Ohne Pumpstationen geht es nicht – leider, werden Sie sagen. Denn diese Systeme, die gigantische Wassermengen durch die unterschiedlichen Klär- und Reinigungsstufen wälzen, sind störanfällig und haben einen sehr hohen Energiebedarf. Festo hat für diese "Sorgenkinder" eine sichere und energieeffiziente Automatisierungslösung entwickelt, die sich weltweit schon hundertfach bewährt hat. Dabei dreht sich alles um Rückschlagklappen. Die brauchen Sie nämlich gar nicht, wenn Sie mit Festo arbeiten.
In einem Klärwerk bewegen die unablässig laufenden Pumpen gewaltige Wassermengen. Dafür sind riesige Maschinen nötig – und entsprechend hoch ist der Stromverbrauch. Kein Wunder, dass der Energieverbrauch von Kläranlagen bis zu 20 % der kommunalen Stromkosten ausmacht. Ein Großteil davon geht auf das Konto der Belüftung, der zweite Kostentreiber sind die Pumpstationen. Das schlägt besonders heftig bei veralteter Technik zu Buche. Besonders dann, wenn mehrere Pumpen gleichzeitig laufen. Und wenn Sie aus Gründen der Redundanz noch weitere vorhalten müssen.
Klar ist: Energieeffiziente Verfahren sind gefordert – und werden zunehmend gefördert. Aus Erfahrung wissen wir, dass die meisten Anlagen große Potenziale für Energieeinsparungen besitzen. Sehen wir uns zuerst eine konventionelle Pumpstation an. Oder Sie springen gleich zur Lösung von Festo.
Auch heute noch sind die Pumpstationen vieler Klär- und Wasserwerke konventionell über mechanische Rückschlagklappen abgesichert. Grundsätzlich sollen Rückschlagklappen verhindern, dass das Wasser bei Stillstand der Pumpe zurückfließt. Doch die Lösung mit mechanischen Rückschlagklappen hat zahlreiche Nachteile. Sie ist vor allem störanfällig und ineffizient.
Das Hauptproblem ist, dass eine Rückschlagklappe bedingt durch die Klappenscheibe der Pumpenleistung einen Widerstand entgegenstellt, den sie erst überwinden muss. Das kostet mehr Energie als eigentlich nötig wäre. In Wirklichkeit beeinträchtigt eine Rückschlagklappe sogar die Betriebssicherheit. Denn bei Stillstand der Pumpe bildet sich dort eine von Mikroorganismen erzeugte Gasblase, die einen automatischen Anlauf der Pumpe behindert. Also muss man das Rückschlagventil erst manuell betätigen, damit die Gasblase entweichen kann und die Pumpe anläuft.
Auf lange Sicht kommt noch hinzu, dass schließende Rückschlagklappen einen Wasserschlag verursachen können und dadurch die Leitungssysteme in Schwingung versetzen. Schäden an der Verrohrung sind damit programmiert. Und noch ein weiterer Faktor verkürzt die Lebensdauer des gesamten Systems: Rückschlagklappen sind anfällig für Undichtigkeiten. Die Folge sind schwer zu erkennende Leckagen und Rückflüsse. Ist der Schaden erst einmal sichtbar, müssen Sie oft nicht nur die Rückschlagklappe austauschen, sondern schlimmstenfalls sogar die Pumpe.
Anstelle von mechanischen Rückschlagklappen bietet Festo für Pumpstationen eine sichere und energieeffiziente Lösung: automatisierte Schieber mit pneumatischem Linearantrieb. Angebunden sind die Armaturen über eine zentrale oder eine dezentrale SPS.
Ein wichtiges Argument für den pneumatisch automatisierten Absperrschieber ist, dass die Pumpe nun nicht mehr gegen den Strömungswiderstand der Klappe arbeiten muss. Die Energieeinsparungen, die dadurch bei der Pumpe entstehen, sind weitaus höher, als der Energiebedarf für die zusätzliche Steuerung und für die Erzeugung der Druckluft.
Die durch eine zentrale oder dezentrale SPS angesteuerten, direkt auf den Linearantrieb montierten Namur-Ventile stellen sicher, dass sich die Plattenschieber zeitgleich mit der Pumpe öffnen und schließen. Kommt es zu unerwünschter Blasenbildung, entweicht die Gasblase sofort beim Öffnen des Schiebers, sodass die Pumpenfunktion nicht beeinträchtigt wird. Durch die kontrollierte Schließfunktion entstehen auch keine Wasserschläge auf die Leitungssysteme mehr. Hinzu kommen noch der geringere Verschleiß des automatisierten Plattenschiebers und die höhere Dichtigkeit, die entscheidend die Lebensdauer der Anlage verlängern.
Sogar bei Stromausfällen bleibt Ihre Anlage zuverlässig und fährt in eine sichere Position, denn bei Spannungsabfall springt ein Druckluftspeicher automatisch für den Kompressor ein. Pneumatischen Antriebe verfügen über drei Notfunktionen: Auf, Zu, Halt. Eine situationsgerechte Funktion der Armaturen ist also jederzeit gewährleistet.
Automatisierte Schieber mit pneumatischem Linearantrieb von Festo bieten eine Reihe von handfesten Vorteilen:
Festo hat die beschriebene Lösung bis dato in über 100 Wasserwerken und mehr als 200 Kläranlagen erfolgreich umgesetzt. Zum Beispiel im Klärwerk Sindelfingen. Die Anlage reinigt in Süddeutschland die Abwässer von rund 250.000 Einwohnern. In der Pumpstation, die das Abwasser vom Vorklärbecken zur biologischen Behandlung bringt, stehen sechs Kreiselpumpen, jeweils mit einer Leistungsaufnahme von 90 kW und einer Förderleistung bis 500 l/s bei einer Förderhöhe von 8 bis 9 m. Je nach Abwassermenge sind davon bis zu fünf Pumpen in Betrieb. Eine Pumpe dient der Redundanz.
Vor dem Umbau musste die Rückschlagklappe ständig offen gehalten werden, was allerdings die Förderleistung um bis zu 10 % verringerte. Außerdem verkleinerte sich der freie Fließquerschnitt. Und wenn das Rückschlagventil schloss, hatte das Rohrleitungssystem unter Wasserschlägen zu leiden.
Seitdem wir die Rückschlagklappen vollständig und funktional durch eine pneumatische Automatisierung der bestehenden Absperrschieber ersetzt haben, wird die gleiche Pumpförderleistung mit wesentlich weniger Energie erreicht. Das Klärwerk Sindelfingen spart damit pro Jahr fast 90.000 kWh. Das entspricht 2 % des Gesamtenergiebedarfs der Kläranlage und einer jährlichen Kostenersparnis von über 11.000 Euro. Investiert hat der Zweckverband 25.000 Euro. Sie können selbst ausrechnen, ab wann sich die Automatisierung mit Festo rechnet.