Beregnungspumpstationen leistungsstärker und effizienter betreiben

Wasser und Bewässerung auf Golfanlagen

Die Herausforderungen an die Golfplatzbewässerung steigt mit den klimatischen Veränderungen und der Kostendruck fordert auf den meisten Anlagen ein effizienteres Arbeiten. Die Aufgabenstellung lautet: Mehr leisten, mit gleichem oder geringerem Energieverbrauch, und den personellen Einsatz zur Wartung der Pumpstation so gering wie möglich halten.

 

Trotz steigendem Beregnungswasserbedarf der Vegetationsflächen ist es bei der Planung und Auslegung einer Beregnungsanlage das Ziel, die zu beregnenden Flächen zwischen 22:00 Uhr und 06:00 Uhr zu wässern. Dabei sind für eine Nacht alle Grüns und Abschläge sowie mindestens 33%- 50% der Fairway-Flächen und sonstige Flächen anzusetzen. Neben der Auslegung der Rohrquerschnitte sind die Beregnungspumpstationen entscheidend für die Leistungsfähigkeit einer Beregnungsanlage.

 

Die Pumpenanlagen werden zur Wasserförderung und Druckerhöhung eingesetzt. Bei der Golfplatzbewässerung kommen vorwiegend zwei Pumpeneinbauvarianten zum Einsatz. Diese sind Unterwasserpumpen sowie Druckerhöhungsanlagen, die das Wasser ansaugen und in das Rohrleitungsnetz drücken. Die Pumpenleistung sowie die Rohrquerschnitte werden vom Fachplaner, unter Berücksichtigung der Verteilmengen, Entfernungen zwischen Pumpen und Regnern, Höhenunterschieden, Reibungsverlusten und Druckbedarf am Regner ermittelt.

Leistung von Pumpanlagen

Bei der Leistungsbemessung der Pumpenanlage muss der Head-Greenkeeper/Greenkeeper entscheidend Einfluss nehmen. 

Aus der gewünschten, maximalen Beregnungsmenge pro Beregnungsvorgang und der zur Verfügung stehenden Zeit zur Beregnungswasserausbringung, zwischen Ende des Spielbetriebs und Beginn der Pflegearbeiten liegen nur wenige Nachtstunden. Der Beregnungswasserbedarf pro Beregnungsvorgang ist hierfür zu ermitteln und als Berechnungsgrundlage zur Gesamtleistung einer Pumpstation anzusetzen. Umfangreiche Informationen zur Jahres- und Tageswasserbedarfsberechnung finden Sie auf dem Serviceportal des Deutschen Golfverbandes unter: https://serviceportal.dgv-intranet.de/files/pdf1/umweltmanagement_a1610237_wasserbedarfsermittlung.pdf.

 

Bei einer 18-Löcher-Golf­anlage sind für die Abschläge und Grüns incl. Übungsbereiche und Umfelder im Mittel ca. 250-300 m³ anzusetzen. Für 50% der Fairway-Flächen sind im Mittel ca. 500-600 m³ pro Beregnungsgang in den Nachtstunden anzusetzen. Die Berechnung wurde mit einer durchschnittlichen Verduns­tungsrate durchgeführt und kann an Tagen mit einer Lufttemperatur über 30 °C höher liegen. So ist für eine durchschnittliche 18-Löcher-Anlage ein Pumpen-Leistungsbedarf von mindestens 900 m³ pro Nacht zwischen 22:00 und 6:00 Uhr anzusetzen.

 

Die Leistungsfähigkeit einer Pumpstation sollte für eine 18-Löcher-Golfanlagen mit durchschnittlichen Ansprüchen ca. 120 m³/h abdecken.

 

Die Pumpstation ist das Herzstück einer Beregnungsanlage. Der Standort dieser Pumpstation sollte, unter Berücksichtigung der Geländehöhe und Lage im Golfplatz, aufgrund der hydraulischen Anforderungen, möglichst mittig platziert sein.

 

Unterschieden wird in Unterwasserpumpen und trocken aufgestellte Pumpen als Druckerhöhungsanlagen.

 

Unterirdische Pumpenanlagen haben den Vorteil, dass die Kühlung der Pumpen bzw. der Elektromotoren durch das umströmende Wasser erfolgt. Beim Einbau der Pumpen ist stets darauf zu achten, dass der Pumpenkörper unter dem zu entnehmenden Wasservorrat liegt oder hängt, damit das komplette nutzbare Speichervolumen des Wasserspeichers gefördert werden kann. Der aktuelle Trend geht zu oberirdisch aufgestellten Druckerhöhungsanlagen.

Oberirdische Pumpenanlagen haben den Vorteil, dass sie wartungsfreundlicher sind. Da die Hauptarbeitszeit der Anlagen immer in heißen Sommerzeiten ist, kommt es schnell zur Überhitzung der Technik. Aus diesem Grund sind eine gute Lüftung und Kühlung des Pumpenraumes notwendig.

 

Eine richtige und optimal ausgelegte Pumpenanlage und -steuerung ist notwendig, um einen effizienten Betrieb einer Pumpe, unter Berücksichtigung eines sparsamen Energieverbrauchs, zu erreichen.

Eine Frequenzsteuerung sorgt dafür, dass Geräte jeder Art bedarfsgerecht angesteuert werden. Da nach einer Düngung der Rasenflächen oder durch eine tägliche Handbewässerung eine geringe Betriebsleistung der Pumpstation notwendig ist, hat sich die Integration einer kleinen Pilotpumpe in Pumpstationen bewährt.

 

Bei herkömmlichen Steuerungen läuft die Pumpe konstant unter Volllast, auch wenn nur ein Teil der Wassermenge benötigt wird. Die Drehzahl-/Frequenzsteuerung passt die Leistung der Pumpe – wie ein Automatikgetriebe – auf den aktuellen Bedarf an.

 

Die aktuelle Tendenz geht zu oberirdisch aufgestellten Druckerhöhungsanlagen mit einer schwimmenden Ansaugung. Ein wartungsfreundliches Arbeiten an den Pumpstationen, Energie- und Personalkosteneinsparung sowie Freimachen des Personals für andere Arbeiten wird für die Nutzer und Betreiber von Beregnungspumpstationen immer wichtiger. Die Abbildungen 2 und 3 zeigen eine oberirdische Pumpstation.

Der Vorteil einer modernen Pumpen- bzw. Druck­erhöhungsanlage liegt in der richtigen Auslegung, in der größeren Leistungsfähigkeit und geringerem Energieverbrauch. Durch die Ansteuerung der Pumpenmotoren über eine Frequenzsteuerung lässt sich die Anlage mit dem notwendigen Wasserbedarf prozentual steuern und der Energiebedarf der Pumpen beim Anlaufen sowie beim laufenden Betrieb der Motoren ist gering.

 

Aufgrund des steigenden Wasserbedarfs und der Qualitätsanforderungen wird auf vielen Golfanlagen eine höhere Leistungsfähigkeit der Pumpstationen notwendig. Mit der modernen, auf dem Markt befindlichen Pumpen- und Steuertechnik können, bei Beibehaltung der alten Anschlusswerte (Elektroenergie), ca. 10-20% mehr Förderleistung erzielt werden.

 

Wasserfilter

Die Lebensdauer von Pumpen bzw. Druckerhöhungsanlagen beträgt erfahrungsgemäß 10-20 Jahre und hängt sehr stark von der Wasserqualität ab. Hierfür ist es wichtig, die gelösten Wasserinhaltstoffe des Beregnungswassers genau zu kennen und die organischen Bestandteile herauszufiltern. Die Praxis der letzten Jahre hat gezeigt, dass die Kiesfilteranlagen zwischen Teichanlage und Pumpstation auf vielen Golfanlagen nicht regelmäßig gereinigt werden. Um die Pumpen, Regner und Ventile zu schützen, wird empfohlen, hydraulisch selbstreinigende Siebfilter einzusetzen, wie die Abbildung der Golfanlage Berlin Gatow (Abb. 4) zeigt.

Die Filtereinheiten, die je nach Wassermengen mit weiteren Filtereinheiten parallel geschaltet werden können, sind automatische, selbstreinigende Filter, die sich ideal für entfernte Installationsorte eignen und über einen eigenen wassergetriebenen Selbstreinigungsmechanismus verfügen. Für dessen Betrieb wird keine weitere Stromversorgung erforderlich. Mit einer Vielzahl von Siebbereichen und Durchflussraten ist eine optimale Fil­tration, mit einem Einlass-/Auslassdurchmesser von 2 bis 14 Zoll, möglich. Der Filtrationsprozess beginnt, wenn Rohwasser durch den Filtereinlass in das Grobsieb fließt, so dass das Wasser vorgefiltert wird, um den Reinigungsmechanismus vor großen Rückständen zu schützen. Das Wasser fließt dann durch die Innenfläche des feinen Siebs, wo Schmutzpartikel eingeschlossen sind und sich im Filter ansammeln, während sauberes Wasser durch den Filterauslass fließt. Durch die allmähliche Ansammlung von Schmutz auf der inneren Sieboberfläche entsteht ein Filterkuchen, der die Druckdifferenz über das Sieb erhöht. Wenn die Druckdifferenz über dem Sieb einen voreingestellten Wert von 0,5 bar (7 psi) erreicht, startet der Filter den Selbstreinigungsprozess durch Öffnen des internen Spülventils. Dies führt zur Freisetzung eines Rückspülstroms, der durch ein installiertes Abflussrohr fließt. Eine schematische Schnittdarstellung in Abbildung 5 zeigt den inneren Aufbau der Filtereinheit.

 

Inspektions- und Wartungsarbeiten

Druckerhöhungsanlagen sind mindestens einmal pro Monat einer Sichtkontrolle sowie Prüfung der Betriebsfähigkeit und Dichtheit zu unterziehen. Einmal pro Jahr sind folgende Wartungen durchzuführen:

 

  • Prüfung der elektrischen Absicherung der Pumpenanlage nach VDE-Vorschriften
  • Vordruck des Membran-­Behälters (falls ­vorhanden)
  • Funktionsprüfung des Rückflussverhinderers
  • Pumpen- und ­Strömungsgeräusche
  • Dichtheit der Anlage und Armaturen
  • Sauberkeit der Anlage
  • Korrosionskontrolle der Anlagenteile

 

Die Wasserzähler sind mindestens einmal pro Jahr abzulesen und alle sechs Jahre gegen neu geeichte Zähler auszutauschen.

 

Eine leistungsstarke und gut funktionierende Pumpstation ist bei den wachsenden Anforderungen genauso wichtig wie ausreichend zur Verfügung stehendes Beregnungswasser.

 

Leider wird bei der Anschaffung der Systeme primär auf den Kaufpreis der Druckerhöhungsanlagen geschaut, die nur ca. 8-10%, im Vergleich zu den Strom- und Betriebskosten, bei der Gesamtlaufzeit ausmachen. Das langfristige Ziel der Golfplatzbewässerung sollte darin bestehen, Wasser in der Hauptregenzeit und bei Starkregenereignissen zu speichern. Regenwasser hat die beste Qualität und sollte somit an trockenen und heißen Tagen der Vegetation bedarfsgerecht zugeführt werden. Dies schafft eine hohe Platzqualität und hilft der Natur.

 

Autor: Andreas Klapproth, Leiter DGV-Arbeitskreis Golfplatzbewässerung | Greenkeepers Journal 3/2020

 

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