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antriebstechnik 4/2021

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antriebstechnik 4/2021

ELEKTROMOTOREN ANTRIEBE

ELEKTROMOTOREN ANTRIEBE FÜR KLÄRWERK ENERGIE SPAREN MIT SYNCHRONRELUKTANZMOTOREN Mit neuer Antriebstechnik machen die Betreiber des Zentralklärwerks Mussum der Stadt Bocholt ihre Anlage noch klimaschonender und energieeffizienter. Zu den wesentlichen Einsparfaktoren der neu eingebauten Synchronreluktanzmotoren in Kombination mit neuen Frequenzumrichtern gehört der überzeugende Wirkungsgrad im Teillastbetrieb. Sämtliche im Kanalnetz gesammelten Abwässer aus Haushalten und Betrieben der nordrhein-westfälischen Stadt Bocholt, aber auch ein großer Teil des Regenwassers aus Straßeneinläufen und Dachentwässerungen, werden dem Zentralklärwerk im Ortsteil Mussum zugeleitet. Es befindet sich am westlichen Rand des Industrieparks Bocholt. Mit einer Kombination aus mechanischen, chemischen und biologischen Verfahren werden dort die Abwässer behandelt, um sie dann wieder gereinigt dem Flusslauf Alte Aa zu zuführen. Die moderne Kläranlage ist auf eine Behandlung von 225 000 Einwohnerwerten ausgelegt. Täglich können bis zu 108 000 m 3 Abwasser behandelt werden. Die dabei anfallenden Schlämme werden über Zentrifugen eingedickt und dann zur Ausfaulung in zwei Faulbehälter gepumpt. Das im Faulprozess anfallende Klärgas wird im betriebseigenen Blockheizkraftwerk zur Energieerzeugung genutzt. Das Klärwerk erzeugt im Jahr mittels Biomasse, Photovoltaik und Windenergie rund 6,3 Mio. kWh Strom aus erneuerbaren Energien, verbraucht aber nur 3,3 Mio. kWh. Damit ist die Anlage also ein Überschusseinspeiser. Im Jahr 2020 waren an zwei Anlagen Neuinvestitionen fällig, bei der Flockungsfiltration und dem Rückschlammpumpwerk II. In beiden Anlagen haben sich die Verantwortlichen des Klärwerks für den Einsatz von ABB-Antriebspaketen aus IE5-Synchronreluktanzmotoren und Industrial Drives ACS880-31 entschieden. DIE IDEE „Wir haben uns mit ABB gemeinsam weiterentwickelt. An den heutigen Frequenzumrichtern und Steuerungen schätze ich, dass sie auch aufwärtskompatibel sind. Wir haben ABB als Standard bei der Antriebstechnik festgelegt. Mit der Betreuung durch das Unternehmen sind wir ebenfalls zufrieden.“ TEILLASTBETRIEB MACHT REGELUNGSPROZESSE EFFIZIENT Die insgesamt sieben Antriebspakete beinhalten aufeinander abgestimmte Synchronreluktanzmotoren und Frequenzumrichter. Durch das Konstruktionsprinzip des Syn- Markus Flierdl ist Vertriebsingenieur, Region Nord-West, Motion Deutschland bei ABB Automation Products GmbH in Ratingen Andreas Wehren, Betriebsleiter, Zentralklärwerk Mussum der Stadt Bocholt 44 antriebstechnik 2021/04 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTOREN chronreluktanzmotors wird bei dem Rotor auf Wicklungen oder Magnete verzichtet, er besteht lediglich aus Blechpaketen aus Elektrostahl, die das Rotorpaket bilden. Im Gegensatz zu einem Asynchronmotor fließt im Rotor eines Synchronreluktanzmotors kein Induktionsstrom und somit gibt es auch keine Verluste. Neben der Effizienz schätzt Betriebsleiter Andreas Wehren an den ABB-Synchronreluktanzmotoren den guten Teillast-Wirkungsgrad. „Der Betrieb in Teillast ist wichtig, weil wir in der Kläranlage viele Regelungsprozesse haben, wie etwa für die hydraulische Anpassung oder die Luftmengenregelung. Durch die zunehmenden Trockenperioden fahren wir inzwischen mehr Teillast als Volllast. Früher wurde das noch mit An-Aus geregelt. Heute passen wir den Betrieb mithilfe von Frequenzumrichtern präziser an. Wir haben deshalb inzwischen bei uns mindestens 50 Frequenzumrichter laufen.“ Geregelt werden die neuen Motoren von den Ultra-Low Harmonic Drives ACS880-31. Die kompakten Frequenzumrichter erzeugen nur eine geringe Oberschwingung. Durch das saubere Netz wird die Messtechnik des Klärwerks nicht beeinträchtigt. RÜCKSCHLAMMPUMPWERK II BENÖTIGT WENIGER ANTRIEBSLEISTUNG Vier der neuen ABB-Antriebspakete sind seit Oktober 2020 im Rückschlammpumpwerk II im Einsatz. Bei der Kläranlage gelangt das Abwasser nach einer mechanischen Vorreinigung in die Belebungsbecken. Hier erfolgt durch Mikroorganismen der Abbau der Schmutzstoffe. Die Bakterien schweben dabei als Schlammflocken frei im Wasser und werden mithilfe von Rührwerken oder durch Einblasen von Luft in Schwebe gehalten. Die eingeblasene Luft dient zur notwendigen Sauerstoffversorgung der aeroben Bakterien. Mit Hilfe der maschinellen und energetischen Optimierung des Rückschlammpumpwerks II ist es nun Ziel, den Energieverbrauch der Kläranlage Bocholt weiter zu reduzieren und ihre Energieeffizienz zu verbessern. Statt sechs werden künftig nur noch vier Pumpen mit verbesserter Laufradgeometrie sowie die vier IE5-Synchronreluktanzmotoren mit einer Leistung von 30 kW eingesetzt. Die Förderleistung wird dabei leicht erhöht. Gleichzeitig wird aufgrund des verbesserten Wirkungsgrades der Pumpen weniger Antriebsleistung benötigt. Vier Ultra-Low Harmonic Drive Die effizienten Synchronreluktanzmotoren kommen in der Flockungsfiltration zum Einsatz ACS880-31 regeln die Synchronreluktanzmotoren. Damit kann der Rücklaufschlammförderstrom an die hydraulische Belastung der Kläranlage angepasst werden. Das spart zusätzliche Energie. INVESTITIONEN GEFÖRDERT DURCH DAS BMU Drei weitere ABB-Antriebspakete werden in der Flockungsfiltration eingesetzt. Hier besteht jedes Paket aus einem IE5-Synchronreluktanzmotor mit 55 kW Leistung sowie dem dazugehörigen Frequenzumrichter ACS880-31. Die ABB-Motoren treiben die Pumpen an, die das Abwasser rund 5 m Meter anheben, damit es in der Flockungsfiltration komplett gefiltert werden kann. Im September 2020 wurde das erste Antriebspaket installiert. Die restlichen beiden folgten Anfang dieses Jahres. Die Investition in die neue Antriebstechnik wird durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit gefördert. Mit der Nationalen Klimaschutzinitiative fördert das Bundesumweltministerium Projekte, die einen Beitrag zur Senkung der Treibhausgasemissionen leisten. Fotos: ABB www.abb.com Hochleistungs Elektrozylinder Intelligente Antriebstechnik mit RACOmatic ® Ermöglicht Bewegungsprofile weg- und kraftgesteuert im Maschinen- und Anlagenbau SPANNVORRICHTUNGEN STELLEINRICHTUNGEN HUBEINRICHTUNGEN SCHWENKEINRICHTUNGEN RACO-ELEKTRO-MASCHINEN GmbH raco.de

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