Check tilstanden i pumpesystemet

Det første du bør gøre er at undersøge, om udpumpningsanlægget kører, som du forventer. Kører alternerende pumper i lige lang tid? Kører de i længere tid, end de plejer? Har de flere starter? Hænger driftstiden fornuftigt sammen med det forventede forbrug? Fungerer alle komponenter i udpumpningsanlægget, som de skal?

Hvis udpumpningsanlægget ikke kører, som det burde, vil det ofte medføre et højere energiforbrug end nødvendigt.

En af de største el-forbrugere i en vandforsyning kan være udpumpningsanlægget. De forskellige forhold der har betydning for pumpernes elforbrug, er beskrevet herunder. De er nævnt i rækkefølgen udfra, hvor nemt det er at ændre på forholdene og dermed spare energi. Øverst står de forhold, der ikke umiddelbart lader sig ændre, og sidst står de forhold, der kan ændres i dag.

Belastning

  • Vandmængde, m³/h og m³/år

Modtryk

  • Ønsket forsyningstryk i ledningsnettet
  • Geometrisk løftehøjde (Hgeo)
  • Tryktab i ledningsnettet
  • Komponent og enkelttab

Pumper

  • Tilpasning af pumpens kapacitet
  • Virkningsgrad

Driftsforhold

  • Ledningsruhed og aflejringer
  • Luftlommer
  • Reducer antallet af starter

Belastning

Pumpeanlæggets belastning er et udtryk for, hvor meget vand der forbruges på ledningsnettet. Jo mere vand der forbruges, des mere energi skal der bruges på at transportere vandet. Vandmængderne kan kun ændres ved at fjerne lækagetab og ved at køre vandsparekampagner, så forbrugerne sætter vandforbruget ned.

Det er altså vigtigt, at de pumper der indgår i vandforsyningen har den rigtige størrelse. Det vil sige, at de kan levere det vand, der forbruges i spidsbelastningsperioderne med en tilstrækkelig stor sikkerhed. Hvis pumperne er for store, vil de have mange starter og kun køre i kort tid. Det både slider på pumperne og bruger meget energi.

Modtryk

Det modtryk som pumperne skal overvinde, har stor indflydelse på energiforbruget. Det er bestemt af afgangstrykket fra vandværket, hvor højt vandet skal pumpes op (den geometriske løftehøjde eller det geometriske modtryk, Hgeo), hvor langt det skal pumpes igennem hvilke rørdimensioner, samt hvilke ventiler og bøjninger.

Hvor højt og langt vandet skal pumpes fra vandværket kan ændres på den måde, at ledningsnettet kan inddeles i flere trykzoner, hvor udgiften til etablering og drift af en trykzone skal afbalanceres med, hvor meget man så kan spare på at nedsætte udpumpningstrykket på vandværket for hele ledningsnettet samt de levetidsforlængende fordele, der ved at køre med et mindre tryk på ledningsnettet.

En del af det samlede totale modtryk (Htot) stammer fra den ”friktion”, der opstår, når vandet skal presses igennem manifold og trykledningsnettet. Det kaldes ledningstabet, Hledning. Jo hurtigere det skal presses igennem, des højere er ”friktionen” og dermed energiforbruget. Ledningsnettet kan være en svær størrelse at bestemme, hvis der ikke er eksisterende målinger af modtrykket fra vandværket og registreringer af, hvor der er for højt eller for lavt tryk på ledningsnettet. Der findes flere udbydere af ledningsnetmodeller, som kan være en stor hjælp ved planlægningen af ny udpumpning samt etablering af trykzoner.

Hgeo Det geometriske modtryk Hvor højt vandet skal pumpes
Hledning Ledningstabet Hvor stor "friktion" der er i rørsystemet
Hafgang Afgangstrykket Hvor stort skal afgangstrykket som minimum være
Htot Det samlede modtryk Hgeo + HLedning + Hafgang

 

Som det er vist tidligere i fanen ”Indvinding, Bestykning og råvandsledningen, Modtryk” har trykledningernes diameter stor indflydelse på ”friktionen” og dermed energiforbruget. Men også her gælder det, at lykken ikke er gjort ved at overdimensionere ledningsnettet. Et af de store problemer mange vandforsyninger har i dag, er for lang opholdstid i ledningsnettet forårsaget af overdimensionering af rør og faldende vandforbrug, den lange opholdstid giver anledning til nogle vandkvalitetsmæssige problemer.

Pumper

Tilpasning af kapaciteten

Mange udpumpningsanlæg er ligesom tilfældet er på kildepladserne ikke tilpasset det aktuelle vandforbrug og kapacitetsbehov. De kan være dimensioneret ud fra et vandforbrug, der er fastlagt på et tidspunkt, hvor vandforbruget generelt var stigende pålagt en sikkerhed for at kunne håndtere et stigende vandforbrug. Det er dog langt fra altid, at vandforbruget er blevet så stort, som man forventede eller endog faldet til et lavere vandforbrug end på projekteringstidspunktet. Derfor er der i dag vandforsyninger med ældre udpumpningsanlæg, som er kraftigt overdimensioneret. Stort set uanset hvordan vandforsyningen har valgt at tilpasse de eksisterende pumper til det aktuelle lavere vandforbrug, vil der altid være tale om en energimæssigt dårlig løsning. Barrieren for udskiftning af udpumpningsanlægget har nok været anlægsøkonomien sammenholdt med, at udpumpningsanlæggene trods alt har kunnet levere det vand, der har været behov for.

I afsnittet cases er der to aktuelle cases med udskiftning af rentvandspumper, hvor forsyningerne har haft relativt store energibesparelser.

Læs mere om frekvensregulering her

Virkningsgrad

Hvis man forestiller sig, at alt den elektricitet der leveres igennem forsyningskablet, blev anvendt til at transportere vandet igennem ledningsnettet, så ville udpumpningsanlæggets virkningsgrad være 100 %, desværre er dette umuligt. Der vil altid forekomme tab i motorer, pumper eller frekvensomformere. Typiske virkningsgrader er:

  • Motorer ca. 90-95%
  • Pumper ca. 45-70%
  • Frekvensomformere ca. 95-98%

Disse virkningsgrader skal ganges sammen for at finde udpumpningsanlæggets samlede virkningsgrad. Den energi, der bliver tabt, omsættes til varme.

Det teoretiske specifikke energiforbrug altså hvor der ikke er tab og virkningsgraden er 100 %, er 0,0027 kWh/m3 pr. meter vandsøjle [mvs] totalt modtryk.

Find virkningsgraden på dine pumpeanlæg?

Først finder du det totale modtryk, Htot (se boks ”Sådan måler du modtrykket”). Hvis du ganger det fundne totale modtryk med 0,0027, finder du ud af pumpestationens teoretiske specifikke energiforbrug, altså hvor mange kWh der skal bruges til at flytte 1 m3 vand fra rentvandsbeholder til ledningsnettet, hvis der ikke opstod tab. Dette skal så sammenlignes med pumpestationens faktiske specifikke energiforbrug.

Driftsforhold

Ledningsruhed og aflejringer

Der vil med tiden selv i rentvandsledningsnettet komme belægninger på indervæggen i rørledningerne. Denne belægning øger i første omgang ruheden og efterfølgende en egentlig reduktion i den tilgængelige rørdiameter. Ruhedens betydning er belyst i afsnittet ”Bestykningen og Råvandsledningen, Ledningsruhed og aflejringer”.

Manglende viden om ledningsnettets tilstand og ruheder gør det vanskeligt at forudsige modstanden i ledningsnettet. Ved hjælp af en ledningsnetmodel hvor hele ledningsnettet gennemanalyseres, er det muligt at fastlægge tilnærmelser for ruheder på de enkelte ledningsstrækninger.

Luftlommer

I nogle tilfælde vil der på ledningsnettet kunne dannes luftlommer, som kan forårsage ganske betragtelige tryktab. Luftlommerne kan være forårsaget af følgende:

  • Tilløbsforholdene til rentvandspumperne, hvis der pumpes for langt ned i rentvandsbeholderen, eller der er en utæt bundventil
  • Luft suges ind igennem utætte samlinger i trykledningen ved pumpestop (vakuum ved trykstød)
  • Luft der kommer ind i ledningsnettet ved ledningsarbejder

De mange små luftbobler samles i trykledningens højdepunkter og kan vanskeligt pumpes videre, der bliver derfor dannet en modstand i form af luft-lommer. Det er væsentligt, at trykledningen er anlagt med så få toppunkter som muligt, og at der i de lokale toppunkter er mulighed for at udlufte tryk-ledningen igennem ventiler (manuelle eller automatiske). I fanen ”Lednings-net, Reduktion af luftlommer” er det beskrevet, hvilken betydning luftlommer i trykledningen kan have for energiforbruget.

Reducer antallet af starter

Det koster energi at:

  • Starte pumpen
  • Accelerere vandet
  • Opbygge tryk

I en 1000 meter lang trykledning med en indvendig diameter på 200 mm befinder der sig mere end 30 tons vand, som skal accelereres op i fart. Det koster meget energi, og det er kun en lille del af det, der vindes igen ved, at vandet forsætter sin ”drift”, når pumpen stoppes. Størstedelen går tabt som trykstød, når pumpen stoppes.

Dette energispild er det samme uanset, om pumpen kører i kortere eller længere tid. Ved at regulere pumpens kapacitet, så den passer bedre med forbruget, opnås længere driftstider, færre starter og mindre energiforbrug. Udpumpningsanlæggets kapacitet kan justeres ved at installere en eller flere frekvensomformere afhængigt af antallet af pumper i udpumpningsanlægget og den ønskede sikkerhed.