Quelle des Lebens

Exklusiv in KEM Der Autor Peter Leinberger ist Verkaufsingenieur bei der Danfoss GmbH VLT Antriebstechnik, Offenbach

Seit fast 50 Jahren versorgt der Zweckverband zur Wasserversorgung Dillenberggruppe weite Teile des Landkreises Fürth sowie die Gemeinden Dietenhofen, Rügland und Neuhof a. d. Zenn mit Trinkwasser. Für eine sichere Versorgung in diesem Gebiet betreibt die Dillenberggruppe 18 eigene Brunnen. Davon liegen zehn im Gebiet der Gemeinden Wintersdorf und Ammerndorf mit einem gemeinsamen Wasserwerk. Zusammen liefern diese Brunnen jährlich im Schnitt rund 1 000 000 m3 Trinkwasser. In einem ersten Modernisierungsschritt hat die Dillenberggruppe die Brunnenpumpen in diesem Fördergebiet sowie die Saugpumpe, die das Trinkwasser ins Leitungsnetz beziehungsweise in die Hochbehälter einspeist, mit Frequenzumrichtern ausgestattet. Im zweiten Fördergebiet mit Brunnen in der Gemeinde Gonnersdorf fördert die Dillenberggruppe jährlich rund 600 000 m3. Die Differenz zu den pro Jahr benötigten rund 2 800 000 m3 Wasser kauft das Unternehmen von der Wasserversorgung Fränkischer Wirtschaftsraum.

Damit Einwohner und Wirtschaft nur Trinkwasser bester Qualität erhalten, betreibt der Zweckverband zwei Wasseraufbereitungsanlagen, in denen er das geförderte Grundwasser aufbereitet. Erst danach speisen Pumpen das Wasser ins Netz beziehungsweise in einen der sechs Hochbehälter ein. Mit einem Gesamtspeichervolumen von rund 15 000 m3 gleichen sie Verbrauchsschwankungen aus und stabilisieren den Druck. Für die Versorgung der 65 000 Einwohner sowie zahlreicher Industrie- und Gewerbebetriebe im Einzugsgebiet unterhält der Zweckverband eine Fern- und Ortsnetzleitung von rund 270 km Länge.

Um auch zukünftig als leistungsstarker lokaler Versorger den Markt zu bedienen, hat der Zweckverband seine Investitionen verstärkt. Neben einer 12 km langen Ringleitung hat er in moderne Pumpentechnologie investiert und setzt hier vor allem auf Nachhaltigkeit, Effizienz, Qualität und Sicherheit. Neben den Brunnenpumpen hat das Unternehmen Anfang 2010 mit dem Umbau des Saugpumpensatzes im Wasserwerk Wintersdorf begonnen. Bis zum Umbau waren drei identische, ungeregelte Pumpen mit einer Leistung von je 75 kW im Einsatz. Sie sorgten sowohl für die direkte Einspeisung des aufbereiteten Trinkwassers ins Netz wie auch für die Einspeisung in die Hochbehälter. Als ungeregelte Pumpen konnten sie lediglich mit maximaler Leistung oder gar nicht laufen. Bei dieser Lösung gab es Druckprobleme durch Verluste in der Rohrleitung, außerdem war eine effiziente Wasserregelung so nicht zu realisieren. Ein weiterer Punkt war die mangelnde Redundanz der Anlage. Bei maximaler Wasserabnahme mussten die drei Pumpen permanent parallel arbeiten. Ein Pumpenausfall führte in diesem Belastungsfall zu erheblichen Versorgungsunsicherheiten.

Mit der Optimierung der Anlage hat die Dillenberggruppe die Baurconsult beauftragt. Ihre Aufgabe ist die sukzessive Modernisierung des Wasserwerks, um es auch für zukünftige Aufgaben effizient aufzustellen, beispielsweise durch den Austausch der Saugpumpenanlage.

Den Ingenieuren von Baurconsult war ein ganzheitlicher Ansatz wichtig. Dazu gehörte neben der Planung und Dimensionierung der Pumpen und Leitungen auch ein genauer Blick auf die vorhandene elektrische Einspeisung des Wasserwerks über einen 500 kVA Transformator. Für die neue Saugpumpenanlage sind zwei identische Pumpen mit einer elektrischen Leistung von 315 kW geplant, die alternierend laufen. Die erste der Pumpen läuft sicher und zuverlässig. Bei der Analyse der elektrischen Anlage war den Planern schnell klar: Um die Netzrückwirkungen durch die Frequenzumrichter in Grenzen zu halten und Schäden am Netz sowie Trafo vorzubauen, hätte sie das Netz entweder verstärken oder aufwändige Netzfilter installieren müssen. Die effiziente Lösung fanden die Planer mit den „VLT Low Hamonic Drive“ von Danfoss. Sie vereinen die Vorteile aktiver Filter und drehzahlgeregelter Antriebe in einem Gerät.

Gegenüber dem speisenden Netz verhalten sich Frequenzumrichter nicht neutral. Ihre Gleichrichterbrücken erzeugen wegen der internen Energiespeicher einen stoßförmigen Ladestrom an Stelle eines kontinuierlichen Stromflusses. Daraus resultieren Oberschwingungen, die der Frequenzumrichter ins speisende Netz zurückgibt und damit dessen Qualität negativ beeinflusst.

Ein Weg diese Netzrückwirkungen zu minimieren sind die eingesetzten VLT Low Harmonic Drives. So lassen sich Netzrückwirkungen mit optimal abgestimmten aktiven Filtern am Ort des Entstehens direkt minimieren und die bessere Netzqualität deutlich verbessern. Die Geräte erfüllen alle zulässigen Oberschwingungsgrenzwerte gemäß IEEE 519 für ISC/IL >20 und EN/IEC61000-3-4/IEC61000-3-12.

Mit der zukunftweisenden Technologie der VLT Low Harmonic Drives konnten die Planer von Baurconsult auf eine kostenintensive Erweiterung der Einspeisung verzichten, ohne Abstriche an der Versorgungssicherheit hinzunehmen. Die Low Harmonic Drives ermöglichen eine bessere Auslastung der Transformatoren und Leitungen, da sie die aufgenommene Blindleistung minimieren beziehungsweise eliminieren.

Nach den ersten sechs Betriebsmonaten gibt es sowohl bei den Betreibern des Wasserwerks, dem Zweckverband zur Wasserversorgung Dillenberggruppe und dem Planungsbüro nur zufriedene Gesichter und uneingeschränkte Zustimmung zu der gewählten Lösung mit den VLT Low Harmonic Drives. Die Anlage läuft ohne jedwede Probleme und das Konzept erfüllt in der Praxis alle gestellten Anforderungen. Low Harmonic Drives sind zudem geeignet für Installationen mit Generatorantrieb sowie für weiche Netze und Installationen in Netzen mit begrenzter Kurzschlussleistung.

Halle 14, Stand H30

Danfoss; Telefon: 069 8902-0; E-Mail: Lutz.Jaeckels@danfoss.com