[독일] ABB, 에너지 지능형 하수처리장에 기술 지원

에너지 관리 시스템 도입해 에너지 최적화…연간 300톤 규모 이산화탄소 저감 기대

[사진제공 = ABB]

 

하수처리시설은 에너지 다소비 시설이다. 하수가 처리 공정을 거쳐 수로로 돌아가기까지는 많은 에너지를 필요로 한다. 한 연구에 따르면 하수처리장은 전 세계 에너지 생산량의 최대 3%를 소비한다고 밝혔다. 최첨단 시설의 경우 1인당(PE) 연간 20~45kWh를 소비하는 셈이다. 따라서 지속 가능성 목표를 달성하기 위해서는 하수처리장에 최신 기술의 처리 공정을 도입해 생산성 향상, 에너지 사용량 절감, 손실 최소화 및 화학 물질 사용 최적화를 목표로 개선해야 한다.

환경 혁신 쇼케이스 프로젝트

이러한 맥락에서 지난해 9월 독일 하수도 협회인 슈바르츠하흐그루페(Schwarzachgruppe)는 슈바르첸브루크(Schwarzenbruck)에 위치한 에너지 지능형 하수처리장을 가동했다고 밝혔다. 이 하수처리장은 환경 혁신 쇼케이스 프로젝트의 일환으로, 에너지 소비와 생산의 균형을 자동으로 맞추며, 연간 약 300톤의 이산화탄소(CO₂)를 저감할 수 있을 것으로 예상된다.

이 혁신적인 프로젝트의 핵심인 ABB Ability™ 에너지 관리 및 최적화 OPTIMAX®(ABB Ability™ Energy Management and Optimization OPTIMAX®)는 에너지 효율성 잠재력을 활용하고 기존 에너지 생성 및 저장 옵션을 네트워크로 연결, 제어 및 최적화할 수 있도록 지원한다.

여기에는 하수처리장 배출구에 위치한 수력 발전소, 태양광 패널, 하수가스를 이용한 두 개의 열병합 발전소, 배터리 내 전기저장, 하수가스 저장, 열 저장(온수 저장) 및 지속적인 에너지 공급을 위한 다양한 저장 장치의 연결이 포함된다.

하수처리장의 에너지 효율적인 운영을 위한 최적의 섹터 커플링. [자료제공 = ABB]

또한 하수처리장은 그리드 방식으로 운영돼 OPTIMAX® 에너지 관리 시스템을 통해 하수처리장의 일부 자산을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기거 과잉 공급되는 경우 배터리 저장 시스템이 충전되고 그 반대의 경우 생산량이 적을 때는 배터리 저장 장치가 방전될 수 있다. 이 솔루션은 부하 및 생산 예측을 기반으로 스토리지의 최적 사용량을 계산할 수 있다.

손쉬운 모니터링, 제어, 규제 및 최적화

이러한 복잡한 에너지 시스템을 에너지 효율적인 방식으로 모니터링, 제어, 조절 및 최적화하려면 OPTIMAX®와 같은 지능형 에너지 관리 및 최적화 시스템이 필요하다. 파일럿 프로젝트는 그리드에서 필요로 하는 이전 전력 소비량의 100% 에너지 절약을 실현한다.

하수처리장을 그리드 서비스 운영에 통합하는 것은 프로젝트의 필수 부분이다. 이러한 이유로 이 프로젝트는 환경 혁신 프로그램의 일환으로 독일 정부로부터 390만 유로의 자금을 지원 받았다.

[원문보기]

ABB technology at the core of an energy-intelligent wastewater treatment plant in Germany

The ABB Ability™ OPTIMAX® energy management system unlocks efficiency potential at the Schwarzenbruck plant, controlling and optimizing the energy flows.

 

Treating and processing wastewater to make it safe to return to the watercourse takes a lot of energy. Research has shown that wastewater plants consume up to 3 percent of global energy output. State-of-the-art facilities consume 20-45 kWh per population equivalent (PE)1 a year when connected. Improving the processes through the latest technologies, with the aim of increasing productivity, reducing energy usage, minimizing losses and optimizing the use of chemicals is therefore an integral part to achieve the overall sustainability goals.

An environmental innovation showcase project

In this context, in September 2022, the sewerage association Schwarzachgruppe put its energy-intelligent wastewater treatment plant in Schwarzenbruck, Germany into operation. The new wastewater treatment plant is an environmental innovation showcase project, which automatically balances energy consumption and production so that an external power supply is required only rarely or when needed. Thanks to this energy-intelligent concept, it is estimated that the plant can save about 300 tons CO₂ per year.   

ABB Ability™ Energy Management and Optimization OPTIMAX® is at the heart of this innovative project, enabling energy efficiency potentials to be exploited and existing energy generation and storage options to be networked, controlled and optimized. 

These include a hydroelectric power plant in the wastewater treatment plant outlet, photovoltaic solar panels, two combined heat and power plants using the sewage gas, electricity storage in batteries, sewage gas storage, heat storage (hot water storage) and the coupling of the various storage units for the continuous provision of energy (thermal or electrical as required).    

In addition, the wastewater treatment plant operates in a grid-serving manner. This means that some assets at the wastewater treatment plant can be controlled via the OPTIMAX® energy management system. In the event of an oversupply of electricity, for example, the battery storage system is charged and vice versa the battery storage can be discharged during low production. The solution is able to calculate the optimum usage of the storages based on load and production forecasts. 

Monitoring, controlling, regulating and optimizing made easy

To be able to monitor, control, regulate and optimize such a complex energy system in an energy-efficient way requires an intelligent energy management and optimization system such as OPTIMAX®. The pilot project realizes an energy saving of 100 percent of the previous electricity consumption required from the grid.

The integration of the wastewater treatment plant into the grid-serving operation is an essential part of the project. For this reason, the project received funding of €3.9 million from the German government as part of its Environmental Innovation Program.

[출처 = ABB(https://new.abb.com/news/detail/104579/schwarzenbruck) / 2023년 7월 12일]