HSY halusi selvittää Ala-Tikkurilan ja Ylästön pumppaamoiden ajotapojen vaikutusta energiankulutukseen. Optimaalisen ratkaisun ratkaisun löytämiseksi tarkasteltiin pumppaamojen erilaisia ajotilanteita ja pumppujen sopivuutta prosessiin. Pumppuja ohjaaviin taajuusmuuttajiin asennettiin dataloggerit, jotta voitiin mitata pumpun energiankulutusta ja selvittää mikä ajotapa on energiatehokkain sekä ovatko prosessissa käytettävät pumput oikeankokoiset.

1. 1
CASE:
HSY – DIGITALISUUS ENERGIAN-
KULUTUKSEN OPTIMOINNISSA
Automatisoitupumppujenenergiakatselmus
Energiatehokas vesihuoltolaitos

2. Pumppausjärjestelmän
energiatehokkuuden arviointi
2
Energiakatselmus vs. jatkuva seuranta
Perinteisesti suoritettu energiakatselmus antaa hyvän kuvan
pumppausjärjestelmän hetkellisestä toiminnasta.Tämä ei
kuitenkaan pysty kuvaamaan prosessissa tapahtuvia pitkän
ajan muutoksia.
Nykyaikaisilla digitaalisilla ratkaisuilla toteutettu jatkuva
asennuskannan monitorointi ja analysointi on ylivertainen
verrattuna perinteisiin energiakatselmuksiin. Arvio pumppujen
toiminnasta voidaan tuottaa sähkömoottorikäytön tietojen
perusteella helposti ja edullisesti.
Asennettujen pumppausratkaisujen energiankäyttöä on
mahdollista tehostaa jopa noin 30 %. Säästöpotentiaali
jakautuu kuitenkin vesi- ja jätevesiverkostossa hankalasti, sillä
pumput ovat kooltaan pieniä ja etäällä toisistaan.Tällaisessa
ympäristössä energiakatselmuksen suorittaminen siirrettävillä
kalliilla mittalaitteilla ei ole kustannustehokasta.
Digitaalinen tiedonsiirto ja modernit tiedonkeruulaitteet
mahdollistavat kustannustehokkaan ja kattavan
tiedonsiirron ja analysoinnin.
KUVA. Tyypillisen teollisuuspumpun elinkaarikustannusten jakauma.
ENERGIANKULUTUS
60%
KUNNOSSAPITO
13%
TUOTANNON MENETYKSET
14%
INVESTOINTI
13%

3. Asiakkaan
tieto-
järjestelmät
Q* (%)
0 20 40 60 80 100 120
P*(%)
0
50
100
150
200
250
300
Gülich
n
q
= 20
n
q
= 50
n
q
= 100
n
q
= 150
n
q
= 250
0 20 40 60 80 100 120
0
50
100
150
200
250
300
Stepanoff
n
q
= 17
n
q
= 29
n
q
= 43
n
q
= 58
n
q
= 77
n
q
= 110
n
q
= 178
Pumpun tilaa voi seurata helposti mittaamalla sähkö-
moottorin tilaa.Tiedonkeräykseen käytetään älykästä
dataloggeria.
Internetpohjainen järjestelmä määrittelee pumpun
toimintapisteen pumppua pyörittävän sähkö-moottorin
momentista ja pyörimisnopeudesta.Tiedot saadaan
moottoria säätävästä taajuusmuuttajasta tai erillisellä
virranmittauksella suorakäyttöisistä moottoreista.
Mittauksen jälkeen data siirretään pilviratkaisuun, missä data
analysoidaan.Tämän jälkeen tulokset saadaan reaaliajassa
mille tahansa laitteelle. Internetpohjainen järjestelmä
määrittelee pumpun toimintapisteen pumppua pyörittävän
sähkömoottorin momentista ja pyörimisnopeudesta.
KUVA. Periaatekuva internetpohjaisen energiaoptimointipalvelun toiminnasta
(Viimatech Oy)
Analyysin tuloksena käyttäjä saa
arvion pumpun kunnosta ja
ehdotukset toimenpiteistä, jos
niille on tarvetta.
Nykyaikainen menetelmä
energiankulutuksen optimointiin

4. 4
ESIMERKKI:
HSY:n Ala-Tikkurilan ja
Ylästön pumppaamot
HSY halusi selvittää Ala-Tikkurilan jaYlästön
pumppaamoiden ajotapojen vaikutusta
energiankulutukseen.
Energiankulutuksen optimointi on tärkeää, jotta
energiankulutus saadaan minimoitua. Lisäksi
haluttiin selvittää ovatko käytössä olevat pumput
sopivan kokoisia prosessiin.
TOTEUTUS
• Ongelmaa lähdettiin ratkomaan tarkastelemalla
pumppaamojen erilaisia ajotilanteita, joita voidaan
vertailla toisiinsa nähden
• Pumppujen sopivuutta prosessiin tarkasteltiin
mallintamalla pumppujen energiankulutusta ja
hyötysuhdetta.
• Asentamalla dataloggerit pumppuja ohjaaviin
taajuusmuuttajiin voitiin mitata pumpun
energiankulutusta ja selvittää mikä ajotapa on
energiatehokkain sekä ovatko prosessissa käytettävät
pumput oikean kokoiset

5. Pumppaamojen keskinäisen ajotavan vertailu
HSY YLÄSTÖ&ALA-TIKKURILA
Ylästön suhteellinen osuus tilavuusvirrasta verrattuna kokonaistilavuusvirtaan.
Ylästön ja Ala-Tikkurilan keskinäistä
ajotapaa vertailtiin piirtämällä Ylästön
suhteellinen osuus kokonaistuotosta
suhteessa hyötysuhteeseen.
Ylästön hyötysuhde vaihtelee
huomattavasti enemmän johtuen
suuremmasta tuoton vaihtelusta.
Parhaimmillaan hyötysuhde on Ylästön
tuottaessa noin 80 % tilavuusvirrasta.

6. Keskiarvoistettu data helpottaa
muutoksien havaitsemista datasta.
Tilavuusvirran vaikutus hydrauliseen
hyötysuhteeseen näkyy selvästi.
Tuoton kasvaessa myös hyötysuhde
kasvaa ja vastaavasti tuoton
pienentyessä hyötysuhde laskee.
On energiatehokkaampaa pumpata
isoja tilavuuksia lähellä pumppujen
BEP-pistettä.
(* BEP = Best efficiency point, parhaan
hyötysuhteen piste)
YLÄSTÖ
Tuoton vaikutus pumppaamon hyötysuhteeseen

7. Ylästön pumppaamon energiankulutus
yhtä pumpattua kuutiota kohden on
keskimäärin 0,07 kWh/m³.
Myös energiankulutuksesta on
havaittavissa tilavuusvirran vaikutus
kulutettuun energian määrään.
YLÄSTÖ
Energiankulutus pumpattua tilavuutta kohden

8. Ala-Tikkurilan pumppaamon
hyötysuhde ei juuri muutu tuoton
kasvaessa.
Pumppaamolla on kaksi pumppua,
joista käytetään yleensä vain yhtä.
Kun toinen pumppu otetaan
käyttöön, tuotto tuplaantuu – mutta
hyötysuhde ei nouse.
Kun pumpujen tuottoarvoja verrattiin
valmistajan datalehteen, selvisi että
pumput eivät toimi parhaalla
hyötysuhdealueellaan.
ALA-TIKKURILA
Tuoton vaikutus pumppaamon hyötysuhteeseen

9. ALA-TIKKURILA
Energiankulutus pumpattua tilavuutta kohden
Ala-Tikkurilan pumppaamon
energiankulutus pumpattua
kuutiota kohden on pienempi kuin
Ylästön energiankulutus.
Ero johtuu lähinnä
nostokorkeuserosta
pumppaamoiden välillä.

10. YHTEENVETO
Ylästö
Ylästön pumppaamon hyötysuhde riippuu
voimakkaasti virtausmäärästä. Suurella
virtausmäärällä saavutetaan noin 80 %
hyötysuhde. Pienellä virtausmäärällä
hyötysuhde on noin 50 %.Virtaaman
vaikutus energiankulutukseen kuutiometriä
kohden vaihteli huomattavasti
virtausmäärästä riippuen.
Ala-Tikkurila
Ala-Tikkurilan pumppaamon hyötysuhde
on noin 65 %. Pumppaukseen käytetään
tarpeesta riippuen yhtä tai kahta pumppua.
Pumppaamoa kannattaisi käyttää
ainoastaan tilanteissa, joissaYlästön
pumppaamon tuotto ei riitä täyttämään
tarvetta. Lisäksi tulisi harkita pienempien
pumppujen asentamista hyötysuhteen
parantamiseksi.

11. www.motiva.fi/vesihuoltolaitos
Sisältöjakuvat:HSYjaMotiva,2018
Motiva on tuottanut aineiston osana Energiatehokas vesihuoltolaitos
-hanketta (2016–2018), jossa on laadittu erilaisia käytännönläheisiä
esimerkkejä ja ohjeita vesihuoltolaitoksen energiatehokkuutta edistävistä
toimista ja ratkaisuista.
Hankkeeseen osallistuivatVesilaitosyhdistysVVY, Helsingin seudun
ympäristöpalvelut HSY, Hämeenkyrön kunnan vesihuoltolaitos,
Hämeenlinnan SeudunVesi Oy, KuopionVesi, KurikanVesihuolto Oy,
Lahti Aqua Oy, LempäälänVesi, NokianVesi Oy, OulunVesi,Tampereen
Vesi,Turun seudun puhdistamo Oy,TurunVesiliikelaitos,Tuusulan seudun
vesilaitos kuntayhtymä, VaasanVesi,VihdinVesi, ABBOy, Flowplus Oy,
Hyxo Oy, Oilon Oy ja SKS Control Oy.
Hanketta rahoittivat Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto,
Energiavirasto sekä hankkeeseen osallistuneet laite-, palvelu- ja
järjestelmätoimittajat.