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Ausgabe 02/2018

Artikel und Compact News

Artikel

Effizienzgewinn durch Modellierung

Abwassertechnik: Der Löwenanteil des bei der Abwasserreinigung eingesetzten elektrischen Stroms fließt in die Belebung. Bei Energiestudien lohnt es sich, die Prozesse gerade hier genau unter die Lupe zu nehmen.

Der Löwenanteil des bei der Abwasserreinigung eingesetzten elektrischen Stroms fließt in die Belebung. Bei Energiestudien lohnt es sich, die Prozesse gerade hier genau unter die Lupe zu nehmen. Armin Meister setzt mit seinem Ingenieurbüro bei der Bestandsanalyse und Optimierung von Kläranlagen auf dynamische Modellierungsverfahren aus der Systemtheorie. Mit dieser strukturierten Herangehensweise ist es dem Physikingenieur bei der Kläranlage Bingen gelungen, den Energiebedarf durch konzeptionelle Veränderungen und den Einsatz moderner Hybridgebläse sowie Engineeringdienstleistungen von AERZEN erheblich zu senken. Parallel dazu stieg die Eliminationsleistung der Anlage gravierend.

Der größte Hebel heißt Prozessverbesserung

Touch Panel zur Bedienung der Gebläsetechnik
Per Touch Panel lässt sich die Gebläsetechnik vor Ort bedienen.

Durch Modellierung Prozesse und Umwelt nach vorne bringen: Für die auf 80.000 Einwohnergleichwerte ausgelegte Kläranlage in Bingen führte diese tiefgreifende Herangehensweise zu einer erheblichen Verbesserung und Stabilisierung der Reinigungsleistung. Die Energieeinsparungen im Bereich der Belebungsstufe teilen sich etwa je zu Hälfte in konzeptionelle Verbesserungen und den Einsatz besserer Maschinentechnik. „Energiekosten und Einleitwerte bestimmen neben Personal und Instandhaltung die Betriebskosten“, fasst Armin Meister zusammen – vor allem, weil niedrige Einleitwerte direkt zu fallenden Abwasserabgaben an das Land führen. Investitionen lohnen sich also doppelt.

Die optimierten Prozesse fordern in der technischen Ausführung Systeme, die sich mit Hilfe eines schnellen und dichten Netzes von Sensorik möglichst durchgängig im optimalen Lastpunkt fahren lassen. Armin Meister hat dafür die Lastkurven mehrerer Jahre untersucht und darauf aufbauend die Modellierung entworfen. Sie bildet die Grundlage, die zukünftigen Anforderungen an die Verdichterstationen zu definieren. „So war es möglich, bei Gewährleistung der abwassertechnischen Anforderungen sowie der erforderlichen Redundanz die – in Bezug auf den Energieverbrauch und die Gesamtwirtschaftlichkeit – optimale Aggregatauswahl zu treffen.“ Dies führte zu AERZEN Drehkolbenverdichtern vom Typ Delta Hybrid. Diese vereinen zwei Luftförderverfahren in einem Gerät: Das Roots-Prinzip als Volldruckverdichtung für niedrigen Druck und das Schraubenverdichter- Prinzip mit innerer Verdichtung für höheren Druck. Berechnungen zeigen, dass der Drehkolbenverdichter im Vergleich zu herkömmlichen Kompressoren bei der absolut ölfreien Luftförderung bis zu 15 Prozent weniger Strom benötigt. 

Betrieb bei optimalen Lastpunkten

In die Jahre gekommenen Bestandsgebläse
Neu trifft alt: Die in die Jahre gekommenen Bestandsgebläse dienen heute als Redundanz und Reserve für Lastspitzen.

Vier Delta Hybrid sind es, die in Bingen annähernd 90 Prozent der Betriebsfälle abdecken, sodass die älteren und energetisch ungünstigeren Bestandsaggregate ausschließlich bei seltenen Hochlast- oder Redundanzereignissen zum Einsatz kommen. Mit Blick auf die optimalen Lastpunkte sind die Drehkolbenverdichter mit abgestuften Leistungen und entsprechend angepasster Motorengröße für zwei unabhängige Druckluftsysteme im Einsatz.
Der größte Delta Hybrid Drehkolbenverdichter vom Typ D 62 S liefert mit 110 kW Motorleistung und 1.000 mbar maximalem Differenzdruck bis zu 3.500 Kubikmetern in der Stunde. Die Typen D36S, D24S und D12S sind kleiner dimensioniert und fördern 2.150, 1.390 und 690 Kubikmeter pro Stunde mit Motorleistungen von 75, 55 und 30 kW. Installiert sind die beiden kleineren Aggregate im vorhandenen Maschinenhaus, in dem auch die Bestandsgeräte stehen. Die beiden großen Delta Hybrids sind im Freien platziert. Eine einfache Überdachung schützt sie vor der Witterung.

Robuster Aufbau für Outdoor-Einsatz

Zwei Delta Hybrid sind im Außenbereich der Kläranlagen
Zwei Delta Hybrid sind im Außenbereich der Kläranlagen unter einem schützenden Dach platziert.

Die Entscheidung, die beiden Delta Hybrid Typen D62S und D36S „outdoor“ aufzustellen, hatte zwei Gründe: Zu wenig Platz und eine unzulängliche Belüftung im Maschinenhaus. Der bei der Luftverdichtung herrschende Joule-Thomson-Effekt hat zur Folge, dass sich das verdichte Gasgemisch erwärmt, weil die Moleküle durch den höheren Druck enger zusammenrücken. Ein Plus von 100 Millibar zieht ein Temperaturdelta von +10 Grad Celsius nach sich. Dies erhöht die erforderliche Verdichtungsarbeit in Folge reduzierter Luftdichte und eines geringeren Sauerstoffgehalts der Ansaugluft. Mit der Außenaufstellung können die Delta Hybrid die Verlustwärme wesentlich effektiver an die Umgebung abgeben und ihrerseits Luft ansaugen, die nicht thermisch vorbelastet ist. Dieser Zusammenhang wirkt sich genauso auf die Energieeffizienz aus, wie der Einsatz einer in ihrer Leistung maßgeschneiderten Technik. Ein Aspekt an dieser Stelle: Der Betrieb der Drehkolbenverdichter mit einem Frequenzumrichter für die bedarfsgerechte und damit sparsame Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors. Die vier Baugrößen der Delta Hybrid mit ihren skalierten Motorleistungen machen es zudem möglich, die auf der Zeitachse am häufigsten auftretenden Lastpunkte mit dem besten Wirkungsgrad zu bedienen. Zudem sorgt der hohe Stellbereich der Delta Hybrid dafür, dass es großzügige Überlappungsbereiche zwischen den Aggregaten gibt. Diese sind notwendig, um auch bei fortwährenden Lastwechseln der Anlage ein optimales Einregeln aller Betriebspunkte und ein stabiles Einhalten der Regelungsvorgaben zu gewährleisten. Dies ist insbesondere im vorliegenden Fall wichtig, denn die Belebungsbecken der Kläranlage in Bingen sind nicht in fixe Zonen für den Ammoniumabbau und die Nitrifikation unterteilt. Vielmehr lassen sich durch Verschaltung von Beckenzonen und die präzise Luftsteuerung der am Beckenboden montierten Flächenlüfter die Bereiche der unterschiedlichen biologischen Abbauprozesse entsprechend der Schmutzfrachten variabel anpassen.
In welche Bereiche Luft in welcher Menge gebracht wird, ist über steuerbare Regelschieber bedarfsgerecht einstellbar. Damit jedoch zu weit geschlossene Klappen nicht den Gegendruck in der Versorgungsleitung ansteigen lassen, gibt es eine Gleitdruckregelung. Dahinter steht das optimale Zusammenspiel aus Volumenstrom, Klappenstellung und Druck. „Zu weit geschlossene Drosseln vernichten schlicht Energie. 100 Millibar mehr Druck bedeuten 20 Prozent mehr Energieverbrauch“, macht der Planer deutlich. „Wenn es darum geht, die Qualität einer Anlage zu verbessern, dann sind präzise, stabile und in der Geschwindigkeit auf die gekoppelten Prozesse abgestimmte Regelverfahren unabdingbar“. In Bingen arbeitet dafür im Hintergrund ein mehrstufiger Regelprozess mit einer Druckregelung als führende Größe für die Verdichtereinstellung mit einer Verzögerungszeit von etwa einer halben Minute. Zeitlich davon entkoppelt ist die Regelung der Sauerstoffkonzentrationen in den Belebungszonen mit Einschwingzeiten von etwa 10 bis 15 Minuten, die auf die Regelschieber in der Druckluftzuleitung wirken. Deren Stellung sorgt für die kontinuierliche Anpassung des Systemdruckes und bewirkt damit die oben genannte Gleitdruckregelung.

Compact news

Aerzen USA wächst weiter: Neuer Standort in Atlanta

Nach Erweiterungen am Hauptsitz in Coatesville/Pennsylvania und der Eröffnung eines neuen Vertriebsbüros in Houston/Texas im Jahr 2017 erschließt Aerzen USA nun den Südosten der Vereinigten Staaten: Im Mai 2018 hat die AERZEN Tochtergesellschaft einen neuen Standort in Atlanta/Georgia eingeweiht. Das neue Gebäude umfasst knapp 2.000 Quadratmeter Produktions- und Lagerfläche sowie eine Fläche von rund 260 Quadratmetern für Büros. „Wir freuen uns darüber, dass wir im Südosten der USA nun näher am Kunden sind“, betont Tony Morris, Geschäftsführer Aerzen USA. „Durch die neuen Einrichtungen können wir wichtige Märkte flexibler und effizienter bedienen.“ Die Flächen in Atlanta stehen unter anderem für Mietmaschinen, Ersatzteillager, Montage, Reparatur und Wartung von Aggregaten sowie hochmoderne Testverfahren zur Verfügung. In den neuen Büros ist der Vertrieb tätig, Platz für weitere Mitarbeiter steht zur Verfügung. Sein volles Potenzial soll der Standort im Herbst 2018 entfalten.

Aerzen China auf der IE Expo 2018

Einen starken Auftritt hatte Aerzen China auf der IE Expo 2018, zu der mehr als 60.000 Besucher aus über 60 Ländern vom 3. bis 5. Mai nach Shanghai kamen. Auf Asiens führender Fachmesse für Umwelttechnologie präsentierte sich das Unternehmen mit dem Motto: Perfomance³ – The Next Generation. Auf dem AERZEN Stand konnten sich Interessenten anhand von Schnittmodellen von Aerzen Turbo AT300-0.8, Delta Hybrid D62S und D17L sowie AERsmart informieren. Das Team konnte dabei nicht nur Besucher aus China, sondern auch weitgereiste Kunden aus Singapur, Malaysia oder Thailand am Stand begrüßen. Auch Chuck Lim, Vice President Aerzen Asia Pacific, nahm an der IE Expo teil. First Environmental Protection Net führte am 3. Mai mit Sam Hoo, General Manager Aerzen China, ein Interview über die innovative AERZEN Technologie, das online übertragen wurde. Fazit: Die drei Messetage waren sehr positiv für die Markenbekanntheit von AERZEN und haben die Position als ein führendes Unternehmen auf dem Umweltmarkt bestätigt. Aerzen China freut sich schon auf die IE Expo 2019.

Einsparpotenzial online ermitteln

Mit einer maßgeschneiderten Maschinenkonfiguration auf Basis der hochentwickelten Technologien von AERZEN bietet das Unternehmen für alle Anlagenbetreiber in der Abwasseraufbereitung maximales Einsparpotenzial. Wie effizient die Belüftung in ihrer Gebläsestation wirklich ist, können AERZEN Kunden nun mit dem Performance- Kalkulator auf der AERZEN Website ganz einfach testen. Sie müssen dazu nur die Anzahl der aktuellen Maschinen, den Volumenstrom und die Druckdifferenz eingeben, und schon bekommen sie bereits ein erstes Ergebnis, wie hoch ihr individuelles Einsparpotenzial ist. Ebenfalls wird ihnen gezeigt, wie ihre maßgeschneiderte Maschinenkonfiguration mit den in Frage kommenden Technologien aussehen könnte, um das Einsparpotenzial zu erreichen. Da jede Anlage individuelle Anforderungen hat, lässt AERZEN seinen Kunden die jeweilige konkrete Auslegung auf Basis des AERZEN Perfomance³-Produktportfolios – bestehend aus Drehkolbengebläse, Turbogebläse und Drehkolbenverdichter – zukommen.

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IBAR zu Besuch bei AERZEN

Am 19. April 2018 war der oberösterreichische Klärwärter-Verband IBAR, die Interessengemeinschaft der Bediensteten von Abwasserreinigungsanlagen, zu Gast bei AERZEN. Die Gäste informierten sich über die Produktpalette und besichtigten das Unternehmen. Der Besuch bei AERZEN war auf Vorschlag des Geschäftsführers von Aerzen Austria, Martin Barger, zustande gekommen, der bei der letzten Wintertagung der IBAR einen Fachvortrag gehalten hatte. Martin Barger war auch im Stammhaus in Aerzen dabei, um die Gäste gemeinsam mit Markus Leidinger, Anwendungsspezialist Abwassertechnik, zu begrüßen. Martin Barger stellte den Klärwärtern die Geschichte und die Produktpalette von AERZEN vor. Anschließend begeisterte Markus Leidinger mit einem Vortrag über die Einsatz- und Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Gebläsearten. Bei der Betriebsbesichtigung führten Produktmanager Ricardo Wehrbein und Vertriebsingenieur Thomas Kuhn die Gäste in Gruppen durch das Unternehmen und stellten jeden einzelnen Bearbeitungsschritt für die Gebläse vor. Zum Abschluss bedankte sich Josef Ortner, Vorsitzender der IBAR, ausdrücklich bei Martin Barger und der AERZEN Geschäftsführung.

Remko Knol neuer CEO Aerzen Nederland

Seit dem 1. Juli 2018 ist Remko Knol der neue Chief Executive Officer (CEO) von Aerzen Nederland B.V. mit Sitz in Duiven nahe Arnheim. Er trägt damit die Verantwortung für das operative und strategische Geschäft in den Niederlanden. „Wir freuen uns sehr über den Einstieg von Remko Knol in unser Management-Team. Er hat viel Prozess-Know-how und kennt sich gut mit der Entwicklung von Produktionsprozessen sowie der Anwendung von AERZEN Lösungen aus“, sagt Siert Wiersema, stellvertretender Geschäftsführer Aerzen Nederland. Der studierte Maschinenbauer Remko Knol, der auch über einen Masterabschluss General Management verfügt, blickt auf 15 Jahre Erfahrung als Verkaufsleiter und Geschäftsführer im internationalen Technikumfeld zurück. Er war unter anderem bei Siemens Power Generation und Siemens Water Technologies tätig. In den vergangenen sechs Jahren fungierte Remko Knol als Geschäftsführer bei Frames Separation Technologies B.V., Niederlande. Das Unternehmen befasst sich mit der Planung und Lieferung von Prozessanlagen zur Abscheidung von Öl, Gas und Wasser sowie der Aufbereitung des Produktionswassers.