Frequenzumrichter für mehr Tunnelsicherheit und Energieeffizienz
Eisenbahn- und Straßentunnel müssen im Hinblick auf Luftqualität und Brandschutz höchsten Lüftungsstandards gerecht werden. Frequenzumrichter können erheblich dazu beitragen, maximale Lüfterverfügbarkeit und Energieeffizienz sicherzustellen und die Gefahr für Menschen im Brandfall zu verringern. Aus diesem Grund sollten Frequenzumrichter bei anspruchsvollen Tunnelprojekten weltweit als Schlüsselkomponente von Lüftungssystemen betrachtet werden.
Frequenzumrichter sparen Energie
Auch für den Brandschutz spielen Frequenzumrichter eine entscheidende Rolle, da sie die Lüfter bei einem Brandereignis schnell auf Hochtouren bringen können. Darüber hinaus können sie die Richtung des Luftstroms ändern, um die Ausbreitung von Rauch und giftigen Gasen zu verhindern und Sicherheitszonen für eine schnelle und sichere Evakuierung zu schaffen. Die Fähigkeit zur Umkehrung des Luftstroms haben allerdings nur Axialventilatoren und einige Strahllüfter.
Override-Modus für besseren Brandschutz
Ein wichtiges Merkmal vieler moderner Frequenzumrichter ist der Override-Modus. Damit kann die Feuerwehr die Steuerung von Frequenzumrichtern für Ventilatoren übernehmen und sie zur Entrauchung von Fluchtwegen nutzen. Der Modus wird normalerweise im Brandfall mit einer speziellen Taste in der Brandleitzentrale ausgelöst. Die Override-Funktion „zwingt“ den Frequenzumrichter, vordefinierte Betriebsanweisungen auszuführen, die im Override-Menü gespeichert sind. Dazu gehören auch voreingestellte Drehzahlen und festgelegte Steuerplätze. Der Frequenzumrichter ist so programmiert, dass er die meisten Befehle und Warnungen ignoriert, die ihn normalerweise stoppen würden. Das ermöglicht einen Betrieb „unter allen Umständen“, was in Notsituationen maximale Verfügbarkeit sicherstellt.
Rückspeisefähige Frequenzumrichter für mehr Netzstabilität
Wenn Tunnelventilatoren abgeschaltet sind und sich drehen („Windmilling“), können sie mit rückspeisefähiger Antriebstechnik über den Luftstrom als Generatoren genutzt werden. Die dabei erzeugte Energie kann ins lokale Stromnetz zurückgespeist werden, was die Stromkosten senkt und die Nachhaltigkeit des Tunnelbetriebs verbessert.
Darüber hinaus befinden sich Tunnel oft an entlegenen Orten mit potenziell schwachem Stromnetz, was eine instabile Versorgung zur Folge haben kann. Rückspeisefähige Antriebe sichern auch dann den Volllastbetrieb der Lüfter, wenn es aufgrund einer schwachen Netzstromversorgung oder äußerer Einflüsse wie überhitzter Kabel im Brandfall zu Spannungseinbrüchen kommt. So kann der Volllastbetrieb über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden als bei herkömmlichen Antrieben, die die Spannung für den Motor nicht anheben können. Wenn das Lüftungssystem betrieben wird, kann das aktive Frontend des Antriebs genutzt werden, um den Effekt von Oberschwingungen auf den Transformator zu verringern und so eine Überlastung des Netzes zu vermeiden.
Maßgeschneiderte Lüftungssysteme
Der Umfang von Tunnelbelüftungsvorhaben kann sehr unterschiedlich ausfallen. Das Unternehmen ABB hat in komplexen Projekten umfangreiche Erfahrungen mit dem Einsatz von Frequenzumrichtern gesammelt. Diese umfassen mit dem Gotthard-Basistunnel den längsten Eisenbahntunnel der Welt und mit dem Dr.-Syama-Prasad-Mookerjee-Tunnel den längsten Autobahntunnel Indiens.
Die beiden Lüftungszentralen sind für den Luftaustausch im Tunnel zuständig. Die Zuluftventilatoren führen über einen Schacht von außen Frischluft zu, die über Klappen reguliert und dann im Tunnel verteilt wird. Die Abluft wird über Axialventilatoren mit bis zu 300 km/h Luftgeschwindigkeit über einen eigenen Schacht nach außen transportiert. Das System ist aus Sicherheitsgründen redundant ausgelegt. Denn neben dem regulären Luftaustausch müssen die Ventilatoren hauptsächlich bei einem Brandereignis für Frischluft in den Nothaltestellen sorgen und gleichzeitig den Rauch gezielt absaugen. Die Regelung des Belüftungssystems ist dabei sehr wichtig, um die Ventilatoren und die Klappen in verschiedenen Szenarien präzise einstellen zu können. Das übergeordnete Leitsystem regelt rund 50 solcher möglichen Fälle – vom Normal- und Wartungsbetrieb bis zum Notfall.