Danfoss Sensing Solutions VLT® AQUA Drive: Der sauberste See Berlins

Vier Pumpen mit einer Leistung von 1,2 m³/s bzw. 1,8 m³/s fördern Rohwasser in den Verteilturm.

Mit einer Länge von vier Kilometern und einer Fläche von rund 450 Hektar ist der Tegeler See das zweitgrößte Gewässer in Berlin. Das am nordwestlichen Stadtrand von Berlin gelegene Gewässer speisen zwei Zuflüsse, der Tegeler Fließ und der Nordgraben. Als Naherholungsgebiet, Trinkwasserreservoir, für die Ökologie der Region und seit einiger Zeit auch wieder für die Fischerei hat es einen hohen Stellenwert. Im Uferbereich rund um den Tegeler See betreiben die Berliner Wasserbetriebe rund 130 Trinkwasserbrunnen, die 70 bis 75 % ihres Wasserbedarfs über die Uferfiltration und die künstliche Grundwasseranreicherung decken.

Allerdings sind die Zuflüsse zum See sehr nährstoffreich. Denn sie liefern mit Phosphat und Stickstoff beladenes Wasser, das unter anderem aus dem Klärwerk Schönerlinde stammt. In den achtziger Jahren gehörte daher der Tegeler See in den Sommermonaten den Algen. Die starke Überdüngung hatte zu einem fast ungebremsten Algenwachstum geführt, das weithin sichtbar war. Der See war grün, hatte eine Sichttiefe von lediglich wenigen Zentimetern und die Gesamtphosphorkonzentration lag bei rund 800 µg/l, bevor der Senat ein Sanierungskonzept in Angriff nahm. Zentralpunkt des Konzepts war dabei der Bau einer Phosphateliminierungsanlage unmittelbar am Seezufluss. Die OWA Tegel reduziert durch einen vierstufigen Prozess mit Flockung, Sedimentation, Nachflockung und anschließender Filtration die Phosphorverbindungen und Schwebstoffe jeweils um bis zu 99 %. Heute ist der See das sauberste Gewässer der Hauptstadt mit einer vorbildlichen Wasserqualität.

Alles ein bisschen größer: In der OWA Tegel werden jährlich zwischen 70 und 90 Mio. m³ Wasser gereinigt. Dies erfordert auch entsprechend dimensionierte Rohre.

Pro Tag 280.000 m3 Wasser

In der OWA Tegel ist alles ein wenig größer dimensioniert, denn die Anlage muss jährlich zwischen 70 und 90 Mio. m3 Wasser reinigen, was etwa der dreifachen Wassermenge des Sees entspricht. Neben dem zufließenden Oberflächenwasser aus dem Nordgraben und dem Tegeler Fließ kann zusätzlich von einem Pumpwerk Havelwasser über eine sechs Kilometer lange Druckleitung durch den Tegeler See in die OWA Tegel gepumpt werden. Der aufwändige Wassertransport dient dazu, die Durchströmung des Sees mit phosphatreduziertem Wasser zu erhöhen.

Im ersten Arbeitsschritt entfernt die Eliminationsanlage zur mechanischen Vorreinigung mit ihren Grob- und Feinrechen im Wasser schwimmende Sperrstoffe – in der Hauptsache Äste, Laub und verwehten Unrat. Vier Pumpen mit einer Leistung von 1,2 m3/s bzw. 1,8 m3/s fördern das Rohwasser in den Verteilturm. Dort wird dem Wasser anionisches Flockungshilfsmittel zudosiert, um die Makroflockenbildung anzuregen. Auf dem Weg zum Sedimentationsbecken wachsen die Flocken zu Flockenaggregaten heran und erreichen eine sedimentierbare Größe. Im Sedimentationsbehälter setzt sich der überwiegende Teil der Flocken ab. Für sehr kleine, nicht sedimentierbare Bestandteile erfolgt eine Nachfällung. Den Schlamm der Sedimentationsbehälter entfernen Räumschilde automatisch und eine Abwasserdruckleitung übernimmt den Transport zum Klärwerk Ruhleben, wo der Schlamm mit verarbeitet wird.

Bevor das Reinwasser wieder in den Nordgraben zurück fließen kann, wird es gefiltert und mit Sauerstoff angereichert. Mit einer Fließgeschwindigkeit von rund 7 m/h entfernen moderne Filter mit einer Filterfläche von 600 m2 die unerwünschten Schwebteile und Trübstoffe aus dem Wasser. Um den Sauerstoffgehalt anzuheben, stürzt das Wasser außerdem noch über eine Kaskade, bevor es im Auslaufbauwerk landet, von wo es dann in Richtung Tegeler Hafen fließt.

Die VLT Frequenzumrichter erhöhen die Energieeffizienz der Anlage. Die VLT AHF Filter (rechts im Bild) reduzieren die Netzrückwirkungen und schützen die Qualität der Versorgungsnetze. Ebenfalls gut zu erkennen: Die Luftkanäle für eine optimale Kühlung der Schaltschränke und Frequenzumrichter.

Sauber und effizient

Nach 25 Jahren stand eine umfassende Modernisierung der OWA Tegel an. Vor allem die Energieeffizienz der alten Anlage ließ einige Wünsche offen. In den Ausschreibungen konnte sich Danfoss mit den Frequenzumrichtern VLT® AQUA Drive und VLT® AutomationDrive sowie den passenden AHF-Filtern gegen Netzrückwirkungen durchsetzen. Dabei war natürlich das Preisleistungsverhältnis immer ein wichtiges und objektiv nachprüfbares Argument. So zahlt sich Qualität auch nach Jahren für Danfoss aus.

Dass die mit Frequenzumrichter gespeisten Pumpen erhebliche Energieeinsparungen erzielen, zeigen die Vergleichsdaten vor und nach der Sanierung der OWA. Vor der Sanierung arbeiteten die ungeregelten Pumpen mit einem relativ niedrigen Wirkungsgrad, der sich durch die Drehzahlregelung deutlich verbessert hat: Bei mehreren Megawatt Pumpleistung summieren sich übers Jahr einige Gigawattstunden elektrischer Energie, also einige hunderttausend Euro auf, die mit den neuen Danfoss VLT®- Frequenzumrichtern eingespart werden. Dabei sind die VLT® AQUA Drive speziell auf die Regelung von Pumpen ausgelegt und bringen eine Vielzahl zusätzlicher Schutzfunktionen für die Pumpen mit. Zudem sind die Frequenzumrichter aller eingesetzten Baureihen mit einem einheitlichen Bedienkonzept ausgestattet, was den Schulungsaufwand erleichtert und die Bedienung vereinheitlicht.

Einsparpotenziale gezielt nutzen

Was macht den Unterschied aus, in welchem Bereich liegen die Einsparpotentiale? Viele ältere Pumpstationen arbeiten im Start-Stop-Betrieb ähnlich der Pumpen in der OWA Tegel. Durch die Regelung der Pumpkapazitäten lassen sich Zulauf und Pumpleistung aneinander anpassen. In der Folge gibt es längere Betriebszeiten, weniger Starts und einen geringeren Energieverbrauch. Als Nebenprodukt reduzieren sich auch die Druckstöße im Rohrsystem und die Stromspitzen im elektrischen System.

Netzrückwirkungen minimieren

Alle Danfoss VLT® Frequenzumrichter erfüllen ohne zusätzliche Filter die Anforderungen der EN 61000-3-12 vollständig. Um, wie in der OWA Tegel, die speziellen Forderungen des Energieversorgers zu erfüllen, sind zusätzliche Maßnahmen notwendig gewesen. Zur Reduzierung der Netzbelastung auf ein Minimum haben die Projektverantwortlichen daher zusätzlich Netzfilter vorgesehen. Für diese Aufgabe haben die Betreiber der Anlage sich für Danfoss VLT® Advanced Harmonic Filter AHF entschieden. Ein wichtiger Entscheidungsgrund: durch ihr patentiertes Verfahren erreichen sie eine sehr hohe Dämpfung der Netzrückwirkungen. Zudem sind sie genau auf Danfoss VLT® Frequenzumrichter abgestimmt und reduzieren in das Netz zurück gespeiste Oberschwingungsströme THD (Total Harmonic Distortion) auf unter 10 % bzw. 5 %.

Umweltschutz mit Energiespareffekt

Die Anforderungen an die Oberflächenwasseraufbereitungsanlage Tegel sind in jeder Hinsicht hoch. Die Technik muss zuverlässig und ausfallsicher arbeiten, sonst werden in den Tegeler See stark umweltbelastende Oberflächenwässer eingeleitet, die negative Auswirkungen auf Flora und Fauna des Sees haben. Zudem sind die unmittelbaren Auswirkungen auf die Nutzer des Naherholungsgebiets Tegeler See nachhaltig.

Basis dafür ist nach der Sanierung eine effektive und ausfallsichere Technik mit modernen Danfoss Frequenzumrichtern VLT®, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad und Energieeffizienz auszeichnen. Eine gelungene Sanierung, die der Umwelt und dem Geldbeutel nützt.