Sauber, klar und erfrischend – mit diesen Attributen wird das Wasser in der Schweiz gerne beschrieben. Dass das kühle Nass hier, im Wasserschloss Europas, diese Qualitätsmerkmale besitzt, liegt unter anderem an rund 800 Abwasserreinigungsanlagen (ARAs), die kontinuierlich Schmutzwasser reinigen. Anlagen wie die Station d’épuration (STEP) Yverdon am Lac de Neuchâtel (Neuenburgersee), die das Abwasser des Badeorts Yverdon-les-Bains sowie der benachbarten Gemeinden aufbereitet. Störungen, Überlastungen oder gar Ausfälle dieser kritischen Infrastruktur können schwerwiegende Auswirkungen auf Mensch, Natur und Umwelt mit sich bringen. Um solchen Szenarien vorzubeugen und zugleich den Betrieb der Anlage effizienter zu gestalten, haben die Betreiber von STEP Yverdon die Transparenz der ARA bedeutend erhöht. Dabei behilflich waren ihnen der Genfer Systemintegrator und Automatisierungsspezialist AMICS sowie die IoT-fähigen Technologien von Schneider Electric.
Störungssicher und effizient dank vernetzter Komponenten
Bei der Digitalisierung einer Abwasseranlage gibt es eine große Herausforderung: Der Aus- und Einbau von Komponenten erfolgt immer im laufenden Betrieb, sodass die verschiedenen digitalen Hard- und Softwarelösungen zeitlich gestaffelt erneuert beziehungsweise ausgetauscht werden müssen. Bei der Anlage in Yverdon wurden daher zunächst die vorhandenen Steuerungen der verschiedenen Becken und Stationen gegen die robusten Modicon-Steuerungen M340 und M580 ausgetauscht. Diese modernen und IoT-fähigen SPS-Steuerungen erhöhen die Konnektivität der Anlage, indem sie Daten zu Wasserstand, Druck oder Energieverbrauch erfassen und an ein übergeordnetes Überwachungssystem weitergeben. Da sie zudem höchste Standards der Cybersicherheit erfüllen, ist zugleich sichergestellt, dass sie zuverlässig vor Hackerangriffen geschützt sind.
Im zweiten Schritt erfolgte der Einsatz einer Monitoring-Software von AVEVA. Mit diesem SCADA-System – SACDA steht für Supervisory Control and Data Acquisition – kann das kleine Team der ARA Yverdon sämtliche Vorgänge in den verschiedenen Becken der Kläranlage (Schlamm, biologische Behandlung, Biogas und Wärmetauscher) permanent in Echtzeit überwachen. Da sich damit Wartungen vorausschauend und bedarfsgerecht planen lassen, sinkt zudem das Ausfallrisiko und der Anlagenbetrieb wurde resilienter. Tritt doch einmal eine Störung auf, informiert ein intelligenter Alarm das Personal mobil auf dem Smartphone, sodass erste Fehlerdiagnosen bereits aus der Ferne möglich sind. Und noch einen Vorteil bietet die Digitalisierung: Falls erforderlich, können die Spezialisten von AMICS die Daten ebenfalls via Fernzugriff einsehen und im Notfall mit ihrer Expertise bei Wartungs- und Reparaturarbeiten unterstützen.
Bedarfsgerechter Energieverbrauch mithilfe von Frequenzumrichtern
Eine transparente Sicht auf die Anlage ist aber nur die eine Seite der Medaille. In der ARA Yverdon werden jeden Tag fast 11.000 m3 Abwasser gereinigt. Die dazu benötigten Pumpen und Förderbänder – sie bewegen die Rechen durchs Wasser – sind permanent im Betrieb und benötigen große Mengen an Energie. Um den Verbrauch zu reduzieren, wurden daher im Zuge der Digitalisierung 15 Altivar Process Frequenzumrichter verbaut. Mit diesen lassen sich Frequenz und Spannung bedarfsgerecht anpassen. Die Frequenzumrichter sind zudem in der Lage, Motorströme zu erfassen und diese Daten an die Überwachungslösung weiterzugeben. Dies sorgt für Transparenz und hilft dabei, Energie optimal zu nutzen.
Erfolgreich Digitalisieren mit dem richtigen Partner
Von der Modernisierung der Anlage lässt sich einiges lernen. Die Vorteile überzeugen und zeigen: Nicht nur Industrieunternehmen sollten die Digitalisierung endlich weiter vorantreiben, sondern auch öffentliche Einrichtungen. Wassertechnische Anlagen, aber auch andere kritische Infrastrukturen können erheblich von digitalen Komponenten profitieren. Wichtig ist dabei zum einen die passende Technologie, zum anderen ein Partner, der über das entsprechende Know-How verfügt.
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