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Effiziente Beckenbelüftung durch Niederdruckgebläse in Kläranlagen

So profitieren Kläranlagen-Betreiber von der neuen Kommunalrichtlinie

Kommunale Klärwerke, die jetzt in effiziente Gebläse zur Belüftung ihrer biologischen Becken investieren, profitieren gleich doppelt. Sie sparen Energie durch modernste Technik und können die Investition gemäß der neuen Kommunalrichtlinie vom Bund fördern lassen. Wie Atlas Copco dabei unterstützen kann, besprachen wir mit Lisa-Marie Grzeskowiak, Produktmanagerin für Niederdrucklösungen, und Karsten Decker, Energieberater der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen.

Essen, November 2019. In 30 Jahren soll Deutschland gemäß dem neuen Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung weitgehend treibhausgasneutral werden. Dazu soll die seit Oktober 2018 geltende Kommunalrichtlinie des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) beitragen.

Seit einem Jahr ist die neue Kommunalrichtlinie des BMU in Kraft. Der Bund gewährt seit dem 1. Januar 2019 Förderleistungen für Projekte kommunaler Unternehmen, die darauf zielen, den Klimaschutz zu unterstützen. Welche Lösungen hat Atlas Copco in diesem Zusammenhang zu bieten?

Lisa Grzeskowiak: Die neue Richtlinie ist für kommunale Kläranlagen besonders interessant, die ja bei der Abwasserbehandlung Druckluft benötigen, um ihre Klärbecken zu belüften. Betriebe, die jetzt in eine effizientere Drucklufterzeugung investieren, erhalten Zuschüsse vom Staat. Und Atlas Copco stellt die förderfähige Technik bereit.

Karsten Decker: Wir unterstützen auch schon einen Schritt vorher. Nämlich dabei, herauszufinden und zu dokumentieren, wie hoch die Energieeinsparungen durch die neuen Gebläse sein können. Denn um eine Förderung zu beantragen, muss das Unternehmen zunächst eine Potenzialstudie einreichen. Diese muss aufzeigen, dass mit den beantragten Maßnahmen, also etwa dem Wechsel auf effizientere Gebläsetechnik, bestimmte Ziele erreicht werden.

Das klingt sinnvoll. Wie sieht denn die Unterstützung von Atlas Copco bei der Potenzialstudie konkret aus?

Karsten Decker ist Europäischer Energieberater (IHK) bei der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen: „Wer die Förderung gemäß der neuen Kommunalrichtlinie in Anspruch nehmen will, muss ein Potenzial für Einsparungen nachweisen. Beim Nachweis dieser Einsparungen können wir unterstützen, indem wir durch einen sogenannten AIRscan eine Potenzialstudie durchführen.“ (Bild: Atlas Copco)

Karsten Decker ist Europäischer Energieberater (IHK) bei der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen: „Wer die Förderung gemäß der neuen Kommunalrichtlinie in Anspruch nehmen will, muss ein Potenzial für Einsparungen nachweisen. Beim Nachweis dieser Einsparungen können wir unterstützen, indem wir durch einen sogenannten AIRscan eine Potenzialstudie durchführen.“ (Bild: Atlas Copco)

Karsten Decker: Wir können durch einen sogenannten AIRscan eine Potenzialstudie durchführen. Wer die Förderung in Anspruch nehmen will, muss ja ein Potenzial für Einsparungen nachweisen. Das Ziel kann etwa lauten, dass die Kläranlage mit der neuen Belüftungstechnik 25 % ihrer darauf entfallenden Energie einspart. Bestandteil des AIRscans ist die energetische Bewertung der Ist-Situation. Wir messen dabei den Energieverbrauch aller Gebläse und Kompressoren. Durch die Messung des benötigten Volumenstroms sowie des Systemdrucks analysieren wir die vorhandene Installation. Auf der Grundlage dieser Messergebnisse ermitteln wir durch eine Simulation mit veränderter Kompressor- beziehungsweise Gebläsekonstellation das Einsparpotenzial in Euro und in Prozent der bisherigen Energiekosten. Oder wir simulieren den Einsatz einer übergeordneten Steuerung. Auf dieser Grundlage können wir konkrete Optimierungsmaßnahmen nennen. Also, welche technischen Veränderungen am effizientesten sind und wie schnell sie sich bezahlt machen.


Die neue Kommunalrichtlinie sichert kommunalen Kläranlagen für bestimmte Klimaschutz-Projekte Förderleistungen zu. Atlas Copco unterstützt Betreiber, die ihre Beckenbelüftung modernisieren wollen, mit Potenzialstudien und effizienter Gebläsetechnologie. (Bild: Atlas Copco)

Welche technischen Maßnahmen sind hier zu nennen?

Lisa Grzeskowiak: Das kommt darauf an, wie die Kläranlage vorher aufgestellt ist. Auf der Maschinenseite gehen Anwender, die vorher mit Drehkolbengebläsen gearbeitet haben, mit unseren Schraubengebläsen einen beachtlichen Schritt in Richtung mehr Effizienz. Der Unterschied zur Drehkolbentechnologie ist, dass bei den Schrauben das Verdichtungselement mit dem Motor durch ein Getriebe verbunden ist und dadurch deutlich effizienter arbeitet. Drehkolbengebläse arbeiten mit einem Riemenantrieb, der mit der Zeit ausleiern und abnutzen kann. Damit verliert er seine Effizienz und muss ausgetauscht werden.

Das heißt, Sie empfehlen grundsätzlich Schraubengebläse?

Lisa Grzeskowiak: Wenn vorher Drehkolben eingesetzt wurden und es darum geht, effizienter zu werden, auf jeden Fall. Unsere Schraubengebläse erleben derzeit einen Umbruch. Wir sind dabei, eine neue Baureihe zu etablieren. Den Anfang hat dabei unser ZS 4 gemacht. Damit decken wir jetzt standardmäßig einen Druckbereich von 0,3 bis 1,5 bar ab. Die ZS sind luftgekühlt, verdichten ölfrei und erzeugen – Tüv-zertifiziert – hochreine Druckluft gemäß Klasse 0. Einen richtig großen Effizienzsprung machen Klärwerke mit dem neuen, ebenfalls ölfrei verdichtenden Gebläse ZS 4 VSD+, das jetzt brandneu auf dem Markt ist und eben in dieser Branche seine Vorteile ausspielt.

Was ist das Besondere an dem ZS 4 VSD+?

Lisa Grzeskowiak: Ganz viel. Zunächst ist das Gebläse mit einem Permanentmagnetmotor ausgestattet. Dieser ist nicht nur in Volllast auf einem guten Niveau, sondern arbeitet auch im Teillastbereich effizient. Bei den bisherigen Motoren ist es so, dass sie umso effizienter sind, je schneller sie drehen und je mehr Leistung sie bringen. Wenn aber einmal weniger Luft benötigt wird, steigt der spezifische Energiebedarf überproportional an. Permanentmagnetmotoren haben einen ölgekühlten Mantel. Durch diese Kühlung ist gewährleistet, dass die Kompressoren sehr effizient und zuverlässig arbeiten.

Lisa-Marie Grzeskowiak, Produktmanagerin für Niederdrucklösungen, bei Atlas Copco in Essen: „Wer vorher Drehkolbengebläse eingesetzt hat und nun effizienter werden will, kann auf unsere Schraubengebläse des Typs ZS 4 VSD+ umstellen. Eine Besonderheit dieser Maschinen ist ihr Permanentmagnetmotor, der auch im Teillastbereich effizient arbeitet.“ (Bild: Atlas Copco)

Ölgekühlter Mantel? Arbeiten die Gebläse nicht ölfrei?

Lisa Grzeskowiak: Getriebe und Lager sind für die Kühlung ölgeschmiert – aber von der Verdichtungskammer abgekapselt. Die Luft, die angesaugt und verdichtet wird, kommt deshalb niemals mit Öl in Berührung. Daher ist die Druckluft zu 100 Prozent rein gemäß der ISO 8573-1, Klasse 0. Wir haben außerdem den Luftein- und -austritt der Gebläsestufe optimiert. Dadurch werden Rückströmungen und Verluste reduziert. Die Betriebskosten eines Drucklufterzeugers, insbesondere die Energiekosten, machen ja einen Großteil seiner Gesamtkosten aus. In Abwasserbehandlungsanlagen entfallen etwa 60 Prozent der Kosten für die gesamte Anlage auf die Belüftung der Klärbecken. Selbst ohne Förderung vom Bund ist es daher sinnvoll, die Gebläse im Hinblick auf Effizienz weiter zu optimieren. Dabei sind wir mit dem Permanentmagnetmotor auf der richtigen Spur. Die neuen ZS 4 VSD+ sind um acht bis zehn Prozent effizienter als ihre Vorgänger. Dabei ergeben sich auch durch die Drehzahlregelung – VSD steht für „Variable Speed Drive“ – kräftige Einsparungen. Dafür haben wir in die neuen ZS-Gebläse die von Atlas Copco selbst entwickelten Neos-Frequenzumrichter eingebaut.

Effizienz scheint ja im Hinblick auf den Klimaschutz der Hauptantrieb bei der Entwicklung der Gebläse gewesen zu sein. Gibt es noch weitere Verbesserungen bei den Maschinen?

Die neuen Schraubengebläse des Typs ZS 4 VSD+ sind um 8 bis 10 % effizienter als ihre Vorgänger. Die hohen Einsparungen ergeben sich auch aus der Drehzahlregelung (VSD). Dafür hat Atlas Copco in die neuen ZS-Gebläse die im Konzern selbst entwickelten Neos-Frequenzumrichter eingebaut. (Bild: Atlas Copco)

Die neuen Schraubengebläse des Typs ZS 4 VSD+ sind um 8 bis 10 % effizienter als ihre Vorgänger. Die hohen Einsparungen ergeben sich auch aus der Drehzahlregelung (VSD). Dafür hat Atlas Copco in die neuen ZS-Gebläse die im Konzern selbst entwickelten Neos-Frequenzumrichter eingebaut. (Bild: Atlas Copco)

Lisa Grzeskowiak: Die Effizienzverbesserung steht absolut im Mittelpunkt. Es werden jetzt bereits die ersten Gebläse vorgestellt, die mit einem Motor der Effizienzklasse IE5 ausgestattet sind. Darüber hinaus tragen unsere Entwickler aber auch weiteren Kundenwünschen Rechnung. Die neuen ZS-4-Gebläse sind extrem kompakt gebaut und für einfache Wartung optimiert. Wir bieten mehrere Lösungen als Standard an. Zum Beispiel eine Outdoor-Variante mit Regendach oder besonders robuste Maschinen für Temperaturen zwischen minus 20 und plus 50 Grad Celsius. Die Gebläse verfügen außerdem über eine Elektronikon-Steuerung, die die Leistung der Gebläse optimiert. Und wer unseren Smartlink-Service bucht, kann die Fernüberwachung der Maschinen per Internet oder Mobilgerät nutzen.


Anwenderbeispiele zu Kläranlagen
 


Gibt es noch weitere Maßnahmen, neben moderneren Gebläsen, die entscheidend zur Effizienz von Kläranlagen beitragen?

Karsten Decker: Ja sicher. Großes Einsparpotenzial sehe ich auch noch im Leitungsnetz. Wenn Leckagen, ineffiziente Kupplungen oder zu kleine Durchmesser beseitigt werden, lässt sich jede Menge Energie einsparen – und damit viel für den Klimaschutz tun. Bei höheren Drücken – jenseits der Belüftungs-Anwendungen in Kläranlagen – liegen auch höhere Druckluftaustrittstemperaturen vor; dann sollte man auch über die Installation einer Wärmerückgewinnung nachdenken, um die eingesetzte Energie zum Beispiel für die Heizung zurückzugewinnen.


Das Interview führte Ulrike Preuß, Journalistin in Hennef


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Fakten zur neuen Kommunalrichtlinie

Seit dem 1. Oktober 2018 ist die neue Kommunalrichtlinie des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit in Kraft. Hintergrund ist, dass Deutschland bis 2050 weitgehend treibhausgasneutral werden soll, um den Anstieg der Erderwärmung auf 1,5 °C gegenüber vorindustriellem Niveau zu begrenzen. Um die Potenziale zur Minderung von Treibhausgasen in den Kommunen zu heben, sind in der Kommunalrichtlinie jetzt neue Förderschwerpunkte verankert. Bis zu 40 % Förderung können Kommunen für die Investition in Kläranlagen erhalten. Der Bund gewährt Zuwendungen im Rahmen der Projektförderung unter anderem für die Optimierung der Belüftungstechnik in Abwasserbehandlungsanlagen. Zuwendungsfähig sind dabei hocheffiziente Kompressoren und Gebläse, eine optimierte Leitungsführung oder auch die Installation einer Wärmerückgewinnung. Um eine Förderung zu beantragen, muss zuvor eine Potenzialstudie durchgeführt werden. In dieser müssen die beantragten Einzelmaßnahmen als notwendig eingestuft werden, um die in Nummer 2.6 der Kommunalrichtlinie genannten Ziele zu erreichen.


Antragstellung: bis Ende 2022 jeweils 1. Januar bis 31. März; 1. Juli bis 30. September.

Sie finden die Bestimmungen der Kommunalrichtlinie im Netz unter: https://www.klimaschutz.de/kommunalrichtlinie


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