Energieverbrauch um 32 % gesenkt
Bild 02: Die hocheffizienten IE5-Synchronreluktanzmotoren der Eluat-Kompressoren
bieten aus Sicht der Betreiber wichtige Vorteile (Quelle: ABB)
Die Enthärtung des Rohwassers geschieht in der Carix-Anlage mittels Ionenaustauschverfahren. Sind die Ionenaustauscher gesättigt, durchlaufen sie einen Reinigungsprozess mit Kohlensäure. Ungenutzte gasförmige Kohlensäure wird im Rückgewinnungsprozess verdichtet und in den CO2- Tank zurückgeführt. Seit dem Jahr 2016 übernehmen dies Eluat-Kompressoren, die durch IE5-Synchronreluktanzmotoren von ABB [2] angetrieben werden (Bild 2). Die 55 kW starken Motoren regeln ABB Industrial Drives ACS880-01.
Jochen Rausch, bei dem Zweckverband für die Planung der Elektrotechnik und für das Energiemanagement verantwortlich, erklärt: „Wir haben relativ viele Maschinen im Einsatz, deshalb ist Strom für uns ein bedeutender Produktionsfaktor. Die ASG hat im Jahr 2012 ein nach DIN EN ISO 50001 zertifiziertes Energiemanagementsystem eingeführt. So konnten wir den Jahresverbrauch von 10 Mio. kWh im Jahr 2013 auf inzwischen 6,8 Mio. kWh reduzieren. Die ABB-Antriebspakete sind ein Baustein in unserem Bemühen, den Energieverbrauch weiter zu senken.“
Hoher Wirkungsgrad und geringe Abwärme
Die Wasserenthärtung in der Carix-Anlage ist zweistraßig aufgebaut, mit je einem Eluat-Kompressor pro Straße. Aus Redundanzgründen gibt es noch einen dritten Kompressor, der im Bedarfsfall die beiden Straßen bedienen kann. Die Kompressoren laufen in der Summe circa 15 h bis 18 h pro Tag, unterteilt in Abschnitte von jeweils 4 h bis 5 h. Ist der Reinigungsprozess abgearbeitet, gehen die Kompressoren in Wartestellung, bis wieder ein Ionenaustauscher gereinigt werden muss.
ASG gehört zu den frühen Anwendern der Synchronreluktanzmotoren von ABB. J. Rausch stellt den Antriebspaketen nach vier Jahren Laufzeit ein gutes Zeugnis aus: „Die Motoren und Frequenzumrichter harmonieren sehr gut. Trotz der häufigen An- und Abfahrphasen gab es bei den Motoren noch keine Lagerprobleme oder Ausfälle.“
Neben dem Super-Premium-Wirkungsgrad ist ihm die geringe Abwärme der Motoren wichtig, wodurch man im Maschinenraum keine Kühlanlage mehr benötigt. Da aufgrund der Rotorgeometrie in einem Synchronreluktanzmotor keine Rotorströme auftreten, entfallen die Rotorverluste komplett, die bei einem Asynchronmotor bis zu 40 % des Gesamtverlustes ausmachen können. Mit den geringeren Verlusten verbunden ist auch eine geringere Wärmeabgabe des Motors. Bei den alten Motoren sei aufgrund der Abwärme im Sommer die Raumtemperatur sehr hoch gewesen, mit der Folge, dass sich die Kompressoren nur schwer runterkühlen ließen.
Die kompakte Bauform der Motoren ist für J. Rausch ein weiterer Vorteil. Da die Maschinen in der Anlage auf vorgefertigten Untergestellen montiert sind, ist der Konstruktionsaufwand für die Gestelle und Maschinenfundamente geringer. Einen Vergleich mit den Vorgängermotoren hinsichtlich einer Energieeinsparung lässt sich laut J. Rausch kaum ziehen, da die früheren Motoren mehr als doppelt so viel Leistung hatten wie die jetzigen Synchronreluktanzmotoren. Zudem sei die Kompressortechnik eine andere gewesen. Nimmt man herkömmliche Asynchronmotoren im Wasserwerk zum Vergleich, schätzt er die Energieeinsparung durch die IE5-Synchronreluktanzmotoren auf bis zu einem Drittel.
Wichtige Regelungsfunktionen
Da je nach Prozessstand und Reinigungsvorgang der Anfall an Kohlensäure variiert, müssen die Frequenzumrichter ACS880-01 über einen großen Regelbereich verfügen. Von Bedeutung ist außerdem eine reibungslose Sollwert-Regelung, da den Geräten die Sollwerte über das Leitsystem vorgegeben werden. Eine weitere wichtige Funktion der Geräte ist die Drehzahlausblendung, da es in der Carix-Anlage früher Probleme mit Resonanzfrequenzen gab. Diese können die an die Kompressoren angeschlossenen Rohrleitungssysteme stark beanspruchen. Die Funktion Drehzahlausblendung der Frequenzumrichter bietet sich für Anwendungen an, bei denen bestimmte Motordrehzahlen oder Drehzahlbereiche wegen mechanischer Schwingungsprobleme vermieden werden müssen. Sie verhindert, dass der Sollwert für längere Zeit in einem kritischen Drehzahlbereich pendelt.
An den Frequenzumrichtern von ABB stellt J. Rausch die hohe Bedienerfreundlichkeit heraus: „Der Servicemonteur kann schnell über den USB-Anschluss die Frequenzumrichter auslesen. Positiv finde ich auch das mehrsprachige Display, das leicht verständlich ist. Es ist zudem abnehmbar und kann im Bedarfsfall einfach ausgetauscht werden.“ (no)
Literatur
- Zweckverband Ammertal-Schönbuchgruppe, Holzgerlingen: www.asg-wasser.de
- ABB Automation Products GmbH, Ladenburg.