Unsere neuen Pumpenserien sind auf die Bedürfnisse des

Interview
«Unsere neuen Pumpenserien
sind auf die Bedürfnisse
des Entsalzungsmarkts
ausgerichtet.»
Antonio de la Torre ist Leiter des
Segments Engineered Water in der
Geschäftseinheit Water der Division
Pumps Equipment. Er erläutert die
Fortschritte in der Entsalzungstechnik
und spricht über neue Produkte und
Ideen für die Zukunft.
Mehr als zwei Drittel der weltweit neu installierten
Entsalzungskapazität basiert heute auf dem
Umkehrosmose-Verfahren. Warum entscheiden
sich Kunden zunehmend für diese Technologie?
Auf den ersten Blick scheinen die traditionellen verdampfungsbasierten Verfahren sehr intuitiv. Bei diesen
Verfahren wird das Meerwasser erhitzt und dann durch
Verdampfen und Kondensieren vom Salz getrennt. Zur
Steigerung des Wirkungsgrads wird dies unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen wiederholt. Allerdings ist der Gesamtenergieverbrauch dieses
Verfahrens hoch, selbst wenn Niederdruck-Restdampf
von einem Kraftwerk zur Erwärmung verwendet wird.
Die Umkehrosmose ist dagegen ein Membranverfahren, das keine Wärmeenergie benötigt. Es ist zwar
komplexer, ermöglicht aber einen effizienteren Prozess,
was die Kosten für das entsalzte Wasser senkt. Aus
diesem Grund geht der Trend auch in Regionen mit
niedrigen Energiekosten wie dem Nahen Osten in
Richtung Umkehrosmose.
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Sulzer Technical Review 3/2014
Interview
Die Umkehrosmose-Technik hat sich in den
vergangenen Jahren erheblich verbessert. Was
waren die grössten Fortschritte?
Bei der Umkehrosmose wird Meerwasser durch eine
Membran gedrückt. Wassermoleküle dringen durch die
Membran, aber Salzpartikel werden zurückgehalten.
Der Teil des Meerwassers, der nicht durch die Membran dringt – etwa 55% des Zulaufs – heisst Retentat
oder Sole. Aus der Sole lässt sich Energie zurückgewinnen, da sie unter hohem Druck steht. Im Laufe der
Jahre hat sich der Wirkungsgrad von Energierückgewinnungssystemen erheblich verbessert. Zuerst wurden Francisturbinen oder rückwärts laufende Pumpen
eingesetzt, später waren es Peltonturbinen. Vor einigen
Jahren wurden noch effizientere Rückgewinnungssysteme nach dem Isobarenkammerprinzip entwickelt.
Diese Verbesserungen haben die Lebenszykluskosten
von Entsalzungsanlagen deutlich reduziert. Das Ergebnis ist günstigeres und höherwertigeres Wasser.
Was sind die Herausforderungen bei der
Umkehrosmose-Technik?
Es gibt drei grosse Herausforderungen: Die Energieeffizienz, die Soleableitung und die Vorbehandlung des
Meerwassers. Eine Vorbehandlung ist notwendig, weil
die Membranen sehr empfindlich auf die Qualität des
Meerwassers reagieren. Da sie zu den teuersten Komponenten der Anlage gehören, müssen sie durch sorgfältiges Vorbehandeln des Meerwassers geschützt
werden. Festkörper, Schmutz und Bioorganismen
müssen entfernt werden, um Ablagerungen und
Wachstum an den Membranoberflächen zu vermeiden.
Diese intensive Vorbereitung kann über ein Viertel der
gesamten Investitions- und Betriebskosten der Entsalzung ausmachen.
Wie können die Kosten weiter reduziert werden?
Der grösste Teil der Kosten in einer Entsalzungsanlage
ist energieabhängig. Der Schlüssel zum Erfolg liegt
also in der Energieeffizienz sämtlicher Komponenten.
Wir haben schon über die Verbesserungen bei den
Energierückgewinnungssystemen gesprochen. Weitere Verbesserungen können mit der Pumpentechnik erzielt werden, denn jede prozentuale Steigerung ihres
Wirkungsgrads wirkt sich direkt auf die Kosten des
produzierten Wassers aus. Mit dem richtigen Anlagenkonzept und der richtigen Ausrüstung ist die Umkehrosmose-Technik in Sachen Energieeffizienz unschlagbar. Wir unterstützen unsere Kunden von einer frühen
Projektphase an, um den Gesamtwirkungsgrad zu optimieren und eine grösstmögliche Rentabilität zu gewährleisten.
Meerwasserentsalzung durch
Umkehrosmose
Osmose
Umkehrosmose
Osmotischer
Druck
Externer
Druck
Wasser
Konzentrierte
(Lösungsmittel) Lösung
Semipermeable
Membran
Frischwasser
Meerwasser
Osmose ist die Diffusion einer Flüssigkeit
durch eine semipermeable Membran von einer
Lösung mit einer niedrigen Konzentration einer
gelösten Substanz hin zu einer Lösung mit
einer höheren Konzentration. Durch Anwendung von Druck auf der konzentrierten Seite
der Membran kann die Osmose umgekehrt
werden. Die Umkehrosmose kommt z.B. bei
der Wasserreinigung und Entsalzung zum
Einsatz. Die Membran lässt nur das Wasser,
aber keine grösseren Moleküle (z.B. Salz)
durch.
Die Meerwasserentsalzung mithilfe der
Umkehrosmose benötigt weniger Energie als
traditionelle verdampfungsbasierte Verfahren.
Die erforderliche Energie lässt sich durch
Berechnung der entsprechenden elektrischen
Energie für die verschiedenen Entsalzungsmethoden vergleichen (gemäss Encyclopedia
of Desalination and Water Resources):
• Mehrfacheffekt-Verdampfung (MED):
6,5–11 kWh/m3
• Mehrstufen-Verdampfung (MSF):
13,5–25,5 kWh/m3
• Meerwasser-Umkehrosmose (SWRO):
3–3,5 kWh/m3 (bis zu 7 kWh/m3
mit Borbehandlung)
Sulzer Technical Review 3/2014
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Interview
Meerwasser-Umkehrosmose
Wasser- Vorbehandlung
entnahme
Filterrückspülpumpe
WasserFilterentnahme- zufuhr-/
Sandpumpe
Niederfilter
druckVorpumpe
Umkehrosmose-Abschnitt
Filterrückspülpumpe
(wenn
SpülMF, UF) pumpe
ChemikalienHoch- Umkehrdosierung
druck- osmoseSpeise- Modul
pumpe
Kerzenfilter,
MF, UF
EnergierückgewinnungsVorpumpe
Isobarenkammer
Pumpe f.
chem.
Reinigung
Nachbehandlung
Zum
Verteilungsnetz
oder
Speichertank
Permeat
Produktwasserpumpe
Speisepumpe für
2. Durchlauf
Sole
Sind diese rentablen Lösungen auch nachhaltig?
Der Hauptaspekt aus ökologischer Sicht ist die CO2Bilanz. Indem wir Technologien entwickeln, die weniger
Energie benötigen, erhalten wir umweltfreundlichere
Lösungen. Doch neben dem Energieverbrauch müssen wir uns auch um die Ableitung der Sole kümmern.
Da die Salzkonzentration der Sole höher ist als die des
Meerwassers, muss sie entsprechend verdünnt und an
einer geeigneten Stelle ins Meer zurückgeleitet werden.
So können empfindliche Organismen im Ozean geschützt werden.
Welche Rolle spielt die Entsalzung im Portfolio von
Sulzer?
In vielen Regionen der Welt ist Trinkwassermangel ein
grosses Problem. Die Entsalzung ist ein wichtiges Mittel zur Sicherung einer nachhaltigen Trinkwasserversorgung und somit einer unserer Schlüsselmärkte im Engineered Water Segment. Unser Schwerpunkt sind
Pumpen für Umkehrosmose-Prozesse, aber wir sind
auch im Bereich der Verdampfungsverfahren tätig. Wir
sind Komplettanbieter von Pumpen für Umkehrosmose-Anlagen und bieten sämtliche Pumpen für mittlere
und grosse Anlagen: Pumpen für die Meerwasserentnahme, die Vorbehandlung, die Hochdruck-Membranzufuhr, die Druckerhöhung bei der Energierückgewinnung und den Produktionswassertransport. Unsere
Kunden bekommen alle Pumpen aus einer Hand.
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Produktwasser
In einer typischen Umkehrosmose-Entsalzungsanlage
kommen folgende Pumpen
zum Einsatz:
•Meerwasser-Entnahmepumpe
•Filterzufuhr-/NiederdruckVorpumpe
•Filterrückspülpumpe
•Spülpumpe
•Hochdruck-Speisepumpe
• Speisepumpe für
2. Durchlauf
• Vorpumpe für Energierückgewinnungssystem
• Pumpe für die chemische Reinigung
•Produktwasserpumpe
Sole
Was sind die neuesten Entwicklungen von Sulzer
für den Entsalzungsmarkt?
Wir konzentrieren unsere Entwicklung auf Hochdruckpumpen für den Umkehrosmose-Prozess. Diese Pumpen benötigen rund 60% der Energie der gesamten
Anlage. Wir haben unsere vorhandenen MBN- und
MSD-Pumpen verbessert und den Bedürfnissen der
Entsalzungsbranche angepasst. Vor Kurzem haben wir
die neuen Pumpenserien MBN-RO und MSD-RO eingeführt, die speziell auf Umkehrosmose-Anwendungen
zugeschnitten sind. Da es die Pumpen nicht mit
schwierigen Flüssigkeiten im Hinblick auf Feststoffgehalt, Temperatur oder Giftstoffe zu tun haben, stand der
Wirkungsgrad bei der Entwicklung im Vordergrund.
Sowohl die MBN-RO als auch die MSD-RO sind in
puncto Wirkungsgrad führend auf dem Markt.
Wie konnten Sie den Wirkungsgrad steigern?
Unsere Entwicklungsteams in Karhula (Finnland) und
Winterthur (Schweiz) haben den hydraulischen Wirkungsgrad verbessert, indem sie die Saugkammer sowie das Design des Laufrads, des Diffusors und des
Spiralgehäuses optimiert haben. Der höhere Wirkungsgrad wurde nicht durch engere Toleranzen, sondern
durch ein fortschrittliches hydraulisches Design erzielt.
Unsere Ingenieure haben hervorragende Arbeit geleistet, und wir liegen hinsichtlich des Wirkungsgrads deutlich vor unseren Mitbewerbern.
Interview
Sulzer hat Pumpen für Entsalzungsanlagen in aller
Welt geliefert. Gibt es ein Projekt, auf das Sie
besonders stolz sind?
Ich bin stolz auf jedes einzelne Projekt, an dem wir gearbeitet haben. Vor Kurzem haben wir zum Beispiel das
Magtaa-Projekt in Algerien in Betrieb genommen. Zum
Zeitpunkt des Baus war es die grösste Entsalzungsanlage der Welt. Wir haben fast alle Pumpen für das
Projekt geliefert und hatten den grössten Auftrag in der
Entsalzungsbranche. Dank unseres globalen Netzwerks von Fertigungsstätten konnten wir die Pumpen
binnen kurzer Zeit liefern. Die Projektabwicklung verlief
reibungslos, und wir konnten eine gute Partnerschaft
mit dem Kunden aufbauen. Ein anderes Beispiel ist das
Projekt Jubail SWRO-4 in Saudi-Arabien. Dafür haben
wir die neuen MBN-RO-Pumpen geliefert und sind zurzeit dabei, die Installation abzuschliessen.
Sie sind sehr begeistert von der Entsalzungstechnik. Was fasziniert Sie dabei?
Es ist eine Branche, in der man mit Kunden über technische Dinge sprechen kann, und das gefällt mir. Die
Antonio de la Torre
studierte Maschinenbau an der Polytechnischen Universität Madrid. Anschliessend
arbeitete er fünf Jahre als Vertriebsingenieur
bei einem Maschinenbaukonzern und zwei
Jahre als Leiter für rotierende Maschinen im
Bereich Anlagenbau, bevor er 2005 zu Sulzer
kam. Hier war er zunächst als Sales & Tender
Support Manager und Portfolio Manager für
den Bereich Water Transport and Production
tätig. Seit Januar 2014 leitet er das neu
gegründete Segment Engineered Water der
Geschäftseinheit Water bei Pumps Equipment.
Technik auf dem Gebiet der Spezialpumpen ist generell sehr fortschrittlich, und die Unternehmen sind ständig auf der Suche nach Verbesserungen. Ich mag es,
frühzeitig in Projekte eingebunden zu sein und unsere
Kunden mit technischen Lösungen zu unterstützen.
Mit dieser Philosophie ist Sulzer nicht nur Pumpenlieferant, sondern trägt zur Wertschöpfung des gesamten Prozesses bei.
Was sind Ihre Pläne für die Zukunft?
Wir haben bereits eine starke Aktivität auf dem Entsalzungsmarkt, aber wir wollen noch weiter wachsen. Neben grossen Anlagen wollen wir uns auch um kleinere
Anlagen kümmern. Der Trend geht von sehr grossen
Anlagen, wie sie in der Vergangenheit in Algerien, Spanien, Australien und dem Nahen Osten gebaut wurden,
zu kleinen und mittelgrossen Anlagen. Kleinere Anlagen können viel leichter konstruiert, installiert, betrieben und besonders finanziert werden. Diesen Markttrend wollen wir vorantreiben. Unser ultimatives Ziel ist
es, die Nummer eins auf dem Entsalzungsmarkt zu
werden.
Interview: Tünde Kirstein
Sulzer liefert alle erforderlichen Pumpen für Umkehrosmose-Anlagen und hat kürzlich neue Hochdruck-Speisepumpen entwickelt. Die MBN-RO ist eine mehrstufige
Diffusorpumpe mit Gliedergehäuse für mittlere bis grosse
SWRO-Anlagen mit einer Kapazität von bis zu 1000 m3/d.
Die MSD-RO ist eine mehrstufige Doppelspiralpumpe mit
axial geteiltem Gehäuse für hohe Kapazitäten von bis zu
3200 m3/h. Beide Serien erreichen eine Förderhöhe von
750 m.
www.sulzer.com/MBN-RO
www.sulzer.com/MSD-RO
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