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Die Ausgangslage war komplex: Eine überdimensionierte Lufterzeugungsanlage im Vergleich zum Lastdurchsatz, wenig effizient aus der Kostenperspektive und die Entscheidung, den Aufbau zu überarbeiten. So entstand das Projekt, das die Spezialisten der Iren-Gruppe, ein im Energiesektor tätiges Multi-Utility-Unternehmen, zur Umstrukturierung einer eigenen kommunalen Kläranlage geführt hat. Genauer gesagt handelt es sich um eine Anlage für 45 000 Einwohner, die seit 1982 im Dienste der Gemeinden Rubiera und Scandiano in der italienischen Provinz Reggio Emilia steht. Für den Umbau entschied sich die Gruppe dazu, auf die Technik von Robuschi zu vertrauen.
Wiedergefundenes Gleichgewicht
Die Wasserleitung der Anlage von Rubiera besteht aus vier parallelen Leitungen, die jeweils am Anfang von einem eigenen Kompressor für die Prozesslufterzeugung für die Oxidations- / Nitrifikationskammer gespeist werden. Eine genaue Überprüfung dieses Teils der Anlage hatte gewisse Abweichungen ergeben. „Der ursprüngliche Aufbau“, erklärt dazu Loris Canovi, Leiter des Bereichs Kläranlage in der Region Emilia bei Ireti, einem Unternehmen der Iren-Gruppe, „hatte sich im Vergleich zum tatsächlichen Bedarf an Sauerstoff im Tank, der dafür benötigt wird, um den Atmungsprozess der Biomasse und den Oxidationsprozess der organischen Komponenten und des Ammoniakstickstoffs zu speisen, als zu hoch erwiesen.“ Während der Kontrollen waren im Laufe des Tages sehr große Schwankungen bei der Verwendung von Luft im Vergleich zur Produktion herausgekommen. Diese Bedingung sorgte für einen hohen Rückstand und eine Energieverschwendung. Im Grunde genommen konnten die Maschinen aufgrund des Aufbaus der Leitungen die Produktion nicht unter eine bestimmte Schwelle zu senken. Folglich überstieg die Menge des mit der Luft zugeführten Sauerstoffs über lange Zeiträume des Tages den tatsächlichen Bedarf der Leitungen.
Die Iren-Gruppe hat ein mit der Robuschi-Technik erweitertes Luftsteuerungssystem entworfen und gebaut, sodass mit einem Kompressor die Anlagenleistung verbessern wurde. „Zunächst wurde beschlossen, den Aufbau zu verändern und alle Maschinen miteinander zu verbinden. So wurde festgestellt, dass im Zeitraum der geringeren Nachfrage ein Kompressor für die Erzeugung der Prozessluft ausreichen würde. Dieser müsste jedoch sehr vielseitig sein und eine Vielzahl von Durchflussmengen-Variationen erlauben.“ Eine wichtige Bedingung, da die Variationen in der Anlage von Rubiera ein breites Spektrum – zwischen 600 und 3000 m3/h im Zeitraum des Spitzenbedarfs – abdecken. Hier kam die Technik von Robuschi mit dem neuen Schraubenkompressor Robox energy WS 85 mit Permanentmagnetmotor zum Zug.
Ziel der Energieeinsparung
Beim Modernisierungsprojekt der Kläranlage in der Region Emilia haben die Ingenieure von Iren und Robuschi Seite an Seite gearbeitet. „Am Anfang wurde ein Prototyp, der WS 65, hergestellt, danach ging man zu einer Lösung mit Dimensionen über, die für die Anforderungen der Anlagen besser geeignet waren. So wurde die Baugröße WS 85 ausgewählt“, so Canovi. Während der Testphase wurde das System auf die Betriebslogik der Iren-Gruppe eingestellt, und später die Maschine kalibriert, um sie an die gewünschten Arbeitsbedingungen anzupassen. Die Robuschi-Technik hat den Kompressor bei Bedarf einzuschalten und ihn wieder auszuschalten, wenn er nicht benötigt wird, ohne dass sich dadurch irgendein Problem bei der Inbetriebnahme ergibt. Robox energy kommuniziert problemlos mit der installierten SPS. Alternativ dazu verarbeitet und verwendet der Robox die Sauerstoff-Daten, die direkt vom Prozess kommen.
Es ging darum, zur bestmöglichen Lösung zu gelangen, die es dem System ermöglicht, keine elektrische Energie zu verschwenden. Das Ziel wurde mit einem Steuersystem mit einer anwenderseitig implementierten Logik und mit Robuschi erreicht. Der nächste Schritt, so Canovi, besteht darin, die neue Logik mit einer Fraktionierung der Lufterzeugung zu unterstützen. „Um das System in den Momenten der größeren Nachfrage zu speisen, wird wahrscheinlich eine kleinere als der WS 85 erforderlich sein, um die Nachfrage mit maximaler Flexibilität und in allen Lastsituationen der Anlage zu erfüllen.“
Die Rechnung geht auf
Die Anlage arbeitet mit dem endgültigen Layout, das seit etwa sechs Monaten die neue Gestaltung in Kombination mit dem Robox energy WS 85 vorsieht, und obwohl es noch zu früh ist, um den tatsächlichen Nutzen zu überprüfen, können bereits die ersten Daten ausgewertet werden. Über eigens installierte Stromzähler haben die Betreiber den tatsächlichen Verbrauch während des laufenden Projektes gemessen. Somit konnte der Stromverbrauch der Becken im Vergleich zur ursprünglichen Konfiguration um 30 Prozent und mit der Installation der Baugröße 85 WS 20 Prozent allein bei der Lufterzeugung gespart werden. Das ergibt eine Energieeinsparung von insgesamt 50 Prozent in der Kammer.
Niedrigere Drehzahl ermöglicht
Der Schraubenkompressor sorgt für eine höhere Effizienz im Vergleich zu anderen Lösungen auf dem Markt, durch den besonderen Direktantrieb mit Permanentmagnetmotor. Dieser sorgt dafür, dass die Maschine einen Wirkungsgrad über IE4 erreicht, da er in der Lage ist, die gleiche Betriebskapazität auch bei niedrigen Drehzahlen zu erhalten. Diese grundlegende Eigenschaft garantiert, dass die in Rubiera angewendeten Lösungen sich voll und ganz in das breiter angelegte Projekt zur Verbesserung der Energieeffizienz und der Betriebskosten eingliedern, das die Iren-Gruppe verfolgt.
Auch das Fehlen von verschleißanfälligen Riemen und Getriebeelementen bei der Robuschi-Technik ist ein großer Vorteil, da es keine Komponenten gibt, die sich durch die Bewegung abnutzen. So ist für einen niedrigeren Wartungsbedarf und eine Eigensicherheit der Kompressoren gesorgt.
