3 minAntriebstechnikVeröffentlicht am 5. September 2022

Stadtwerke Trier: Energie aus Klärschlamm gewinnen und dabei das Stromnetz sauber halten

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Das Erschließen neuer Energiequellen ist heute so wichtig wie noch nie. Kläranlagen waren bislang vor allem für ihren hohen Energiebedarf bekannt. Die Stadtwerke Trier zeigen bereits seit einigen Jahren, wie Kläranlagen als Energielieferant fungieren können. Denn die aus dem Klärschlamm entstehenden Gase sind mehr als nur das Endprodukt eines Faulprozesses. Doch wo viele Verbraucher sich im Stromnetz mit hohen Lasten zu- und abschalten können Oberschwingungen entstehen. ABB Ultra-Low Harmonic Drives reduzieren diese auf ein Minimum und sorgen dafür, dass keine Netzverschmutzung entsteht.

Die Stadtwerke Trier klären das Abwasser Zehntausender Bewohner der Region. Nebenbei wird aus dem Abwasser so viel Energie gewonnen, dass nicht nur die Kläranlage im Jahresmittel komplett versorgt wird. Auch der danebengelegene Energie- und Technikpark samt CO2-neutralem Rechenzentrum soll bedient werden. Der Verband Kommunaler Unternehmen zeichnete das Energie-Autarkie-Projekt bereits 2017 mit dem VKU-Innovationspreis aus.

Der Klärschlamm wird auf dem Betriebsgelände energetisch verwertet, indem er entwässert und später bei Bedarf verbrannt wird. Der getrocknete Schlamm kann als Feststoff leicht gespeichert und als Energiequelle eingesetzt werden. Damit der Betrieb reibungslos funktioniert, braucht es eine hohe Stromnetzqualität. Denn durch das Schalten und Regeln von Lasten können Oberwellen entstehen, was zu einer Netzverschmutzung führen kann. Steuert man dem nicht entgegen, können sich die unerwünschten Schwankungen auf die Netzstabilität auch außerhalb des Betriebsgeländes auswirken.

Auch die Stadtwerke Trier hatten 2018 mit dieser Problematik zu kämpfen. Ursache waren Ultraschallwellen, welche den Klärschlamm zerkleinern. Diese „Desintegration“ des Schlamms erzeugte lokal Oberwellen im Stromnetz. Der eingesetzte aktive Oberwellenfilter reichte nicht aus, um die Störungen zu beheben. Mit Blick auf die Kosten erschien es attraktiver, die Entstehung der Probleme zu vermeiden, anstatt nur zu reagieren.

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Die Schlammentwässerungsanlage der Stadtwerke Trier hat im Sommer 2021 den Betrieb aufgenommen.

Mit den Standard-Frequenzumrichtern der ACQ-Reihe von ABB kann ein Netzverschmutzungsgrad kleiner 10 % erreicht werden, wenn zusätzlich ein Passivfilter verwendet wird. Soll der THDi-Wert (Total Harmonic Distortion) jedoch unter 6 % liegen, ist die Ultra-Low Harmonics Drive (ULHD)-Variante des ACQ580 die Lösung. Dieser Frequenzumrichter senkt den Netzverschmutzungsgrad unter 3 %. In der Schlammentwässerung, welche 2021 in Betrieb ging, werden insgesamt 12 Ultra-Low Harmonic Drives eingesetzt.

Das Herz der Schlammentwässerungsanlage sind die beiden Dekanterzentrifugen des Herstellers Flottweg (Vilsbiburg). Auch sie werden von den ACQ580-Frequenzumrichtern in der ULHD-Variante angesteuert, in die zusätzlich eine Überwachungseinheit integriert ist. Die aktive IGBT-Eingangsbrücke (Insulated-Gate Bipolar Transistor) dämpft im Zusammenspiel mit einer Netzdrossel die Oberwellen sowohl niedriger als auch höherer Ordnung und erspart eine zusätzliche Installation von Filtern im Netz, welche die Leistung vermindern würden. Da das Netz keine Blindleistung bereitstellen muss, können auch Betriebsmittel wie Kabel, Schaltanlagen und Transformatoren schlanker ausgelegt werden.

Der robuste Frequenzumrichter ist gerade für die Abwasserbranche gut geeignet. Die verbauten, mehrfach lackierten Leiterplatten sind dank ihres Korrosionsschutzes gegen Dämpfe aus dem Schlamm resistent. Auch die unkomplizierten Schnittstellen sind ein Argument für die ACQ-Reihe von ABB.

Die Frequenzumrichter sind wesentlich übersichtlicher zu bedienen als vergleichbare Produkte anderer Fabrikate. „Die Zentrifugen sind jederzeit ohne Probleme an- und abgelaufen.“

Mike Schröder, Bauleiter Wolf & Sofsky (Zweibrücken)

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Insgesamt 12 Ultra-Low Harmonic Drives von ABB kommen in der Schlammentwässerung zum Einsatz.

Für den Fall, dass es Störungen an den Frequenzumrichtern geben sollte, sind die Anlagen redundant ausgelegt. Im Störungsfall können sie zudem auf Direkt- oder Sanftlauf umgeschaltet werden.

Volker Lex im Video

„Aber obwohl wir jetzt seit mehreren Jahren Frequenzumrichter von ABB einsetzen, ist bisher nur einmal ein Problem damit aufgetreten, und in diesem Fall hat uns der Hersteller sofort unterstützt“, erinnert sich Volker Lex, Elektromeister bei den Stadtwerken Trier. Auch die vom Bereich Service durchgeführte Life Cycle-Auswertung, in der alle Frequenzumrichter aufgeführt sind und Maßnahmen geplant werden, um eine höhere Lebensdauer zu erreichen, schätzt er.

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