Jätevesipumppaamon energiankulutuksen optimointi

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena on vesimäärältään suuren jätevesipumppaamon energiankulutuksen optimointi. Työn taustalla on työn tilaajan, Tampereen Veden, kyseisellä jätevesipumppaamolla suorittama kehitysprojekti. Projektilla tavoiteltiin tarkempien tietojen keräämistä pumppaamon toiminnasta. Samalla pumppaamon energiankulutuksen optimointi muodostui yhdeksi projektin tavoitteista.

Työn ensimmäisessä osassa tarkastellaan jätevesihuoltoa teoriassa ja käytännön esimerkein Tampereen Veden jätevesipumppaamoilla. Opinnäytetyön jälkimmäinen osio keskittyy tarkastelun kohteena olevan jätevesipumppaamon energiankulutuksen optimointiin niin ikään teoriassa ja käytännössä.

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää energiankulutuksen eroja, kun verrataan kahta eri pinnansäätöjärjestelmää. Vertailun kohteena olivat jätevesipumppaamoilla tyypillinen logiikkaohjattu järjestelmä ja energiatehokkaaseen pumppaukseen soveltuva ELSA DC -järjestelmä.

ELSA DC -järjestelmän energiaoptimoidun pumppauksen taustalla on taajuusmuuttajaohjattu pumppujen käyttö. Taajuusmuuttajilla mahdollistettiin pumppujen matalampi pyörimisnopeus, joka puolestaan vaikuttaa suoraan sähkönkulutukseen.

Työ suoritettiin kvantitatiivisena tutkimuksena, jossa hyödynnettiin pumppaamolla suoritettujen koeajojaksojen aikana kerättyä mittausdataa. Mittausdatan perusteella myös teoria energiankulutuksen säästöjen taustalla voitiin osoittaa todeksi. Koeajojaksojen tulokset olivat positiivisia energiankulutuksen optimoinnin suhteen.

Työn lopussa tarkastellaan tutkimuksen merkitystä kannattavuuslaskelman kautta. Kannattavuuslaskelmassa verrattiin uuden järjestelmän alkuinvestointeja sillä vuosittain saavutettaviin säästöihin. Opinnäytetyön pohjalta voidaan tehdä päätöksiä ELSA DC -järjestelmän soveltuvuudesta muille Tampereen Veden ylläpitämille jätevesipumppaamoille.

The subject of this thesis was the optimization of the energy consumption of a wastewater pumping station. This thesis was commissioned by the water department of Tampere, known as Tampereen Vesi. Optimizing the consumption of energy was a part of a larger development project of the said wastewater pumping station.

This study compared the differences in energy consumption between two methods of controlling the wastewater surface levels inside the collector tank. The comparison was done between a typical on/off surface level control and an energy efficient ELSA DC system.

The basis for the energy efficiency of the ELSA DC-system was in use of a variable-frequency drive, which could alter the rotation speed of the sewage pumps. A lower rotation speed was directly proportional to the required power of the pump.

This thesis was done using a quantitative research method. A vast amount of research material was gathered during several weeks of trial runs done at the pumping station. The results from the trial runs validated the theory behind the lower usage of energy. A significant saving of energy was also discovered during the analysis of the research material.

All observations made during this thesis can be utilized if the ELSA DC system would be implemented at other wastewater pumping stations.