Das beantragte Projekt COLABIS zielt auf Entwurf und Entwicklung einer webbasierten Plattform, die die Entwicklung von urbanen Frühwarnsystemen ermöglicht und erleichtert, mit speziellem Fokus auf der Kombination von Umweltdaten, Simulations- und Crowdsourcing-Daten, sowie amtlichen und historischen Daten. Im Fokus der geplanten Arbeiten steht die Untersuchung kleinräumig auftretender Naturgefahren wie Starkregen, Überflutung und deren kaskadierenden Effekte auf urbane Abwasser- und Straßenverkehrsnetze. Durch die Kombination und Fusion von Daten aus den verschiedensten Quellen soll hierfür ein aktuelles Lagebild als Mehrwert für die Entscheidungsunterstützung generiert werden.
Bei dem Projekt geht es um eine fachliche Unterstützung von Doz.Dr. Andreas Farnleitner vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU-Wien bei der Durchführung des FWF-Projektes 'Faecal Source Tracking Along the Urban Waste Water Path'. Im Rahmen dieses Projektes werden Analytikmethoden für Faklindikatoren entwickelt und erprobt sowie deren Eignung für die Charakterisierung von Abwasseremissionen getestet. Aufgaben des Institutes für Wassergüte sind: Expertise Kläranlagenauswahl und Betreuung während Studiendurchführung; Durchführung von Abwasseranalysen; Analyse und Interpretation chemisch-physikalischer Daten der untersuchten Kläranlagen
Abwasserpumpen werden derzeit meist in Zweipunktsteuerung betrieben, was große Reibungsverluste und damit auch hohe Energiekosten zur Folge hat. In der ersten Projektphase (AZ 29356/01) wurden deshalb häufig vorkommende Szenarien untersucht und Strategien zur energieoptimalen Förderung von Abwasser mittels drehzahlregelbarer Pumpen bestimmt. Um die Strategien einem Praxistest zu unterziehen, wurde eine Pumpstation mit Steuerungselementen nachgerüstet. Zudem wurden Zulaufmengen erhoben und ausgewertet, da sie bei der Implementierung der Strategien eine große Rolle spielen und zur Bestimmung des Energieeinsparpotenzials genutzt werden konnten. Es zeigte sich, dass durch den optimalen Einsatz eines Frequenzumrichters in der Pumpstation Prerow eine jährliche Energieeinsparung in Höhe von ca. 25% gegenüber der Zweipunktsteuerung erreicht werden kann. Ziel der zweiten Projektphase ist es die Praxistauglichkeit und das theoretisch ermittelte Einsparpotenzial unter Betriebsbedingungen nachzuweisen. Darüber hinaus sollen die bei Einsatz eines Frequenzumformers veränderten Betriebsverhältnisse und aufkommenden Probleme untersucht sowie Lösungsmöglichkeiten entwickelt und umgesetzt werden.
In der zweiten Projektphase konnte das theoretisch ermittelte Energieeinsparpotential in Höhe von 25% durch den Einsatz eines Frequenzumrichters in der Praxis nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass eine Verminderung der Drehzahl nicht mit einer erhöhten Bildung von Ablagerungen einhergehen muss. Die in der Praxis ermittelte Anlagenkennlinie war sowohl bei einem Frequenzumrichterbetrieb als auch bei der herkömmlichen Zweipunktsteuerung nahezu identisch. Zur weiteren Analyse der Auswirkungen der Drehzahlregelung auf das Sedimentationsverhalten in Druckrohrleitungen sind weitere Tests in Pumpstationen durchzuführen, die nicht über geschnittenes Abwasser verfügen.
Rund ein Viertel des weltweiten industriellen Stromverbrauchs wird derzeit von Pumpensystemen benötigt. Insbesondere Abwasserpumpstationen werden oftmals nicht energieeffizient betrieben. Ein Grund dafür ist die ineffiziente Steuerung der Pumpen, welche meist in Abhängigkeit vom Wasserstand in der Pumpenvorlage in Zweipunktsteuerung erfolgt und mit großen Reibungsverlusten verbunden ist. Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung der Pumpen ermöglicht hier beachtliche Energieeinsparungen. Ziel des Projektes war es verschiedene Ablaufszenarien zu analysieren und hinsichtlich ihrer Energiebilanz zu optimieren.
In diesem Projekt konnten für verschiedene Anwendungsfälle Möglichkeiten zur Berechnung des Energieeinsparpotentials beim Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen in der Abwassertechnik entwickelt werden. Darüber hinaus wurden Strategien entwickelt, die dieses Einsparpotential größtmöglich ausschöpfen. Mithilfe der dynamischen Optimierung konnte in einer Simulation eine Energieeinsparung von 26% prognostiziert werden.
Zur Umsetzung der entwickelten Strategien wurde das HPW Prerow mit einer drehzahlregelbaren Pumpe, einem Frequenzumrichter und einem Sinusfilter ausgestattet. In den folgenden Praxistests sollen die Strategien auch hinsichtlich der Gewährleistung der Betriebssicherheit überprüft und optimiert werden.