Die jüngsten Stromausfälle zeigen, wie sich die Abhängigkeit von Elektrizität auf das Leben von Menschen und Unternehmen auswirkt. Kritischer wird die Situation bei lebenswichtigen Diensten, wie z Wasserversorgung. Diese Bedenken gehen über Krisenzeiten hinaus: Die Ziele des neuen Sanitärrahmens erfordern eine Universalisierung Wasser- und Abfalldienstleistungen bis 2033. In diesem Zusammenhang trägt die Diversifizierung der Energiequellen an Pumpstationen, beispielsweise durch den Einsatz von Erdgas, zur Kontinuität des Betriebs und der Wasserverfügbarkeit bei.
Erdgas, das traditionell mit der Erzeugung von Wärme und Strom in Verbindung gebracht wird, wird zunehmend als Antriebsenergiequelle für den Antrieb von Pumpen und Kompressoren genutzt. Die Hauptvorteile liegen in der Regelmäßigkeit, Stabilität und Sicherheit der Versorgung sowie in der geringeren Umweltverschmutzung im Vergleich zu Dieselmotoren.
Zur Wasserverteilung nutzen Sanitärunternehmen Hebestationen mit Pumpsystemen. Damit dieses System funktioniert, ist dies notwendig elektrische Energie. Mit der neuen Technologie werden Pumpen nicht mehr elektrisch, sondern von Motoren angetrieben. Erdgas. Dabei handelt es sich um eine disruptive Technologie, die in anderen Ländern bereits existiert und in Brasilien allmählich an Bedeutung gewinnt.
Mit Erdgas betriebene Verbrennungsmotoren reduzieren die Auswirkungen möglicher Stromausfälle, die anfällig für Wind, Stürme und Unfälle sind. Gas wird über unterirdische Leitungen transportiert und gewährleistet eine höhere Regelmäßigkeit und Zuverlässigkeit der Versorgung als Strom. „Es kommt sehr selten vor, dass eine Gasleitung stoppt“, sagt Maschinenbauingenieur Silvio Shizuo, Professor für Maschinenbau an der FEI.
Auch die Energieeffizienz wird berücksichtigt. Bei herkömmlichen elektrischen Pumpenantriebssystemen können die Energieverluste aufgrund langer Übertragungsketten und Zwischenkomponenten wie Kabel, Kabinen und Transformatoren zwischen 15 % und 30 % schwanken. Gasbetriebene Pumpsysteme verbinden den Kraftstoff direkt mit dem Motor. Das bedeutet eine gesteigerte Effizienz.
Diese von Fluxus Soluções em Energia entwickelte, von Energ Geradores vertriebene und kommerziell als „Fluxus System“ bekannte Technologie wurde bei Auszeichnungen für innovative Lösungen im Bereich Energieeffizienz hervorgehoben.
Einer von ihnen ist der Gewinn der Open Spot 2021 Sanitation Innovation Challenge, die vom brasilianischen Verband für Sanitär- und Umwelttechnik (ABES) gefördert wird. Das System war Finalist bei der öffentlichen Ausschreibung von Procel Lab für die von Eletrobras geförderte Herausforderung „Wasserversorgung“ im Jahr 2020. „Es handelt sich um eine Diversifizierung der Energiematrix. Bisher gab es nur eine Möglichkeit, nämlich elektrische oder Notfallgeneratoren. Jetzt gibt es einen anderen Weg“, erklärt Caio Mutz, Geschäftsführer von Fluxus Soluções em Energia.
Die Technologie wird bereits von Sabesp eingesetzt
Die Technologie zur Nutzung von Erdgas als alternative Energie in Pumpsystemen wurde bei der Basic Sanitation Company des Bundesstaates São Paulo (Sabesp) implementiert.
Derzeit gibt es zehn Stationen, deren Systeme installiert sind oder sich in der Endphase der Implementierung befinden. „Innovationen im Bereich der Sanitärversorgung haben großes Potenzial, die Effizienz zu steigern und das Management natürlicher Ressourcen zu optimieren. „Der Einsatz von Erdgas beispielsweise garantiert betriebliche Verbesserungen und ökologische Nachhaltigkeit“, so das Unternehmen.
Einer der Standorte, an denen dieses System installiert ist, ist die Pumpstation João XXIII, die sich in der südlichen Zone befindet und für das Pumpen von Wasser aus dem Guarapiranga-System in die Städte Taboão da Serra, Cotia, Embu das Artes und Itapecerica da Serra verantwortlich ist , im Großraum São Paulo.
Laut Sabesp ist seine Partei direkt für die Versorgung von rund 845.000 Einwohnern verantwortlich und sorgt durch den Einsatz von Gasmotoren für eine flexiblere Versorgung der nächsten 190.000 Einwohner. Der durchschnittliche Energieverbrauch der Anlage beträgt 1.550.000 kWh/Monat.
Von den sechs 800-PS-Pumpen (1 PS entspricht 735,5 Watt) verbrauchen zwei seit Ende letzten Jahres Kraftstoff. Bis zum Einsatz von Kraftstoffpumpen kommt es in dieser Tankstelle häufig zu Stromausfällen, die zu Wasserknappheit führen. Aufgrund von Hindernissen in der Stromversorgungsinfrastruktur gibt es Schwierigkeiten bei der Kapazitätserweiterung.
„Es handelt sich um eine Hybrid-Pumpstation, nämlich mit einer Elektropumpe und einer Benzinpumpe. Wenn kein Strom vorhanden ist, wird es mit Kraftstoff betrieben. Oder man arbeitet beides gleichzeitig“, erklärt Bruno Teixeira Moreira, Direktor von Energ.
Nach Ansicht des Unternehmens stellt die Verwendung zweier Matrizen „ein neues Konzept bei Adduktionssystemen dar, das eine höhere Zuverlässigkeit ermöglicht“.
Marcos Rosa, Professor am Fachbereich Elektrotechnik der Universidade Presbiteriana Mackenzie, betonte, dass der Einsatz von Gas unter ungewöhnlichen klimatischen Bedingungen, wie etwa Dürrezeiten, an Bedeutung gewinnen könnte. Die Reduzierung der verfügbaren Wassermenge erfordert die Nutzung weiter entfernter oder tiefer liegender Wasserquellen, wodurch die Kosten steigen.
„Einige Marktteilnehmer sind besorgt über den Mangel an Niederschlägen. Gas kann in diesem Szenario eine Rolle spielen und das Wassersystem „retten“.
Grundlegender Hygienerahmen
Die Bedeutung der Diversifizierung der Energiequellen im Sanitärsektor geht über Krisenzeiten wie Stromausfälle und schlechtes Wetter hinaus. Dieses Problem hängt auch mit den Zielen des neuen Sanitär-Rechtsrahmens zusammen. Dieses Gesetz, das für drei Jahre in Kraft sein wird, legt das Ziel fest, bis 2033 99 % Zugang zu Trinkwasser und 90 % Zugang zu Abfallverarbeitung und -sammlung zu haben.
Im Durchschnitt legte der Bundesstaat São Paulo Zahlen vor, die den Zielen nahekamen: 95,2 % Zugang zu Wasser, 90,5 % Abfallsammlung und 88,2 % Behandlung. In einigen Städten liegen die Zahlen jedoch unter 40 %, beispielsweise Guarulhos, Cotia, Itaquaquecetuba, Carapicuíba, Osasco und Barueri.
Eine vom Instituto Trata Brasil durchgeführte Studie zeigt, dass bis 2022 mehr als 8 Millionen Haushalte in Brasilien nicht an ein öffentliches Versorgungsnetz für aufbereitetes Wasser angeschlossen sein werden. Fast 35 Millionen Brasilianer haben keinen Zugang zu aufbereitetem Wasser und 95 Millionen haben keine Abfallsammlung und -behandlung.
Das Streben nach einer universellen Grundversorgung mit sanitären Einrichtungen ist eine bürgerschaftliche Angelegenheit, die direkte Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit und die Wirtschaft hat.
Der Physiker Ely Dirani, Professor an der Fakultät für Elektrotechnik der PUC/SP, glaubt, dass die neue Pumpstation dazu beitragen kann, die Ziele des neuen Sanitärrahmens zu erreichen.
„Es ist notwendig, eine weitere Reihe von Pumpstationen zu bauen, und der mögliche Einsatz von Tankstellen wird den Bau beschleunigen und nicht nur die Kosten senken“, sagte der Experte. „Diese Technologie erfordert nicht alle zwischengeschalteten elektrischen Komponenten wie Umspannwerke, Transformatoren, Schalttafeln, Wechselrichter, Elektromotoren und Kabel.“
Auswirkungen auf die Umwelt
Erdgas gilt als „Übergangsbrennstoff“, eine Zwischenstufe zwischen Öl und erneuerbarer Energie, und ist ein fossiler Brennstoff, der zur Emission umweltschädlicher Gase in die Atmosphäre beiträgt. Dies ist der einzige Nachteil der Verwendung von Gas in Verbindung mit Strom, meint Adrianno Lorenzon, Direktor für Erdgas bei Abrace, einem Unternehmen, das mehr als 50 Unternehmensgruppen vereint, die für fast 40 % des industriellen Stromverbrauchs in Brasilien und 42 % des Stromverbrauchs verantwortlich sind. des Erdgasverbrauchs der Industrie.
Diese Meinung stimmt mit der von Shizuo überein, allerdings macht der Professor Überlegungen zum Einsatz von Diesel oder Kohle. „Gas ist kein umweltfreundlicher Kraftstoff. Wenn man jedoch bedenkt, dass das Gas mit einem Verbrennungsmotor gepumpt wird, ist Gas viel weniger umweltschädlich als Diesel.“
Auf den ersten Blick sagt Dirani, dass die Verwendung eines Verbrennungsmotors anstelle eines Elektromotors zum Pumpen von Wasser „kontraintuitiv“ erscheinen könnte, wenn man über Nachhaltigkeit und Umweltverschmutzung nachdenkt. „Bei der Betrachtung kompletter Lösungen wird jedoch vor allem die Versorgungssicherheit genannt“, sagte der Experte.
Um Schadstoffemissionen zu neutralisieren, erklärte Mutz, könne die Gasquelle aus der Pumpe unterschiedlich sein, darunter Biomethan, das Abfall als Rohstoff verwenden kann, oder Biogas (hergestellt aus der Zersetzung organischer Materialien). Beide sind zu 100 % erneuerbar.
