TEMA1: PUMPER De smarte pumper

De smarte PUMPER

Engang var pumper smådumme, men den tid er forbi. For godt nok er den eldrevne centrifugalpumpe, som er den, der primært bruges i spildevandssystemer, en relativt simpel teknologi, men den er blevet mere kompleks og indgår i stadig mere komplekse systemer. Vi tager et kig på, hvad pumper i spildevandssektoren kan i dag.

TEKST: JESPER WITH, JOURNALIST

Pumper bruges i en lang række brancher indenfor industri, afvanding, landbrug, entreprenørarbejde, beredskab, marine, fjernvarme, drikkevand og spildevand. De er en essentiel del af infrastrukturen i moderne samfund. Der findes mange typer, der er produceret af forskellige producenter til forskellige formål. I spildevandssektoren er det centrifugalpumpen, der er dominerende, og sådan har det været siden 1950’erne. Selv om teknikken er blevet forfinet, så er det i dag vanskeligt at optimere pumpeprincippet yderligere. Udviklingen har været drevet af krav om øget effektivitet og driftssikkerhed, og det har medført, at tolerancekravene i forhold til at opretholde optimal drift er blevet stadig mindre. Derfor er der store krav til, at den rigtige pumpe og systemløsning er omhyggeligt valgt til den enkelte applikation, siger Karsten Egebjerg, der er projektleder hos Envidan med mange års erfaring ud i pumpesystemernes verden.

Han ser dog ofte, hvordan man ukritisk opskalerer pumpeog systemløsninger. Men det er ikke muligt at anvende de samme systemløsninger til et pumpesystem på 10 l/s og til 50 l/s. Ukritisk opskalering medfører i mange tilfælde markante driftsproblemer. De, der ukritisk opskalerer, forstår dybest set ikke de problemstillinger, der indgår i en systemløsning, mener han. Så i takt med at tolerancerne for etablering af optimale pumpesystemer bliver mindre, så kræver det mere dels af designerne af pumperne, dels af planlæggerne, der specificerer vandmængder og løsninger, siger Karsten Egebjerg.

Tørtopstillet arrangement ved Skovshoved Pumpestation. Stationen flytter årligt otte mio. m3 regn- og spildevand til Renseanlæg Lynetten. Det svarer til den mængde, der årligt bliver renset på Novafos’ to største renseanlæg kombineret (Måløv og Usserød på hver fire mio. m3). De fire største pumper er på hver 90kW og flytter hver 700 l/s ved intens regn. Derudover er der monteret fire mindre pumper (55kW - 350 l/s) til, når vandet er mere ”rent” spildevand (det vil sige, når der ikke er ret meget regn opblandet i).

TEMA PUMPER

TEMA PUMPER PUMPER

Novafos er i gang med renovering af en lang række husstandspumpestationer. På billedet en dykket pumpeinstallation ved en villa i nordsjællandske Allerød, hvor man også kan se udluftning og styreskab.

Paradigmeskifte

De omkring 30.000 pumpestationer i Danmark er meget forskellige. På de mindre pumpestationer er der ikke så meget, der kan gå galt, og derfor leverer pumpeleverandørerne som regel velfungerende standardløsninger. Men når det handler om større stationer, så skal der beregnes, designes og tænkes i helheder. Vi vil jo gerne spare energi, samtidig med at driftssikkerheden er høj. For at opnå høj energieffektivitet installerer man tit frekvensomformere på pumperne. Mekanik kobles sammen med el, og man tilføjer intelligent styring, så man får et sammenhængende system. Jeg arbejder hver dag med systemteknik for at skabe de mest optimale helhedsløsninger. Det kan betyde, at det er nødvendigt at gå på kompromis med en af komponenterne. Pointen er, at man ikke skal spare energi for enhver pris. Man kan nemlig skabe driftsproblemer, der kræver, at der skal tilkaldes mandskab, og så er det pludselig en dårlig idé kun at fokusere på energiforbruget, siger Karsten Egebjerg.

Der er sket et paradigmeskifte i spildevandssektoren de senere år ved, at man har flyttet sig fra komponenttænkning til systemtænkning, men ikke desto mindre mangler systemtænkningen stadig for tit, vurderer han. Det sker ikke bevidst, men ude i forsyningerne og hos mange rådgivere er man ikke altid klar over, hvordan tingene interagerer med hinanden. Derfor bør man lave en risikobaseret tilgang til systemløsninger. Opnår jeg en højere eller lavere risikoprofil, skal man spørge sig selv? Forsyningsselskaber er nødt til at tænke i langtidsperspektiver, for det er store investeringer, det handler om. Og man skal lave mange skøn undervejs.

Levetidsomkostninger

ført risikoevalueringer som afgørende i de beslutninger, der træffes. Her ses et højt carbon footprint som risici, og det omfatter både det aftryk, som etableringen af løsningen afsætter, og det løbende aftryk. Og det er en god ide, for der kan forventes øget kundemæssige og politiske krav om redegørelse for klimaaftryk i fremtiden, vurderer han. Forsyningssekretariatet stiller allerede stigende krav om energieffektivisering og klimaaftryk på vegne af politikerne. Jeg har arbejdet med carbon footprint siden 2008, men det er først efter Parisaftalen, at man begynder at få ørenlyd omkring det i Danmark. I flere andre lande som

Storbritannien og dele af USA har man gjort det i lang tid. Nu angiver man i årsregnskabet, hvor meget man har reduceret sit carbon footprint. Det er blevet et værdistempel og et konkurrenceparameter. Det ender ud i intelligente løsninger, hvor man sammensætter de enkelte facetter – el og maskinteknik, arbejdsmiljø, driftssikkerhed, løbende driftsomkostninger – i løsningen. Hver gang du gør en overvejelse omkring det, bliver der færre hovsa'er næste gang, siger Karsten Egebjerg.

”Nu angiver man i årsregnskabet, hvor meget man har reduceret sit carbon footprint”, siger Karsten Egebjerg..

Novafos tænker i helheder

Nordsjællandske Novafos er et af de selskaber, hvor carbon footprint både på produkt og løsning indgår som en del af beslutningsprocessen. I forsyningsområdet er der ca. 1300 pumpestationer fordelt i by og på land, og det kræver forskellige typer og størrelser både store transportpumpestationer, der flytter store mængder opsamlet spildevand videre til renseanlæg og små husstandspumpestationer, der leder spildevandet væk fra den enkelte borgers grund, hvor terrænet ikke tillader gravitation. Store pumpestationer kræver kraftfulde pumper til at flytte de store mængder vand, og det kræver en masse energi. Derfor er det især på de stationer vigtigt, at valg af løsning også inkluderer en vurdering af, hvor effektivt pumperne kan flytte vandet, siger Cherina

Gunnlaugsdottir, der er projektleder hos Novafos.

Hun har tidligere arbejdet i fem år hos pumpeproducenten Flygt, der i dag hører under Xylem.

Den vurdering kræver, at man tænker hele systemet ind. Det gælder for den specifikke pumpe og det enkelte anlæg, men også for de omkringliggende anlæg for at have styr på, hvor vandet kommer fra, hvor det skal hen, og hvad der er af kapacitet i systemet.

”På sigt vil det være muligt at få algoritmer til at hjælpe med at vurdere den optimale vej for vandet, afhængigt af en række målinger i anlæggene”, siger projektleder Cherina Gunnlaugsdottir fra Novafos.

Vi kan sætte den mest effektive og stærke pumpe ind i et eksisterende system, men uden at få flyttet noget som helst, hvis den pumper op imod en lukket dør i form af et fyldt system ved udledningen, siger Cherina

Gunnlaugsdottir.

Udvikling af intelligente styringer er altafgørende for en helhedsbetragtning af systemet, da det netop drejer sig om indsamling, behandling og analysering af store mængder data for at få det fulde overblik. Novafos sætter i dag selv manuelt en del af de parametre, der danner grundlag for den koordinerede styring af vandets vej igennem sine anlæg. Men på sigt vil det være muligt at få algoritmer til at hjælpe med at vurdere den optimale vej for vandet, afhængigt af en række målinger i anlæggene, lyder det fra Cherina

Gunnlaugsdottir.

Den rigtige styring øger driftssikkerheden

For de mindre husstandspumpestationer er vandmængderne små og strømforbruget så lille, at det ikke har samme afgørende indflydelse, at pumpen ikke ligger energimæssigt optimalt på pumpekurven. Her har andre faktorer væsentligt større indflydelse på levetidsomkostningerne for pumpestationen – for eksempel omfanget af mandetimer og transport til og fra pumpestationen ved nedbrud. Netop derfor er driftssikkerhed en meget væsentlig faktor for selskabet, når man vælger pumpeløsninger. Vi sætter som hovedregel kun en pumpestation, når gravitation ikke er muligt. Så de pumpestationer, vi har, er alle kritiske, fordi vandets vej bliver obstrueret, hvis pumpestationen er ude af drift. Det er vigtigt for os, at vi kan løse så mange problemer som muligt, hurtigst muligt. Med det rigtige valg af styring og overvågning kan vi tilgå vores pumpestationer digitalt fremfor fysisk og løse langt de fleste udfordringer ”hjemmefra”. Intelligente styringer, der for eksempel selv forsøger sig med justering af pumpehjulet for at løsne en tilstopning, før den kalder på hjælp via overvågningen, sparer os endnu mere tid, siger Cherina Gunnlaugsdottir. Novafos er netop nu i gang med udrulningen af sin nye standard for pumpestyringer, hvor man overgår til PLCløsninger. Målet er at have bedre mulighed for selv at tilpasse styringerne til deres specifikke behov. Samtidig er man i gang med udskiftning af de gamle pumpestyringer til PLCløsninger. Med så mange pumpestationer vil det dog tage noget tid, før man er i mål.

Ensartede krav

Novafos har de seneste år haft fokus på at udarbejde en række standard kravspecifikationer til brug ved udbud af renovering af pumpestationer. Det sker ikke mindst for at sikre ensartet kvalitet i hele forsyningsområdet, der indtil 2017 bestod af seks forskellige forsyningsselskaber. Man har defineret sin standard på et højt niveau og sætter også krav til leverandørerne for udførsel af beregninger og eftervisninger af, at de stillede krav bliver overholdt. De bedste pumper ligger ret tæt på hinanden kvalitetsmæssigt, oplever Cherina Gunnlaugsdottir, men der er forskelle, hvor den ene for eksempel kan have en lidt bedre driftskurve eller design til en konkret løsning.

Arbejdsmiljøet er desuden en altafgørende faktor for Novafos i valg af løsninger. Her spiller driftssikkerheden også en væsentlig rolle, eftersom færre fysiske udkald naturligt mindsker risikoen for arbejdsskader og direkte kontakt med spildevandet. Derudover har ensartethed i installationer også stor betydning, da det gør det muligt at håndtere akutte situationer hurtigt og effektivt. Det er en stor fordel for os at ensrette vores pumpeløsninger, så vi får samme kvalitetsløsninger over hele forsyningsområdet. Nogle pumpestationer kunne for eksempel godt nøjes med en mindre avanceret styring, end den standard vi nu har defineret. Selv uden at gå på kompromis med funktionen af stationen. Men ensartethed øges driftssikkerheden og den større mængde registrerede data giver os bedre indsigt i det samlede system, så i en helhedsbetragtning er det bare en bedre løsning for os, siger Cherina

Gunnlaugsdottir.

TEMA PUMPER

Skovshoved Pumpestation ved Skovshoved Havn med udsigt ud over Øresund. Dækslerne er strategisk placeret, så det er så nemt som muligt at tilgå installationerne oppefra.