Energie gewinnen mit dem Umrichter

Energie gewinnen mit dem Umrichter

Der ZV Renninger WV-Gruppe versorgt die Städte Renningen und Rutesheim mit Wasser. Im Hochbehälter Mönchsloh wird seit Mitte 2016 ein rückspeisefähiger ABB-Frequenzumrichter ACS800-11 in einer Turbinenapplikation zur Energiegewinnung für die interne Energieversorgung von Pumpen verwendet. Neun ABB Standard Drives ACS550-01 werden dort des Weiteren für die kontinuierliche Einstellung der Wassermengen eingesetzt. Realisiert hat die Lösung die SAB GmbH Steuerungs- und Anlagenbau.

Der Zweckverband Renninger Wasserversorgungsgruppe (ZV Renninger WV-Gruppe), ein Zusammenschluss der nahe Stuttgart gelegenen Städte Renningen und Rutesheim, gibt an die beiden Verbandsgemeinden jährlich rund 1,3 Mio. m³ Wasser ab. Die Trinkwasserversorgung erfolgt zu 60 % durch eigene Brunnen sowie zu 40 % durch Fremdwasser des ZV Bodenseewasserversorgung (BWV).

Aufgrund des prognostizierten Bevölkerungswachstums und der industriellen Erschließungsmaßnahmen erhöht sich für den Versorgungsbereich des ZV Renninger WV-Gruppe bis zum Jahr 2025 der Wasserbedarf um über 35 % des bisherigen Bedarfs. Des Weiteren besteht bei der Eigenwassernutzung Handlungsbedarf hinsichtlich der Aufbereitungstechnik, damit die Trinkwasserqualität auch den künftigen Anforderungen nach der Trinkwasserverordnung entspricht. Um die künftige Wasserversorgung zu sichern, wurden verschiedene Maßnahmen durchgeführt, die eine strukturelle Veränderung der Wasserversorgung und eine Verbesserung der Wasserqualität bewirken.

Eine wichtige Rolle in der Trinkwasserversorgung spielt der Hochbehälter Mönchsloh, der heute als zentraler Hochbehälter zur Einspeisung ins Versorgungsnetz des ZV Renninger WV-Gruppe dient. Der Hochbehälter Mönchsloh wurde dafür technisch und baulich erweitert, unter anderem um eine dritte Wasserkammer, die seine Kapazität auf 3 350 m³ erhöht.

Zehn ABB-Umrichter für den Hochbehälter

Im Rahmen des Modernisierungs- und Erweiterungsprojekts wurden insgesamt zehn ABB-Niederspannungsfrequenzumrichter in den Hochbehälter eingebaut. Die SAB GmbH Steuerungs- und Anlagenbau projektierte und montierte die Geräte. Die Firma mit Sitz in Nufringen (Baden-Württemberg) ist im Bereich Schalt- und industrielle Elektroanlagen tätig. SAB fertigt jährlich über 1.500 Niederspannungs- und Steuerschränke. Eine weitere Kompetenz liegt im Umfeld der kommunalen Wasser- und Abwasserversorger, für die SAB Anlagen von der Planung bis zur kompletten Montage, Software sowie SPS- und PLS-Technik liefert.

„Als produktunabhängiger Systemlieferant berücksichtigt SAB nur namhafte Hersteller. Im Bereich Frequenzumrichter haben wir in der Vergangenheit schon in diversen Projekten mit ABB zusammengearbeitet. Ein herausragendes Projekt war hier die Montage von drei 320-Kilowatt-Maschinen aus Pumpe und Generator bei der damaligen EnBW Stuttgart“, bemerkt SAB-Projektleiter Axel Kruse.

„Als produktunabhängiger Systemlieferant berücksichtigt SAB nur namhafte Hersteller. Als produktunabhängiger Systemlieferant berücksichtigt SAB nur namhafte Hersteller. Im Bereich Frequenzumrichter haben wir in der Vergangenheit schon in diversen Projekten mit ABB zusammengearbeitet.“

SAB-Projektleiter Axel Kruse

Ein rückspeisefähiger ABB Industrial Drive ACS800-11 mit einer Nennleistung von 37 kW dient im Hochbehälter Mönchsloh der Energierückgewinnung des Eingangsdrucks der BWV-Zuleitung. In der Einspeiseleitung der Bodenseewasserversorgung ist eine Turbine installiert, die den Vordruck der Bodenseewasserversorgung von circa 13 bar entspannt. Täglich erzeugt der Wasserversorger mit dem ACS800-11 rund 200 kWh elektrische Energie, die intern zur Energieversorgung von Pumpen verwendet wird.

Der rückspeisefähige Frequenzumrichter für die Wandmontage ist eine komplett ausgestattete Einheit mit Schutzart IP21. Das kompakte Wandgerät ist mit einer aktiven Einspeiseeinheit ausgestattet. Damit ist ein voller Energiefluss sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb möglich. Rückspeisefähige Frequenzumrichter wie der ACS800-11 besitzen eine aktive, selbstgeführte Einspeiseeinheit anstatt eines passiven Diodengleichrichters wie in konventionellen Frequenzumrichtern. Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter bieten ein signifikantes Energieeinsparungspotenzial gegenüber anderen Bremsmethoden wie zum Beispiel mechanischem Bremsen und Widerstandsbremsung, da die Bremsenergie in das Netz zurückgespeist wird.

Turbinen mit rückspeisefähigen Niederspannungsfrequenzumrichtern bieten erheblich bessere Möglichkeiten der Energieeinsparung als konventionelle Druckreduzierarmaturen, indem sie Energie aus dem Prozess zurückgewinnen. Externe Bremswiderstände sind nicht erforderlich. Das hat eine einfachere Installation und bedeutend weniger Abwärme zur Folge. Dank ihres sehr guten Netz-Oberschwingungsverhaltens und des einstellbaren Leistungsfaktors sind die rückspeisefähigen Frequenzumrichter auch eine günstige Alternative zur Dämpfung von Oberschwingungen und um Blindleistung zu kompensieren.

Zielgerechte Trinkwasseraufbereitung

Im Hochbehälter Mönchsloh kommen außerdem neun ABB Standard Drive ACS550-01 mit Leistungen zwischen 4 kW und 30 kW in der Wasseraufbereitung und -verteilung zum Einsatz, die Motoren verschiedener Pumpen sowie eines Rührwerks regeln. Alle Geräte sind mit Profibus DP ausgestattet.

Benutzerfreundlichkeit ist ein wichtiges Merkmal der ABB Standard Drives. Die Geräte wurden speziell für Anwender entwickelt, die Wert auf eine schnelle und einfache Installation legen. Die Komfort-Steuertafel des ACS550-01 ähnelt in Aussehen und Bedienung einem Mobiltelefon. Sie besitzt zwei Tasten, deren Funktion sich je nach Status der Steuertafel ändert. Mit ihrer Hilfe kann der Antrieb leicht in Betrieb genommen, schnell konfiguriert und parametriert werden. Alle Geräte sind serienmäßig mit DC-Drosseln ausgerüstet, die die vom Wechselrichter erzeugten Oberschwingungen im Teillastbereich um bis zu 25 % reduzieren.

Die ACS550-01 zeichnen im Hochbehälter Mönchsloh für die kontinuierliche Einstellung der Wassermengen verantwortlich. Um die Aufbereitung des Trinkwassers zielgerecht ausführen zu können, müssen diverse Parameter bis auf eine Nachkommastelle geregelt werden. „ABB hat für das Projekt außerdem noch 20 induktive Durchflussmessgeräte aus der FlowMaster-Serie geliefert“, ergänzt Axel Kruse.

Für SAB haben die ABB-Frequenzumrichter den Vorteil, alle Geräte – auch die rückspeisefähigen – aus einer Hand zu bekommen. Zudem kannte die Firma die Geräte schon von anderen Anlagen. Der ACS800-11 hat für die Energieerzeugung weiterhin den Vorteil, dass er entgegen der Ausschreibung alle erforderlichen Komponenten in einem Gehäuse hat. Sowohl der Endkunde als auch das Planungsbüro haben dies akzeptiert. Der Typ ACS800-11 wird inzwischen in mehreren Anlagen mit Fernwasserversorgung zur Energierückgewinnung eingesetzt.

Close