Gegen Wasserverluste: Leckagekontrolle mit Frequenzumrichtern

Gefällt mir
Bookmark
Intro

Der Wasserbedarf steigt stetig und stellt die Wasserindustrie vor große Herausforderungen. Die exponentiell wachsende Weltbevölkerung, steigende Energiekosten und die aktuelle Klimasituation sind nur einige Beispiele dafür. Während sich die Branche damit auseinandersetzt, muss sie neue Wege finden, um die Effizienz zu maximieren. Ein bekanntes Problem dabei sind Wasserleckagen. Die gute Nachricht ist: Mit Frequenzumrichtern gibt es eine Lösung.

Frequenzumrichter ermöglichen eine präzise Regelung der Drehzahl und Leistung von Wasserpumpen. Indem sie den Energieverbrauch senken und schädliche Druckstöße verhindern, tragen sie zu einer effizienten, zuverlässigen und leckagefreien Wasserverteilung bei.

Wasserpumpen ohne Frequenzumrichter arbeiten mit fester Drehzahl und laufen auch bei geringem Bedarf oft auf Hochtouren. Dieser verschwenderische Umgang mit Energie setzt die Maschine einer unnötigen Belastung aus. Wird die Motordrehzahl dagegen mittels Frequenzumrichter an den jeweiligen Wasserbedarf angepasst, laufen die Pumpen mit der für die geforderte Durchflussmenge effizientesten Geschwindigkeit. Das führt zu erheblichen Energieeinsparungen und mindert den Verschleiß der Ausrüstung.

Wasseraustritt vermeiden

Aber wie kann ein Frequenzumrichter Wasserleckagen reduzieren oder sogar verhindern? Zunächst muss die Wasserverschwendung anhand des „Non-Revenue Water“ gemessen werden. Darunter versteht man Wasser, das ins Leitungsnetz eingespeist wird, aber keinen Ertrag bringt. Ursachen dafür sind Leitungsleckagen, gewerbliche Verluste aufgrund von Datenfehlern oder Diebstahl und ein zulässiger, aber nicht abgerechneter Verbrauch. Frequenzumrichter helfen, Leitungsleckagen zu reduzieren, die erheblich zum Non-Revenue Water beitragen.

Dynamische Druckänderungen, auch Wasserschlag, Druckstoß oder hydraulischer Stoß genannt, sind plötzlich auftretende, kurzzeitige Druckspitzen oder -abfälle im Wasserverteilungssystem. Ein effektives Management dieser Druckänderungen ist für die Minimierung von Leckagen von entscheidender Bedeutung.

Wasser, das nicht komprimiert werden kann, hat eine Eigendynamik. Plötzliche Änderungen des Durchflusses erzeugen Druckwellen, die das System belasten können. Diese Belastung kann im Laufe der Zeit zu Rissen, Brüchen und damit zu Leckagen in den Anlagen führen. Während größere Rohrbrüche meist sofort erkannt werden, können kleinere Leckagen unbemerkt bleiben und anhaltende, kostspielige Verluste verursachen. Dynamische Druckänderungen führen daher ebenfalls zu Wasserverlusten.

Die Einführung von abgegrenzten Druckzonen ist für das Leckagemanagement umfassender Wasserleitungsnetze von zentraler Bedeutung. Teilt man große Netze in kleinere Zonen und Teilzonen ein, wird eine effektivere Leckageanalyse möglich. Frequenzumrichter können Versorgungszonen wirksam unterstützen, indem sie einen geregelten Durchfluss und Druck in den betreffenden Zonen gewährleisten – das erleichtert die Leckageortung und das Leckagemanagement.

Mit dem ACQ580 bietet ABB einen Frequenzumrichter, der speziell für die Wasser- und Abwasserindustrie konzipiert ist.

Darüber hinaus ermöglichen Sensoren an den Frequenzumrichtern die Remote-Zustandsüberwachung der Anlagen. Wenn Wasserversorger Anomalien bei Druck- oder Durchflussmustern feststellen, können sie potenzielle Probleme angehen, bevor es zu Rohrbrüchen oder Leckagen kommt. Die Möglichkeit des Fernzugriffs und der Fernwartung ist in der Wasserwirtschaft besonders wichtig, da Systeme dort oft unterirdisch liegen und schwer zugänglich sind. Der vorbeugende Ansatz hilft, teure Systemstillstände zu vermeiden.

In bestimmten Situationen können mehrere Frequenzumrichter in einem energieeffizienten Mehrfachsteuersystem installiert werden, in dem mehrere Pumpen parallel arbeiten. Diese Konfiguration ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Verschleißes auf die gesamte Installation und gewährleistet gleichzeitig Systemredundanz.

Bei der Leckagevermeidung geht es jedoch nicht nur um die Verringerung von Wasserverlusten und die Vermeidung von Stillstandszeiten. Indem Frequenzumrichter die präzise Anpassung der Motordrehzahl an die geforderten Durchflussraten ermöglichen, optimieren sie den Energieverbrauch, verhindern Leckagen und tragen so erheblich zur Schonung der Wasserressourcen bei. Diese Einsparungen sind angesichts steigender Energiekosten und zunehmender Wasserknappheit besonders bedeutsam.

Vorher und nachher: die Wirkung von Frequenzumrichtern messen

Ein Wasserversorger erzielte bei einer kleinen Druckerhöhungsanlage jährliche Einsparungen von über 13.000 Euro, indem er Frequenzumrichter an Druckerhöhungspumpen installierte und Rohrbrüche effektiv verhinderte. Zuvor verzeichnete das Unternehmen rund neun Rohrbrüche im Jahr, die auf Risse und Leckagen infolge von Druckwellen zurückzuführen waren.

Nach dem Einbau von zwei ABB-Frequenzumrichtern mit 5,5 kW können die Pumpen sanft hoch- und kontrolliert heruntergefahren werden, was einen stabilen Versorgungsdruck gewährleistet. Vor der Installation der Umrichter erreichte der Druck Spitzenwerte von 140 Metern Wassersäule, nachher lag der Maximaldruck nur noch bei 83 Metern Wassersäule. Durch jeden Rohrbruch waren dem Unternehmen vorher Kosten von schätzungsweise 1.500 Euro entstanden.

Seit der Installation der Frequenzumrichter im Jahr 2016 ist kein Rohrbruch mehr aufgetreten, und auch der Energieverbrauch der Pumpen ist deutlich gesunken. So hat sich die Investition in Höhe von 6.900 US-Dollar in weniger als sechs Monaten amortisiert.

Auf dem Weg zu einer grüneren und nachhaltigeren Wasserversorgung

Frequenzumrichter steigern nicht nur die Energieeffizienz, sondern sind auch ein wirkungsvolles Instrument zur Schonung wertvoller Wasserressourcen. Durch die Vermeidung von dynamischen Druckänderungen und Leckagen tragen sie zu einer nachhaltigeren Wasserversorgung bei, die dem stetig steigenden Bedarf einer rasant wachsenden Bevölkerung gerecht wird.

Die Wasserwirtschaft birgt immenses Potenzial für den Einsatz von Frequenzumrichtern. Tatsächlich kommen bei 90 bis 99 Prozent aller neuen Projekte Umrichtern zum Einsatz. Dieser vielversprechende Trend markiert einen wichtigen Schritt hin zu einer grüneren, nachhaltigeren Wasserversorgung.

Mehr zu den ABB-Produkten für die Wasser- und Abwasserwirtschaft finden Sie hier.