Pumppaamoiden energiatehokkuuden parantaminen

Abstract

Pumppujen kuluttama sähköenergia muodostaa suurimman osan pumppaamoiden elinkaarikustannuksista, joten energiatehokkuutta kannattaa parantaa. Pumppausjärjestelmissä voi olla energiansäästöpotentiaalia, jota voidaan hyödyntää ilman suuria investointikustannuksia. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää Kymen Vesi Oy:n jätevesipumppaamoiden energiatehokkuuteen vaikuttavat seikat ja tutkia vaihtoehtoja, kuinka energiatehokkuutta voisi parantaa automaation avulla tehtävillä muutoksilla.

Työssä kuvattiin teoreettisesti pumppaamoiden energiankulutuksen kokonaisuus. Työssä tutkittiin, kuinka määritetään pumpun toimintapiste, jota varten täytyy mallintaa pumppausjärjestelmä. Toimintapisteen avulla voidaan päätellä pumppausjärjestelmän tämänhetkinen energiatehokkuus. Koska pumppausjärjestelmät ovat erilaisia, jokainen järjestelmä täytyy tutkia erikseen. Pumppausjärjestelmät voivat olla hyvinkin monimutkaisia useine muuttujineen. Tämän työn esimerkit ovat yksinkertaisista järjestelmistä,joten teoriaa tulee soveltaa sopivaksi kuhunkin kohteeseen.

Työssä tutkittiin pumppaamoiden geodeettisen ja dynaamisen nostokorkeuden muuttamisen vaikutuksia energiatehokkuuteen. Tässä työssä tehtyjen laskujen tarkoitus on auttaa ymmärtämään ja konkretisoimaan teoriaa. Työssä lasketut laskut ovat yksinkertaistettuja malleja, joiden tarkoitus on antaa kuvaa energiansäästövaihtoehdoista. Lähtötietojen hankinta voi olla vaikeaa, joten työssä tutkittiin myös, kuinka tehdään kenttämittauksia kohteiden energiansäästöpotentiaalista.

Työn pohjalta voidaan tehdä kartoitusta olemassa olevien pumppaamoiden energiansäästöpotentiaalista. Koska pumppausjärjestelmistä on vaikea saada tarkkoja lähtötietoja, saadaan laskujen perusteella suuntaa antava tulos, jonka avulla kohdetta voidaan tarkastella tarkemmin.

The electrical energy consumed by pumps forms the majority of life-cycle costs of pumping stations. The objective of the thesis was to determine the elements that affect energy efficiency of pumping stations and explore the options how energy could be saved by automation. In more concrete terms, the aim was to define if there is energy saving potential that could be exploited without high investment costs.

The thesis studies the theoretical aspects that make up energy consumption of pumping stations. A pumping system was modeled for the purpose of determining the operation point of a pump. The operation point can be used to deduce the pumping systems energy efficiency at given point of time. Since the pumping systems are dissimilar and may be very complex with multiple variables, each system must be examined separately. Examples in this thesis are from simple systems, so the theory should be applied to suit each subject.

The impact of the change in geodetic and dynamic head of the pumping station to the energy efficiency was studied. The simplified models used in calculations are meant to help to understand and to substantiate the theory and provide alternatives for saving energy. Acquisition of initial data at the field can be difficult, so the methods for measuring them, was studied.

On the basis of this study the energy saving potential of existing pumping stations can be examined. Since it is difficult to obtain accurate baseline data from the pumping systems, the calculations will give a starting point for further action to optimize the energy efficiency of the system.