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MINK MV 0060 D. Quelle: Busch Vacuum Solutions.

Optimale Wassereigenschaften im Fernwärmenetz dank modernster Vakuumtechnologie

Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG

Die Wasserqualität im Kreislauf eines Fernwärmenetzes hat einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer des Rohrleitungsnetzes. Um Korrosion bei den Schwarzrohren zu vermeiden, sollte als Wärmeträger VE-Wasser beziehungsweise Permeat verwendet werden.
Das Elektrizitätswerk Mittelbaden hat nun zusammen mit der Firma Busch Vakuum Solutions eine perfekte Lösung gefunden, um mit modernster Vakuumtechnologie Sauerstoff und Kohlendioxid aus dem Wasserkreislauf zu entfernen.
Die Elektrizitätswerke Mittelbaden haben nun zusammen mit der Firma Busch Vakuum Solutions eine perfekte Lösung gefunden, um mit modernster Vakuumtechnologie Sauerstoff und Kohlendioxid aus dem Wasserkreislauf zu entfernen. Entsalzt wird das Wasser weiterhin durch eine Umkehrosmose-Anlage. Mit dieser neu entwickelten Entgasungsanlage hat man eine äußerst effiziente und sichere Technik gefunden, um die Lebensdauer der verwendeten Schwarzrohre erheblich zu steigern.

Über die Elektrizitätswerke Mittelbaden

Die Elektrizitätswerk Mittelbaden AG & Co. KG versorgt mit ihren vier Standorten in Lahr, Offenburg, Hausach und Kehl fast 300.000 Einwohner mit Energie. Am Standort Offenburg werden momentan auch Fernwärmenetze betrieben, über die bis zu 900 Haushalte versorgt werden. In die Fernwärmenetze wird Wasser als Wärmeträger eingespeist, das durch die Abwärme eines Blockheizkraftwerks auf knapp 80° C erwärmt wird. Die Fernwärmeversorgung wird derzeit weiter ausgebaut. Bereits 2021 wird ein drittes Netz in Betrieb gehen, ein viertes befindet sich in der Planungsphase.

Einsatz von Vakuumtechnologie in der Fernwärme

Die beiden bestehenden Fernwärmenetze sind zusammen knapp fünf Kilometer lang und bestehen aus wärmeisolierten Schwarzrohren. Um eine möglichst lange Lebensdauer der Rohre zu gewährleisten, wird in einem ersten Schritt in einer Enthärtungsanlage der pH-Wert des Wassers auf 0 gesenkt. Anschließend wird in einer Umkehrosmose-Anlage die elektrische Leitfähigkeit des Wassers auf den optimalen Wert von acht bis neun Mikrosiemens/Kubikzentimeter (µs/cm3) heruntergesetzt.In der Vergangenheit wurden die Wrasendämpfe, hauptsächlich Sauerstoff und geringe Mengen Kohlendioxid, über je eine Entgasungsanlage abgesaugt. Diese Anlagen waren mit Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen ausgestattet. Für den Technikverantwortlichen Tobias Friedemann stellte diese Art der Vakuumversorgung keine befriedigende Lösung dar. Die Vakuumpumpen benötigten als Betriebsmittel Wasser. Die Kosten für den Frischwasserbedarf beliefen sich dabei auf 3.000 Euro pro Jahr. Da der ehemalige Lieferant dieser Entgasungsanlagen keinen Service mehr anbot, schaute sich Tobias Friedemann nach Alternativen auf dem Markt um. Der Einsatz von Chemikalien zur Wasseraufbereitung stellte für das Elektrizitätswerk in Offenburg schon aus Umweltgründen keine wirkliche Alternative dar. Außerdem ist der Einsatz von Chemikalien kritisch, weil die Dosierung und Zusammensetzung der Chemikalien unerwünschte Reaktionen hervorrufen kann, die sich wiederum negativ auf die Wasserqualität auswirken können.

Vorteile eines thermischen Entgasungssystems von Busch

Nach intensiver Recherche stieß Tobias Friedemann schließlich auf die Firma Busch Vacuum Solutions. Die Verfahrensingenieure von Busch entwickelten ein komplett neues thermisches Entgasungssystem, dessen Herzstück die neueste Generation der drehzahlgeregeltenMINK Klauen-Vakuumpumpen darstellt.

Aus dem Kreislauf werden im 24-Stunden-Betrieb permanent 1000 Liter Wasser pro Stunde dem Entgasungssystem zugeführt. Dort wird das Wasser in einen Vakuumbehälter eingesprüht. Durch die Versprühung des Wassers und Füllkörper im Behälter wird eine möglichst große Wasseroberfläche geschaffen, so dass Wrasendämpfe durch die Vakuumpumpe effektiv abgesaugt werden können. Das so entgaste Wasser kann über die Steuerung entweder direkt oder über einen Bevorratungsbehälter wieder dem Kreislauf zugeführt werden. Eine Herausforderung für die Verfahrenstechniker waren die beengten Platzverhältnisse in einem Raum direkt neben dem Blockheizkraftwerk. Die Lösung ist ein kompaktes Entgasungssystem in einem Rahmen (Abb. 1), das alle Komponenten bis hin zur Steuerung beinhaltet. Die Anbindung an die Wärmeversorgung wurde so geregelt, dass das Entgasungssystem das Wasser beider sich in Betrieb befindlichen Fernwärmenetze abwechselnd aufbereitet.
Das Entgasungssystem von Busch wurde Anfang 2020 in Betrieb genommen und entgast seitdem rund um die Uhr zwei Fernwärmenetze mit 1,8 bzw. 2,8 Kilometern Länge mit einem Gesamtwasservolumen von 300 Kubikmetern Wasser. Für Tobias Friedemann liegen die Vorteile seiner neuen Entgasungsanlage auf der Hand. Durch den Einsatz von MINK Klauen-Vakuumpumpen benötigt er als Betriebsmittel kein Frischwasser mehr. Damit spart er Montagekosten für die Ein- und Ausspeisung und vor allem die Kosten für das Wasser selbst. MINK Klauen-Vakuumpumpen laufen trocken. Das heißt, sie benötigen weder Wasser noch ein anderes Betriebsmittel zum Verdichten beziehungsweise zum Absaugen der Dämpfe. Außerdem generieren sie zuverlässig das gewünschte Vakuumniveau im Entgasungsbehälter. Und dies unabhängig von der Wassermenge und -temperatur. Durch die Drehzahlregelung passt sich die Vakuumpumpe exakt den Wasserverhältnissen an und liefert genau und bedarfsabhängig das gewünschte Vakuumniveau. Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen hingegen können nicht so genau gesteuert werden, außerdem ist ihre Vakuumleistung von der Temperatur des Wassers abhängig. Die nahezu wartungsfreie MINK Klauen-Vakuumpumpe ersetzt zwei der bisher eingesetzten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen. Neben der variablen Drehzahl geht dies auch mit einer zufriedenstellenden Senkung der Energiekosten einher – ein Vorteil auch für ein Elektrizitätswerk. Die neue Entgasungsanlage wird über einen Modbus-RTU überwacht. Somit kann sie von extern bedient und gesteuert werden. Permanent überwacht werden der Wasserdurchfluss, die Wassertemperatur sowie die Leitfähigkeit des Wassers. Weicht einer der drei Parameter vom Soll ab, können sofort entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Für Tobias Friedemann ist klar, dass dies die zukunftsträchtigste Lösung für die Entgasung des Wassers in Fernwärmenetzen darstellt. Das zweite Entgasungssystem von Busch hat er bereits für das neue, im kommenden Jahr in Betrieb gehende Fernwärmenetz installiert. Auch die kommenden Netze sollen mit Entgasungssystemen von Busch Vacuum Solutions ausgestattet werden.