung
mit einem Volumen von 24 m³. Im Oxidationsgraben
werden täglich rund 100 m³ Abwasser gereinigt. Die Sauerstoffzufuhr
erfolgt als Oberflächenbelüftung über einen Mammutrotor
der Fa. Passavant. Die Belüftung wird intermittierend
betrieben. In den nicht belüfteten Phasen erfolgt die Umwälzung
über ein Rührwerk. Die Beschickung der Nachklärung
und die Schlammrückführung werden mithilfe eines Schneckenhebewerkes
durchgeführt. Während des gesamten betrachteten
Zeitraums wurden die Beschickung und die Betriebsweise
nicht verändert.
Abbildung 1 zeigt den Oxidationsgraben. In der Bildmitte
sind die Nachklärbecken mit der Beschickungsschnecke zu sehen,
auf der rechten Seite des Umlaufbeckens ist das Brückenbauwerk
des Mammutrotors erkennbar. Der Steuerschrank für
die Aggregate ist unter dem Becken angebracht. Für den Mammutrotor
und das Rührwerk sind getrennte Energie- und Betriebsstundenzähler
installiert.
Da der Mammutrotor überproportional viel Energie verbraucht,
wurde schon seit längerem überlegt, wie diese Reinigungsstufe
energetisch optimiert werden kann. Eine deutliche
Einsparung konnte bereits durch die intermittierende Betriebsweise
erzielt werden. Eine Verringerung der Drehzahl des Mammutrotors
verringert auch den Energieverbrauch. Dadurch wird
aber der Sauerstoffeintrag wesentlich schlechter. Deshalb suchten
wir nach einem Vorschaltgerät, das in die Energiezuführung eingeschleift
werden kann und den Energieverbrauch verringert.
Abb. 1: Die untersuchte Kläranlage im LFKW
Von der Firma Umwelt – Technik – Marketing (Brake) wurde
dem Lehr- und Forschungsklärwerk ein adaptiver Regler zur
Verfügung gestellt. Dieser Regler führt automatisch eine Lastanalyse
am Motor aus. Zeitnah werden Strom, Spannung und
cos � erfasst. Aus diesen Daten wird die für den Belastungszustand
des Motors angemessene Motorspannung ermittelt. Es
wird das vielfach beschriebene Verfahren der Phasenanschnittssteuerung
angewendet.
Durch die optimale Spannung am Motor erhält dieser immer
gerade so viel Energie, wie im jeweiligen Betriebspunkt erforderlich
ist. Im Anfahr- und Abfahrbetrieb arbeitet der Regler
vergleichbar wie eine Anfahrentlastung. Abbildung 2 zeigt
den monatlichen Energieverbrauch, die Betriebsstunden und
den auf die Betriebsstunden bezogenen spezifischen Verbrauch
Der Energieverbrauch (Stromverbrauch) ist im Januar 2010 mit
ca. 1500 kWh sehr hoch. Ursache dafür ist ein konstanter Betrieb
des Mammutrotors bei großer Drehzahl (Leistung) ohne Belüftungspausen
und unbeeinflusst durch den Regler. Durch den Betrieb
des Mammutrotors mit kleiner Drehzahl des polumschaltbaren
Motors geht der Energieverbrauch deutlich zurück, allerdings
sinkt darauf die Reinigungsleistung deutlich. Die Rückkehr
zur großen Drehzahl bei intermittierender Betriebsweise hatte
aber nicht den ursprünglichen Energieverbrauch zur Folge, da
die Betriebszeit belastungsbedingt zurückging.
Da bei Einsatz des adaptiven Reglers die große Drehzahl
beibehalten wird, ist die gewünschte hohe Reinigungsleistung
weiter gewährleistet. Eine direkte Aussage über die Energieeinsparung
durch den Regler kann jedoch aus der Darstellung der
Energieverbräuche in der Abbildung nicht entnommen werden.
KA Betriebs-Info (43) · Juli 2012
1999