Pennsylvanische Abwasseranlage verwendet Datenlogger zur Messung der Motor-Effizienz
Im Einklang mit einem nationalen Bestreben, die Energieeffizienz von Abwasserbehandlungsanlagen zu erhöhen, hat eine Anlage in Pennsylvania Datenlogger verwendet, um die Motor-Nutzung zu analysieren - ein erster Schritt, um Energiekosten zu senken und Umweltauflagen zu erfüllen.
Die Gemeinde Upper Allen Township führte eine Überprüfung der Laufzeiten der Motoren an bestehenden Geräten in ihren Abwasseranlagen durch und verwendete dabei Datenlogger der Firma HOBO, einem Unternehmen aus Massachusetts. Ziel war es, Informationen zu sammeln, die der Anlage helfen würden, neue Technologien und Prozesse auszuwählen, die den Energieverbrauch und den Nährstofffluss reduzieren.
Dieser Artikel erklärt, warum die Abwasseranlage des Cumberland County beschlossen hat, ihre Effizienz zu verbessern, und wie ihr Auftragnehmer, Reynolds Energy Services, Datenlogger eingesetzt hat, um vorläufige Informationen zu sammeln.
Wichtigkeit von Modernisierungen
Die Entscheidung, die Effizienz der Anlage zu verbessern, spiegelt eine nationale Bewegung wider, den Verbrauch in den energiehungrigen Abwasseranlagen zu reduzieren. Nach den Personalkosten ist Energie der größte Ausgabeposten der 15.000 öffentlichen Kläranlagen, die etwa 70% der US-Bevölkerung versorgen, so das Consortium for Energy Efficiency (CEE). Die Anlagen können für bis zu 35% des Energieverbrauchs einiger Gemeinden verantwortlich sein.
Daher leiten mehrere Städte und Gemeinden Mittel aus dem American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) zur Verbesserung der Abwasserbehandlung um. Die Gemeinde Upper Allen Township beantragte einen Teil der 2,2 Millionen Dollar ARRA-Mittel, die Cumberland County erhielt, konnte jedoch aufgrund der überwältigenden Anzahl von Finanzierungsanfragen, die das County erhielt, keine Mittel sichern.
Neben der Reduzierung des Energieverbrauchs werden die geplanten Verbesserungen in der Grantham-Abwasserbehandlungsanlage von Upper Allen Township dazu beitragen, die bundesstaatlichen Standards zum Schutz der Chesapeake Bay zu erfüllen. Das Abwassersystem von Upper Allen Township, das etwa zwei Stunden westlich von Philadelphia liegt, behandelt täglich durchschnittlich zwischen 500.000 und 700.000 Gallonen Abwasser. Die Behandlungsanlage wurde zuletzt 1990 erweitert und modernisiert und verwendet ein Sequencing Batch Reactor (Aqua SBR) System mit aeroben Digestern. Die Anlage soll in den Jahren 2010-11 weitere Verbesserungen erfahren, um die erwarteten neuen NPDES-Ausleitungsauflagen im Zusammenhang mit der Chesapeake Bay Tributary Strategy zu erfüllen.
Die Bäche im Cumberland County fließen in den Susquehanna River, der wiederum in die Chesapeake Bay mündet. Der Fluss gilt als Hauptquelle für Stickstoff, Phosphor und Sedimente in der Bucht. Daher hat die US-Umweltschutzbehörde eine "Schadstoffdiät" für die Bucht entwickelt. Zu diesem Zweck müssen die Kläranlagen in Pennsylvania ihren Nährstoffeintrag in die Nebenflüsse des Susquehanna begrenzen, um eine Genehmigung zu erhalten, wenn ihre Genehmigungen zur Erneuerung anstehen.
Datenlogger decken Ineffizienzen auf
Studien schätzen, dass das Potential besteht, den Energieverbrauch in US-Abwasseranlagen um 15% bis 30% zu reduzieren. Das Ausmaß der Einsparungen hängt von der Größe, Art, Technologie und den regionalen Betriebsbedingungen der Anlage ab. Ein Motoraustausch könnte den Energieverbrauch um etwa 2% reduzieren, während Modifikationen in der Prozesssteuerung den Verbrauch um 30% senken könnten, laut CEE.
Der Belüftungsprozess, der mit Ventilatoren und Motoren arbeitet, verbraucht am meisten Energie. Eine maximale Effizienz im Belüftungsprozess ist besonders wichtig, da es sich um eine Spitzenlastoperation handelt, was bedeutet, dass die Anlage große Mengen an Strom verbraucht, wenn die Strompreise am höchsten sind. Reynolds Energy Services aus Harrisburg führte eine detaillierte Überprüfung der Anlage in Upper Allen durch, mit dem Ziel, verbesserte Belüftungstechnologien zu installieren, die den Energieverbrauch reduzieren und die Umweltgenehmigungsanforderungen erfüllen.
Ausrüstungen arbeiten nicht immer so effizient, wie Hersteller schätzen, aus verschiedenen Gründen. Daher befestigten die Prüfer HOBO® U9 Motor Ein/Aus Datenlogger an bestehenden Geräten in der Kläranlage und den Pumpstationen, um zu "sehen, wie die Ausrüstung tatsächlich arbeitet", sagte Michael Conchilla, Projektentwicklungsmanager bei Reynolds.
Das Projekt konzentrierte sich auf Motorlasten, insbesondere auf die größeren Geräte - Belüfter und Pumpen an den Pumpstationen. „Wir hatten ein Dutzend verschiedene Motoren im Logging. Wir suchten nach Laufzeitmustern und wie viele Stunden pro Tag sie verwendet werden. Viele der Motoren laufen an/aus, an/aus in kurzen Intervallen. Wir wollten sehen, welche Muster das sind, was die gesammelten Stunden sind und das auf ein Jahr hochrechnen“, sagte er.
Reynolds ließ die Datenlogger etwa vier Wochen vor Ort. Das war einfach zu machen, da die Logger tragbare und robuste eigenständige Geräte sind, die unabhängig von anderen Geräten oder Verbindungen arbeiten. Die Datenlogger überwachen das von den Motoren erzeugte Wechselfeld.
„Ich habe hervorragende Ergebnisse erzielt, indem ich die Logger an die Speiseleitungen in Elektroschränken angeschlossen habe, anstatt sie nur an den Motoren einzusetzen. Einige der Motorgehäuse waren zu groß, um eine gute Feldmessung zu erhalten. Ich werde dies in Zukunft wahrscheinlich häufiger tun“, sagte Conchilla.
Nachdem die Datenlogger abgerufen wurden, lud Reynolds die Informationen herunter und visualisierte und analysierte die Daten mit der HOBOware®-Software, die ein schnelles Auslesen und Darstellen von Informationen ermöglicht und den Export zu Tabellenkalkulationen zulässt.
„Wir mussten die Laufzeitmuster für jeden einzelnen Motor verstehen. Wenn man das auf ein Jahr hochrechnen kann, weiß man, wie viele Kilowattstunden jeder Motor verbraucht“, sagte Conchilla. „Die Gemeinde erfasst regelmäßig Ampere-Messungen. Diese werden verwendet, um den elektrischen Zugriff auf die Motoren zu schätzen. Wir verwenden diese Daten und die Laufzeitdaten, um den tatsächlichen Kilowattstundenverbrauch für jeden Motor zu schätzen.“
Er fügte hinzu: „Solange Sie die Amperagedaten und die Laufzeit haben, können Sie die Berechnung durchführen. Wir haben Microsoft Excel verwendet, um diese Berechnungen durchzuführen. Ich würde alle Laufzeitdaten von HOBOware in eine Excel-Datei exportieren, die Stunden basierend auf dem Zeitraum tabellieren und das auf das Jahr hochrechnen.“
Reynolds wird die Informationen verwenden, um Upper Allen zu helfen, zu bestimmen, wo Aktualisierungen des Systems notwendig sind und wo die Ausgaben vermieden werden können. Nachdem die neue Ausrüstung installiert ist, wird das Energie-Dienstleistungsunternehmen weiterhin Datenlogger verwenden, um die Ergebnisse zu bestätigen, ein Muss, da Reynolds unter einem Leistungsvertrag für Energiedienstleistungen arbeitet.
Dank der Datenlogger kann Upper Allen nun mit seinen Effizienzverbesserungen voranschreiten, sicher in dem Wissen, dass jegliche Schätzungen eliminiert wurden. „Man kann die Daten nicht anzweifeln. Sie sagen Ihnen, was 24 Stunden am Tag passiert“, sagte Conchilla.