Energie­effizienz für einen nach­haltigen Um­gang mit Wasser und Ab­wasser

Die Wasser- und Abwasserwirtschaft ist im Fluss – wörtlich wie sinnbildlich. Als Eckpfeiler für Gesundheit und Umweltschutz dient sie sowohl dem Menschen als auch den Ökosystemen. Gleichermaßen wächst das Bewusstsein, dass bei der Wasserversorgung und beim Sammeln, Fördern und Aufbereiten von Abwasser ressourcen- und energieeffiziente Prozesse wichtig sind. 

Dass die Erwartungen von Politik, Gesetzgebung und Gesellschaft an die Branche zunehmen, zeigt der aktuelle Entwurf der Europäischen Kommunalabwasserrichtlinie. Zu den wesentlichen Punkten zählen zwei Trends, die auch außerhalb der EU immer größer werden: gesteigerte Energieeffizienz und Energieerzeugung. 

Energieeffizienz in Kläranlagen ist entscheidend, um die Betriebskosten zu senken und die Umweltauswirkungen zu minimieren. Durch den effizienten Einsatz von Energie können Kläranlagen ihre Betriebsabläufe optimieren und den Energieverbrauch reduzieren. So tragen Betreiber nicht nur zur Nachhaltigkeit bei, sondern ermöglichen auch eine verlässliche Abwasserbehandlung bei gleichzeitiger Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks. 

Gemeinsam mit der Wasserwirtschaft ist das Abwassermanagement für etwa vier Prozent des weltweiten Verbrauchs an elektrischer Energie verantwortlich. Ein einfacher Hebel zur Senkung der Verbräuche ist die Nutzung effizienter Antriebstechnik in Form von Elektromotoren und Frequenzumrichter. Der ACQ580 von ABB wurde speziell für Wasser- und Abwasseranwendungen entwickelt. Der Umrichter optimiert den Energieverbrauch durch die Drehzahlregelung des Motors. Branchenspezifische Funktionen wie eine automatisierte Pumpenreinigung führen zusätzlich zu erheblichen Energieeinsparungen, da Verstopfungen beseitigt und optimale Betriebspunkte sichergestellt werden. In der neuen Ausführung mit IP66-Schutzart ist er Strahlwasser-geschützt und eignet sich auch für extreme Umgebungsbedingungen wie Regen, Hitze und Staub, wie sie häufig in Klärbecken und Belüftungsanlagen vorherrschen. 

Betrieben in der Abwasserwirtschaft, deren lokale Energieversorger eine hohe Netzqualität fordern, hilft der Ultra-Low Harmonic Drive ACQ580-31: Er reduziert Netzoberschwingungen gegenüber einem konventionellen Frequenzumrichter um bis zu 97 Prozent und sorgt so für saubere Stromnetze, hohe Systemeffizienz und einen zuverlässigen Betrieb.  

Gemeinsam mit IE5-Synchronreluktanzmotoren von ABB sind beim Einsatz eines ACQ580-Frequenzumrichters bis zu 40 Prozent Energieersparnis gegenüber der niedrigeren Effizienzklasse IE3 möglich. Die konstruktionsspezifischen Eigenschaften der Motortechnologie sorgen für hohe Leistungen bei gleichzeitiger Einfachheit und Wartungsfreundlichkeit. Anwender, die sich noch weitergehende Funktionen für die Wartung wünschen, erhalten mit ABB Ability Condition Monitoring digitale, cloudbasierte Services, die eine ganzheitliche Zustandsüberwachung von Frequenzumrichtern und Motoren ermöglichen. 

Mit der neuen SPS-Produktserie AC500-eCo V3 führt ABB ein modulares Erweiterungskonzept für individuelle Lösungen mit hohem Flexibilisierungsgrad ein, das Anlagen auch gegen Cyberbedrohnungen absichert. Die eingesetzten CPUs mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen unterstützen ein effizientes Engineering für jeden Bedarf. Die gesamte Plattform ist durch TÜV Süd nach der IEC 62443-4-1/-2 zertifiziert – das bedeutet, sie erfüllt alle aktuell geltenden Anforderungen an die Cybersicherheit. 

Neben elektrischer Energie steigen in der Wasser- und Abwasserbranche auch die Anforderungen in Bezug auf weitere Ressourcen. Hierzu zählt besonders Klärschlamm. Dieser wurde aufgrund seines hohen Phosphorgehalts lange Zeit landwirtschaftlich genutzt. Aus Gründen des Boden- und Gewässerschutzes ist stattdessen künftig aber die thermische Verwertung vorgeschrieben. 

Durch die Monoklärschlammverbrennung wird die Abwasseraufbereitung ressourcenschonender und zirkulärer: Sie reduziert die Rückstände und kontrolliert die Verbreitung von Schadstoffen, minimiert das Risiko von Boden- und Grundwasserkontaminationen und trägt zur Energiegewinnung bei, wodurch sie eine umweltfreundlichere Entsorgungsmethode darstellt. 

Für die Umwelt bringt die neuen Regelung Entlastung, für Kläranlagenbetreiber wachsen zunächst die Herausforderungen. Denn für Verbrennungsanlagen gelten ganz eigene Normen und Richtlinien. Akteure, die für ihre Anlage das Prozessleitsystem  ABB Ability™ System 800xA®  einsetzen, profitieren hier von Synergieeffekten: Das Leitsystem kann nicht nur für Wasseraufbereitungsprozesse eingesetzt werden, sondern branchenübergreifend. ABB verfügt über langjährige Expertise im Einsatz in sogenannten Dampferzeugeranlagen:  ABB Ability™ System 800xA® ist für Kraftwerke zugelassen, sodass beim Bau einer Klärschlammverbrennungsanlage keine Einführung eines zweiten Systems nötig ist. Das System wird lediglich erweitert. Dadurch sparen Betreiber Kosten für Wartung, Instandhaltung und Mitarbeiterschulungen. Viele weitere SPS-Komponenten von ABB können ebenfalls übergreifend genutzt werden. 

Ob in der Wasseraufbereitung oder für die Klärschlammverbrennung: Entlang der gesamten Prozesskette wird Energieeffizienz nicht nur durch sparsame Komponenten erreicht, sondern auch durch kontinuierliche Prozessoptimierung. Mit ABB Ability™ Energy Management and Optimization OPTIMAX für Wasser & Abwasser wird die Effizienz und Nachhaltigkeit von Anlagen optimiert und der Energieverbrauch gesenkt. Die ganzheitliche Energiemanagement-Lösung ermöglicht die kontinuierliche Echtzeitüberwachung, wodurch mehr Transparenz geschaffen wird, Daten kontextualisiert und die Berichtszeiten spürbar verringert werden. Anlagenbetreiber, die das System einsetzen, reduzieren ihre CO2-Emissionen um hunderte Tonnen pro Jahr und können den Strombedarf der Anlage effektiv senken. 

Die Versorgung mit Wasser und die Entsorgung von Abwasser muss zu jeder Zeit sichergestellt sein. Abseits von Anforderungen an die Qualität und Effizienz müssen Betreiber in der Wasser- und Abwasserwirtschaft deshalb auch wachsende Herausforderungen meistern, die sich durch ihre Rolle als Teil der kritischen Infrastrukturen ergeben. Die Einhaltung der NIS2-Richtlinie wird in der Abwasserwirtschaft ab sofort zur Voraussetzung für unternehmerische Nachhaltigkeit. 

Neben sicheren Produkten bietet ABB auch Lösungspakete, die Automation-Security-Dienstleistungen umfassen, die Betreiber auf dem gesamten Weg zu den gesetzlich geforderten Zertifizierungen begleiten. 

Zuverlässige Anlagen der Wasser- und Abwasserwirtschaft sorgen dafür, dass die Kreislaufwirtschaft von Wasser funktioniert. Je sicherer, effizienter und ressourcenschonender die Prozesse in der Branche ablaufen, desto mehr profitieren Mensch und Umwelt. Pilotprojekte haben gezeigt, dass eine klimaneutrale und energiepositive Ver- und Entsorgung möglich ist. Mit Produkten und Services von ABB erreichen Betreiber der Wasser- und Abwasserinfrastruktur höchste Effizienz bei niedrigen Betriebs- und Instandhaltungskosten. Entdecken Sie vom 13. bis 17. Mai 2024 das gesamte Lösungsportfolio: auf der IFAT Munich, der Weltleitmesse für Umwelttechnologien. Sie finden ABB in Halle C1, Stand 228.