Energetische Optimierung des wasserwirtschaftlichen Gesamtsystems Talsperren/Fließgewässer Trinkwasseraufbereitung Transport Speicherung Verteilung

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1 Energetische Optimierung des wasserwirtschaftlichen Gesamtsystems Talsperren/Fließgewässer Trinkwasseraufbereitung Transport Speicherung Verteilung Wolf Merkel, Anja Rohn (IWW) ERWAS Kickoff Frankfurt (3. 4. Juli 2014)

2 ERWAS Wasser und Energie Einbettung: BMBF Rahmenprogramm FONA Forschung für nachhaltige Entwicklungen Förderschwerpunkt NaWaM Nachhaltiges Wassermanagement Eckdaten: 12 Verbundvorhaben zu je drei Jahren 67 beteiligte Institutionen 27 Mio. Fördersumme Forschungsziele: Entwicklung einer energieeffizienten Wasserver und Abwasserentsorgung Verbindung der Wasser und Energiewirtschaft erwas.de 1

3 Energetische Optimierung des wasserwirtschaftlichen Gesamtsystems Talsperren/Fließgewässer Trinkwasseraufbereitung Transport Speicherung Verteilung Praxisnahe Forschung in Modellregionen 15 Verbundpartner Koordination: IWW Zentrum Wasser Laufzeit 3 Jahre Gesamtmittel 3,9 Mio (82 % Förderanteil)

4 Projektziele gemäß Verbundantrag Systeme der Wasserversorgung werden vorrangig zur sicheren Bereitstellung einwandfreien Trinkwassers konzipiert und betrieben. Ansätze zur Einsparung und Rückgewinnung von eingesetzter Energie werden noch nicht systematisch und flächendeckend verfolgt. 1. Systematische Erschließung von energetischen Optimierungspotenzialen und Umsetzung auf allen Ebenen (Komponenten, Teilsysteme, Struktur, Verbund) 2. Untersuchung ökologischer, gesellschaftlicher, rechtlicher, ökonomischer und hygienischer Grenzen bei der Realisierung von Energieeffizienzpotenzialen und Lösungen zum Barrieren Abbau 3. Verallgemeinerung und Aufbereitung der erarbeiteten Ergebnisse, für einen breiten Anwenderkreis auf vielfältigen Wegen 3

5 EN Effizienzpotenziale in Gesamtsystemen 4

6 BMBF ENERWA: Von den Zielen zum Arbeitsprogramm Ziel 1: Systematische Erschließung von energetischen Potenzialen Komponenten B.1 Talsperre, Gewässer Teilsysteme B.2 TW Aufbereitung Struktur Verbund B.3 TW Transport Speicher Verteilung C. EN Management im Verbund A.1 Grundlagen: Ressourcen, Technik, TW Verbrauch, Energie, Ökologie Ziel 2: Untersuchung und Grenzen, Lösungen zum Barrieren Abbau: ökologische, gesellschaftliche, rechtliche, ökonomische und hygienische Grenzen A.2 Rahmenbedingungen: Ökonomie, Recht, Gesellschaft Ziel 3: Verallgemeinerung und Verfügbarmachung der Ergebnisse Anforderungen und Erwartungen kennen Ausgestaltung beschreiben (Varianten, Kosten) D. Webdienst EN Effizienz E. Ergebnis Synthese und Transfer 5

7 Arbeitsprogramm / Arbeitspakete 6

8 Energieeffizienz: Potenziale und Grenzen (1) Erweiterung des energetischen Nutzungshorizonts von Trinkwassertalsperren durch die Dynamisierung der Bewirtschaftung mit Blick auf 7

9 Energieeffizienz: Potenziale und Grenzen (1) Erweiterung des energetischen Nutzungshorizonts von Trinkwassertalsperren durch die Dynamisierung der Bewirtschaftung mit Blick auf Speicherraumnutzung Empfehlungen zur Nutzung des gesamten Speicherraums einschließlich des Hochwasserschutzraums: ökologische und rechtliche Bewertung, Nutzerakzeptanz technische Umsetzung (Wirkungsgrad, Potenzial, Kosten) Turbinierung, Pumpen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen Rohwasserqualität Erweiterung der Berechnungsansätze für die Temperaturschichtungen und deren Wirkung auf die Rohwasserqualität Wasseraufbereitung und Trinkwasserqualität Rohwasserqualität beeinflusst den Aufbereitungsaufwand, ggf. die TW Qualität: Erfassung, Bewertung, Grenzen wirtschaftlichen Nutzen Erweiterung der Marktbetrachtungen durch praxisgerechte Heuristik unter Einhaltung ökologischer Restriktionen, Anforderungen von Förderinstrumenten 8

10 Energieeffizienz: Potenziale und Grenzen (2) Verbrauchsabhängige Energieeffizienz verbessern in der Aufbereitung, Speicherung, Verteilung durch Bewertung der 9

11 Energieeffizienz: Potenziale und Grenzen (2) Verbrauchsabhängige Energieeffizienz verbessern in der Aufbereitung, Speicherung, Verteilung durch Bewertung der Energiepotenziale im Wasserwerks Betrieb Pumpen u. Antriebstechnik, Aufbereitungsstoffe, Klimatechnik u. Wärmenutzung, Erhebung, Messungen und Pilotbetrieb, Bewertung (Energie, LCA, Carbon Footprint) verbrauchsabhängigen Fahrweise Aufbereitungsstufen, Einzelkomponenten: Wasserqualität, opt. Betriebspunkte Potenziale einer energieoptimierten Netzstruktur Behälter: Standorte und Volumen, Netzstruktur, Einzelkomponenten (Druckerhöhung, Turbinierung, Druckzonen, ): Messung, Modellierung Auswirkungen auf Versorgungssicherheit und Qualität der Versorgung Trinkwasserqualität, Kundenorientierung (Druck, Kontinuität, ), Betriebsaufwand rechtlichen Rahmenbedingungen und des wirtschaftlichen Nutzen Kosten Nutzenbewertung von Anlagen/Betrieb unter Beachtung der rechtlichen/ökonomischen Rahmenbedingungen 10

12 Die Partner: Forschung & Praxis 11

13 ENERWA: Erfahrung, Wissen, Potenziale Erfahrung, Wissen und Potenziale verfügbar machen und an die richtigen Adressaten weitergeben Erfahrungen und Wissen aus ENERWA, zum Beispiel Best Practice Handbuch Energieeffiziente Wasserwirtschaft Entwicklungsszenarien kosten, ökologisch, lastoptimierte Versorgung Leitfaden Energiepotenziale bei der Wasseraufbereitung Optimierungsverfahren in Verteilungsnetzen Einsparpotenziale der deutschen Wasserversorgung Potenziale und Hürden Empfehlungen zum Rechtsrahmen und zum Regelwerk Schulungsmaterialien Curricula zum Thema Energieeffizienz Web Dienst zur Energieeffizienz ENERWA Web Portal: Informationen, Modellansätze und standardisierte Lösungen für EN Effizienzfragen 12

14 Arbeitsprogramm und Zeitplanung AP TAP TAP- involvierte AP-Koord. Leitung Partner A.1 A.1.1 UDE alle Partner UDE A.1.2 UDE alle Partner A.2 A.2.1 IWW IAEW, FiW, AV, ENWOR BUW A.2.2 BUW BBH, IAEW A.2.3 BUW WV A.2.4 BUW WV, IWW, BBH, IAEW B.1 B.1.1 FiW UDE, AV, WV, IAEW, Sydro FiW B.1.2 FiW UDE, AV, WV, IAEW, Sydro B.1.3 IAEW FiW B.1.4 FiW UDE, BUW, Sydro B.2 B.2.1 IWW IWW B.2.2 IWW WAG, AV, WVV, RWW B.2.3 IWW WAG, AV, WVV, RWW B.2.4 IWW WAG, AV, WVV, RWW B.2.5 IWW B.3 B.3.1 RZVN RZVN B.3.2 RZVN IWW B.3.3 RWW RZVN B.3.4 ENWOR RZVN B.3.5 AV Sydro, RZVN B.3.6 FiW IAEW, IWW, RZVN C. C.1 Sydro FiW, RZVN, IAEW + Betreiber Sydro C.2 Sydro FiW, RZVN, IAEW C.3 Sydro FiW, RZVN D. D.1 IWW IWW D.2 IWW RZVN, FiW, UDE, IAEW, BUW, Sydro, Betreiber D.3 IWW RZVN, UDE D.4 IWW RZVN, FiW, UDE, Betreiber E. E.1 FiW IWW, IAEW,UDE, Sydro FiW E.2 FiW IWW E.3 IWW FiW E.4 FiW IWW, IAEW,UDE, BBH, BUW E.5 FiW IWW, IAEW, BUW, UDE, Sydro, RZVN M0 M1 M2 M3 M4 13

15 Verbreitung/Akzeptanz der ENERWA Ergebnisse Aktive Öffentlichkeitsarbeit Homepage Fachzeitschriften Fachbeirat Prof. Dr. Ing. Lothar Scheuer, ATT e.v. Dr. Ing. Marcel Meggeneder, Bodensee WV Prof. Dr. Jan Uwe Lieback, GUT CERT GmbH Dipl. Ing. Anton Rienmüller, VAG Armaturen GmbH Dipl. Ing. Andreas Roesing, Wilo SE ERWAS NET und ERWAS Verbund 14

16 Förderschwerpunkt NaWaM Beiträge von ENERWA zu den ERWAS Zielen Einstiegs und Umsetzungshürden abbauen: technisch ökonomischrechtlich gesellschaftlich F&E geht von den Bedürfnissen der Anwender aus Nachhaltige Entwicklung von Regionen Regionalverbünde Nutzerinteressen Ressourcenschonende Wasserwirtschaft Energieeinsparung Ressourceneinsatz wird ökologisch und ganzheitlich bewertet Technische Innovationen mit Nutzern und Dienstleistern im Talsperrenbetrieb im Wasserwerksbetrieb zur Netzmodellierung zur Systemmodellierung 15

17 Ihre Ansprechpartner zu ENERWA Koordination ENERWA IWW Rheinisch Westfälisches Institut für Wasserforschung ggmbh Dr. Ing. Wolf Merkel Dipl. Ing. Anja Rohn Gesamtkoordination Moritzstr Mülheim an der Ruhr / online.de online.de 16