In der Regel machen Wasser- und Abwasserbehandlungsprozesse 25–40 % der Stromrechnung einer Gemeinde aus und entsprechen 4 % des weltweiten Stromverbrauchs. Wasser- und Kläranlagen sind daher normalerweise der größte einzelne Stromverbraucher in einer Gemeinde.
Der weitgehende Einsatz von AC-Antrieben und Echtzeit-Online-Sensoren schafft die Grundlage für eine moderne Prozesssteuerung in Echtzeit.
Diese Komponenten werden nun mit der Energieerzeugung auf Grundlage des Methans aus dem Faulbehälter einer Kläranlage kombiniert, so dass die ersten großtechnischen Anlagen völlig energieneutral in Betrieb sind. Dies geschieht ohne Zugabe von externem Kohlenstoff und ohne Unterstützung von Sonne, Wind oder anderen Energiequellen. Die Energieneutralität besteht für den gesamten Wasserkreislauf, von der Wassergewinnung und -verteilung bis hin zur Abwasserförderung und -behandlung.
Bei der Energieoptimierung und SCADA-Regelung des Abwasserkanalsystems ist ein ähnlicher schnell wachsender Trend zu beobachten. Durch den Einsatz von Danfoss AC-Antrieben ist es möglich, die Pumpeneffizienz um 15–30 % zu verbessern und gleichzeitig die Wartungskosten drastisch zu senken. Die Deragging-Funktion verhindert ein Absinken der Pumpeneffizienz durch erhöhte Taktung und verlängert die Wartungsintervalle der Pumpe. Durch den Einsatz eines AC-Antriebs in Verbindung mit einem SCADA-System ist es zudem möglich, die maximale Auslastung der Volumenkapazität im Kanalisationssystem in Bezug auf Regenwasserüberlauf sicherzustellen.
Die jüngsten Schlagworte in Bezug auf Kläranlagen sind „Bioraffinerie“ und „Wasserressourcen-Rückgewinnungsanlagen“. Darin spiegelt sich allgemeine Akzeptanz wider, dass Abwasser als eine Ressource betrachtet werden muss, aus der sowohl Energie als auch nützliche Wertstoffe gewonnen werden können. In einigen Ausnahmebeispielen hat die Energieerzeugung (sogar ohne Zugabe externer Kohlenstoff- oder Energierohstoffe) inzwischen ein Niveau erreicht, bei dem die aus der Abwasserbehandlung gewonnene Energie nicht nur den Eigenbedarf der Anlage, sondern auch den Energiebedarf für die Trinkwassergewinnung und -verteilung sowie die Abwasserförderung deckt. Mit anderen Worten kann hier der gesamte Wasserkreislauf als energieneutral angesehen werden.
Voraussetzung für Energieneutralität ist ein Steuergriff in Form eines AC-Antriebs, der für alle rotierenden Geräte zur Verfügung steht, so dass sich die vollständig computergesteuerte Anlage an die wechselnde Last anpassen kann. In der Regel werden 30–60 % der Energie im biologischen Prozess verbraucht, durch eine Regelung mit AC-Antrieb kann der Energieverbrauch meist jedoch um 20–40 % gesenkt werden. Ebenso wichtig ist die Einstellung des Schlammhalters durch die Regelung der RAS-Pumpen, um sowohl den Energieverbrauch zu begrenzen als auch die Verbrennung von Kohlenstoff zu vermeiden, der im Fermenter zur Erzeugung von Gas zur Energiegewinnung benötigt wird. Für einige dieser fortschrittlichsten Anlagen wurden deshalb die AC-Antriebe von Danfoss ausgewählt, weil dort eine hohe installierte Effizienz des Antriebs sowie eine höhere Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit die wichtigsten Auswahlkriterien waren.
In der Kläranlage Marselisborg hat sich seit 2010 der Fokus von der Minimierung des Energieverbrauchs hin zu einer Maximierung des Netto-Energieüberschusses verschoben. Heute produziert die Anlage Strom und Wärme und versorgt das Fernwärmenetz in Dänemarks zweitgrößter Gemeinde, Aarhus. Die CO2-Bilanz sank entsprechend um 35 %.
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