4 minAntriebstechnikVeröffentlicht am 22. Januar 2024

ASG erfüllt mit zertifizierten Frequenz­­um­richtern wichtige Anwendungs­­­regel

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Im Wasserwerk Ammerbuch-Poltringen des Zweckverbands Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG) regeln rückspeisefähige ABB-Frequenzumrichter ACS880-11 zwei neue Turbinenpumpen und speisen überschüssigen Strom ins Netz ein. ABB hat mit dieser Anwendung eine der ersten nach VDE-AR-N 4105 zertifizierten Energieerzeugungsanlagen in der Trinkwasserversorgung in Deutschland realisiert.  

Die Wasserversorgung des südwestlich von Stuttgart gelegenen Zweckverbands Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG) speist sich aus mehreren Quellen. Ein Teil des Wassers stammt von der Bodensee-Wasserversorgung, mehr als die Hälfte wird aber aus eigenen Brunnen im Ammer- und Neckartal gefördert. Wasser aus den ASG-Brunnen in fünf Standorten fließt im Wasserwerk Ammerbuch-Poltringen zusammen. Der dortige Rohwasserbehälter war nach rund 60 Jahren Betriebsdauer sanierungsbedürftig geworden und wurde durch einen Neubau ersetzt, der im Mai 2023 in Betrieb genommen wurde. Das Stuttgarter Planungsbüro RBS Wave hatte den gesamten Neubau geplant und betreut.  

Neue, flexiblere Turbinenpumpen

Mit dem Neubau hat die ASG auch ihre Energiegewinnung verbessert. Für eine optimale Energienutzung wurden zwei bestehende Turbinenpumpen durch neue ersetzt, die in zwei Quellzuläufen installiert sind.

Die beiden neuen Turbinenpumpen gewinnen aus dem einströmenden Wasser etwa 350.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr, rund 80.000 Kilowattstunden mehr als bisher. Diese Neuinstallation ist für die ASG angesichts steigender Energiepreise auch finanziell von Bedeutung, zumal der Wasserversorger den Strom fast vollständig zur Deckung der eigenen Dauerlast verwendet. Je höher die Kosten für zugekauften Strom sind, desto schneller amortisiert sich die Investition.  

„Die alten Turbinenpumpen hatten Asynchronmotoren mit einem festen Betriebspunkt von 60 Litern pro Sekunden und waren dadurch wenig flexibel“, erklärt Jochen Rausch, bei dem Zweckverband für die Planung der Elektrotechnik und für das Energiemanagement verantwortlich. „Die neuen Aggregate sind leistungsstärker, besitzen Synchronmotoren und sind frequenzumrichtergeregelt, um flexibler mit der Zulaufmenge der vorgelagerten Behälter zu sein. Wir können jetzt eine Menge von 55 bis 80 Litern pro Sekunde zulaufen lassen.“ 

Die neuen Turbinenpumpen sind für eine höhere Flexibilität frequenzumrichtergeregelt. (Bild: ASG)

Wichtige Gründe sprechen für den ACS880-11

Er erläutert, warum zwei rückspeisefähige ABB-Frequenzumrichter ACS880-11 die neuen 22 bzw. 37 Kilowatt starken Turbinenpumpen regeln. „Auch wenn wir den selbst erzeugten Strom fast komplett selbst verbrauchen, müssen wir Strom unter Umständen ins öffentliche Netz rückspeisen. Dazu müssen die Frequenzumrichter in der Lage sein.“ ABB hatte mit RBS Wave schon in der Planungsphase zusammengearbeitet und das Planungsbüro bei der Antriebsfrage beraten. 

Der Frequenzumrichter ACS880-11 ist mit einer aktiven, selbstgeführten Einspeiseeinheit ausgestattet. Damit ist ein voller Energiefluss sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb möglich. 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. 

Die ACS880-11 haben für Jochen Rausch neben der Energierückspeisung einen weiteren wichtigen Vorteil gegenüber konventionellen Frequenzumrichtern: Dank ihres sehr guten Netz-Oberschwingungsverhaltens tragen sie auch dazu bei, Oberschwingungen zu dämpfen. Die Geräte sind mit einer aktiven Einspeiseeinheit und einem integrierten Netzfilter ausgestattet, wodurch sie nur sehr geringe Oberschwingungen erzeugen. Aufgrund ihrer Kompaktheit können die Wandgeräte außerdem platzsparend integriert werden.  

Jochen Rausch von der ASG schätzt die Vorteile der rückspeisefähigen ABB-Frequenzumrichter ACS880-11. (Bild: ASG)

Zertifizierung nach VDE 4105

Wesentlich für die Wahl des ACS880-11 war ein weiterer Punkt: Seine Rückspeiseeinheit ist zertifiziert nach der Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2018:11 „Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz“. Die VDE-Anwendungsregel fasst die wesentlichen Gesichtspunkte zusammen, die beim Anschluss und Betrieb von Erzeugungsanlagen an das Niederspannungsnetz des Netzbetreibers zu beachten sind. 

Energieerzeugungsanlagen mit einer maximalen Leistung von unter 135 Kilowatt müssen nach dieser VDE-Anwendungsregel ausgeführt werden. Sie regelt unter anderem die Abschaltbedingungen, wann nicht mehr rückgespeist werden darf und wann die Frequenzumrichter heruntergeregelt werden müssen. „ABB ist einer von wenigen Herstellern, der eine zertifizierte Lösung bietet“, so Jochen Rausch.   

Alle Anforderungen erfüllt

Im Wasserwerk Ammerbuch-Poltringen werden ACS880-11 der Baugröße R6 eingesetzt. Diese Baugröße wurde nach der VDE-AR-N 4105:2018:11 zertifiziert, um den Vorgaben der VDE-Anwendungsregel zu entsprechen. Dies bedeutet, dass die Frequenzumrichter alle erforderlichen Anforderungen erfüllen, um eine normgerechte Integration von Erzeugungsanlagen in Niederspannungsnetze zu gewährleisten. 

Durch den Einsatz der zertifizierten ACS880-11 stellt die ASG sicher, dass die Einspeisung von Energie ins öffentliche Netz gemäß den geltenden Vorschriften und Normen erfolgt. Die Frequenzumrichter erfüllen die erforderlichen Schutz- und Sicherheitsmaßnahmen und gewährleisten einen normgerechten Betrieb der Trinkwasserversorgungsanlage. 

Über die Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG)

Der Zweckverband Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG) versorgt mit einer jährlichen Wasserabgabe von circa 7,1 Millionen Kubikmetern rund 130.000 Menschen in 14 Kommunen mit Trinkwasser. Ihr Wasser bezieht die ASG zu 65 Prozent aus eigenen Brunnen und zu 35 Prozent über den Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung. 

VDE-AR-N 4105:2018:11

Die in der Anwendungsregel VDE-AR-N 4105:2018:11 beschriebenen technischen Mindestanforderungen sind erforderlich, damit die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzbetriebes nach den Vorgaben des Energiewirtschaftsgesetzes auch mit einem weiter wachsenden Anteil an dezentralen Erzeugungsanlagen erhalten bleibt und die in der DIN EN 50160 formulierten Grenzwerte der Spannungsqualität erhalten werden können. Kern der aktuellen Anwendungsregel ist es, dass die Einspeisung von dezentral erzeugtem Regenerativstrom für eine frequenz- und spannungsstabile Netzqualität kontrolliert erfolgen muss.