Jätevedenpumppaamon hyötysuhteen parantaminen

29.06.2022

Energiatehokkuus on tämän ajan trendejä, ja sen merkitys tulee ainoastaan kasvamaan energian hintojen noustessa. Energian järkevä käyttö on myös ilmaston kannalta ajateltuna hyvä ratkaisu. Hyvä parannuskohde on pureutua tarkemmin vesihuollon käyttämään energiaan.

Energiatehokkuudessa on kyse siitä, että mahdollisimman pienellä energialla saadaan aikaan mahdollisimman suuri työ. Hyötysuhteella taas kuvataan, kuinka suuri osa alkuperäisestä energiasta pystytään muuntamaan toiseen muotoon. Vesihuollossa energiaa käytetään esimerkiksi pumppaamoissa. Pumppaamoita käytetään siirtämään vesiä paineellisesti vesihuollon verkostoissa. Turhan energiahukan karsimiseksi pumppaamon hyötysuhdetta on parannettava, eli siitä on saatava energiatehokkaampi.

Pumppaamot kuluttavat toimiessaan energiaa, ja niiden lukumäärän kasvaessa myös energiankulutus kasvaa. On esitetty arvio, että Euroopan sähkönkulutuksesta 70 % käytetään sähkömoottoreihin ja siitä energiasta 22 % kuluisi pumppaamoissa. Energiatehokkuuden parantamiseksi tulisi huomioida jokainen yksittäinen osakokonaisuus, ja niitä kaikkia parantamalla saavutetaan hyötyä koko järjestelmälle. Ensisijaisesti pumppaamon energiatehokkuus muodostuu sen ominaisuuksista, kuten pumppujen koosta, sekä käyttäjän määrittelemistä säädöistä, esimerkiksi pumppujen käynnistystiheydestä.

Jäteveden kerääminen ja kuljetus on kauan hoidettu painovoimaisesti viettoviemärien avulla. Nykyisin on kuitenkin toinenkin tapa, paineellinen viemäröinti, joka taas vaatii pumppaamoita toimiakseen. Yhteiskunnan kasvaessa tarvitaan yhä enemmän pumppaamoita. Pumppaamoiden hinta muodostuu hankinnan jälkeen niiden käyttämästä energiasta sekä tarvittavista huoltotoimenpiteistä. Pumppaamoihin saapuvat vesimäärät eivät pysy jatkuvasti vakiona, vaan vaihtelevat vuorokaudesta ja vuodenajasta riippuen. Tämän takia pumppaamossa tulisi olla enemmän kuin yksi pumppu, jotta pumput saadaan toimimaan energiatehokkaasti. Jokainen uusi pumppu ja pumppaamo lisäävät kuitenkin osaltaan käyttökustannuksia.

Vesihuollon verkostoissa on maanteiden tapaan paljon korjausvelkaa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että putkien ja pumppaamoiden kunto on huonompi, kuin mitä sen kuuluisi olla. Vesihuollossa korjausvelka näkyy erityisesti putkivuodoissa ja lisääntyneissä käyttökustannuksissa. Vesihuoltolaitokset tarvitsevat lisää rahaa verkostojensa parantamiseen, sillä niiden korjaaminen on suuri työ, koska pienemmilläkin kaupungeilla verkostoa saattaa olla useita satoja kilometrejä. Verkostojen parantamisella voidaan saavuttaa monia hyötyjä, kuten pumppauksen energiankulutuksen väheneminen.

Verkostojen huonon kunnon lisäksi pumppauksen kustannuksia kasvattaa hulevesien päätyminen jätevedenputkistoihin. Hulevesi on sateiden ja lumen sulamisesta peräisin olevaa vettä. Kaupunkialueilla sen imeytymineen maahan ei ole tehokasta, joten tarvitaan järjestelmiä sen pois kuljettamiseen. Hulevettä pääsee kuitenkin vuotamaan etenkin viemäriputkiin, jossa se kasvattaa pumpattavaa ja vedenpuhdistamolle kuljetettavaa jätevesimäärää. Usein ajatellaan, että verkostossa on sinne kuulumatonta vettä jopa 20 % enemmän normaalitilanteeseen verrattuna.

Pumppaamot halutaan toimintavarmoiksi, jotta jätevettä ei pääse ympäristöön mahdollisen ongelman seurauksena. Toimintavarmuuden asettamat vaatimukset rajaavat hieman jätevedenpumppaamon energiatehokkuuden parantamistoimenpiteitä. Toisaalta esimerkiksi pumpun tukkeutuminen vähentää toimintavarmuutta sekä samalla kasvattaa pumppauksen energiankulutusta ja nostaa sen kustannuksia.

Jätevedenpumppaamon energiankulutuksen parantaminen riippuu monesta pienemmästä palasta, jotka täytyy hallita. Se on kuitenkin järkevä tehdä, koska energiankulutusta saatetaan pystyä pienentämään monta kymmentä prosenttia. Parantamisprosessiin kuuluu esimerkiksi yksittäisen pumppaamon säätöjen optimointi. Tällöin muutettaisiin esimerkiksi pumppujen käynnistymistä, toimintaa ja rakennetta. Käynnistyessään pumput kuluttavat aina suuren määrän energiaa. Parannusprosessia auttaa nykyaikaisen tietomallintamisen hyödyntäminen. Sen avulla voidaan muodostaa kokonaiskuva verkostosta ja sen kunnosta. Mallintaminen mahdollistaa myös eri tarkastelujen ja simulaatioiden tekemisen, esimerkiksi virtaamien muutosta voitaisiin tarkastella lähivuosien aikana.

Lähde:

Aalto, J. 2022. Jätevedenpumppaamon hyötysuhteen parantaminen , Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.