Schraubengebläse für die Abwasseraufbereitung

Energieeffiziente Abwasseraufbereitung wird immer wichtiger. Die Kläranlage in Lüneburg wollte darüber hinaus auch eine Lösung, die bei Wetterschwankungen stabil Luft erzeugt und die sich elegant steuern lässt. Ein Schraubengebläse von Kaeser Kompressoren brachte neben einer deutlichen Energiekosteneinsparung die gewünschten Ergebnisse.

Die Kläranlage der niedersächsischen Hansestadt Lüneburg ist für eine Größe von rund 325.000 Einwohnerwerten ausgelegt. Sie hat mehrere Klärbecken und verteilt die für die biologische Abwasseraufbereitung erforderliche Luft mittels Blendenregulierschieber auf die bis zu 7 m tiefen Becken.

Bisher waren dort vier klassische Turboverdichter mit je 200 kW für die Drucklufterzeugung der Belebung installiert. Der Betreiber suchte allerdings nach einer Lösung, die Lufterzeugung direkter, dynamischer und breitbandiger steuern zu können und unabhängig von extremen Wetterlagen einen konstanteren Lufteintrag zu erzielen.
Da sowohl der von den Verdichtern erzeugte Luftmassenstrom als auch die Leistungsaufnahme messtechnisch erfasst und dokumentiert werden, war der Effekt des neu installierten Schraubengebläses schon nach kurzer Zeit deutlich erkennbar.

In der Kläranlage in Lüneburg wurde das Schraubengebläse im einjährigen Versuchsbetrieb einem maximalen Nutzungstest unterzogen. Da die übergeordnete Leittechnik auf die Ansteuerung der Turboverdichter mit Leitschaufelverstellung angepasst war, bedurfte es einer Adaption der Software, um das Schraubengebläse per Drehzahlvorgabe anzusteuern. Das Gebläse kommuniziert mit der Leittechnik über Profibus DP; optional stünden auch Modbus TCP / RTU, Profinet IO, DeviceNet, EtherNet/IP oder die klassischen Verdrahtung zur Verfügung, wie auch die Möglichkeit der Druckregelung oder eben wie im Fall Lüneburg, der Drehzahlsteuerung. Erreicht das Gebläse bestimmte Drehzahlgrenzen, wird entweder ein Turbo hinzu geschaltet oder abgeschaltet, um ineffiziente Überlappungen zu vermeiden.

Dank einstellbarer Rampenzeiten verursacht das Auf- und Abtouren des Schraubengebläses auch keine den Turbos abträglichen Druckspitzen. Ein direkter Leistungsvergleich ergibt sich durch die Tatsache, dass das Gebläse exakt den bisherigen Betrieb eines Turbos mit 4000 - 9000 m³/h ersetzt, nahezu 24 Stunden im Einsatz davon 12 Stunden im Alleinbetrieb.

Belüftungsbecken der Kläranlage in Lüneburg.

Vorrang vor möglichen Energieeinsparungen hatte zunächst die Herausforderung den Lufteintrag genauer und konstanter zu gestalten. Dank des wesentlich dynamischeren Regelverhaltens und der Tatsache, dass bei Verdrängerverdichtern der generierte Volumenstrom wesentlich weniger stark mit wechselnden Ansaugdrücken und -temperaturen schwankt, wurde dieses Ziel erreicht.

Selbst bei Extremwetterlagen konnten dem Elektromeister zufolge die gewünschten Prozesswerte nun genau gehalten werden. Auch der deutlich geringere Einfluss von Druckschwankungen auf das Regelverhalten der Maschine machte sich nach kurzer Zeit positiv bemerkbar, was auch die Ansteuerung vereinfachte. Neben der Verbesserung der Prozessführung konnte dank laufender Luftmassestrom- und Leistungsmessung darüber hinaus eine deutliche Energieeinsparung bilanziert werden.

Das im Verbund mit den Turbos laufende Schraubengebläse machte sich energetisch bei der Gesamtleistungsaufnahme dadurch bemerkbar, dass im Jahr rund 250.000 kWh eingespart werden können, was je nach Jahresgesamtbedarf in etwa 10 bis 15 Prozent entspricht. Dies deckt sich mit den im Vorfeld prognostizierten Energieeinsparungen recht genau, denn dank der Angabe des nutzbaren Volumenstroms und Gesamtleistungsaufnahme des Schraubengebläses innerhalb der engen Toleranzen der ISO 1217 Annex E sind diese messtechnisch belastbar.

Schraubengebläse von Kaeser Kompressoren mit einem maximalem Volumenstrom von 160 m³/min und maximaler Druckdifferenz von 1100 mbar.

Ob nun Schraubengebläse oder Turboverdichter oder beides in Kombination die beste Lösung sind, lässt sich anhand der Häufigkeitsverteilung des Luftbedarfs entscheiden (d.h. die zeitliche Verteilung des Volumenstroms zwischen minimalem und maximalem Bedarf). Ebenso relevant ist der reale Betriebsdruck, welcher insbesondere beim Turbo großen Einfluss auf dessen Regelbereich und Abdeckung des Luftbedarfs ausübt. 

Es ist sinnvoll sich bei der Lösungsfindung für ein Stationskonzept nicht im Vorfeld auf einzelne Maschinen oder Technologien festzulegen, sondern offen heran zu gehen. Priorität im Vorfeld hat die Untersuchung des Luftbedarfsprofils und des realen Bedarfsdrucks. Es geht darum, den Betrieb des späteren Maschinenverbunds schließlich als Ganzes zu betrachten. Kaeser Kompressoren kennt die Vorzüge beider Technologien, die der Verdränger- und dynamischen Verdichter, und bietet immer eine individuell angepasste Lösung für den Kunden an. 

Die Kläranlage Lüneburg hat durch ihre Offenheit in Bezug auf Technologie genau ins Schwarze getroffen und deckt den zeitlich am häufigsten gefahrenen Luftbedarf effizient und gut regelbar ab.

Hier geht es zum Produkt:

• Schraubengebläse HBS