Leuchtturmprojekt Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) (Handlungsoptionen für ARA) Andreas Hurni. GV KBKV, 27.

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1 Leuchtturmprojekt Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) (Handlungsoptionen für ARA) Andreas Hurni GV KBKV, 27. März 2015, Belp

2 Inhalte Neue Herausforderungen für die Siedlungswasserwirtschaft Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Strommarkt Leuchtturmprojekt des BFE Handlungsoptionen Wasserversorgung Handlungsoptionen ARA

3 Neue Herausforderungen für die Siedlungswasserwirtschaft Energieeffizienz (Energiestrategie 2050, neue Gesetze / Normen, Grossverbrauchermodell Kantone) > Erlaubt eine Reduktion des Stromverbrauchs Anpassungen Gewässerschutzgesetzgebung (Mikroverunreinigungen) > Zunahme des Stromverbrauchs der betroffenen ARA Strommarktliberalisierung für Grossverbraucher / Schwankungen des Strompreises (Strombörse) > Ermöglicht Kostenoptimierung in WV und ARA Zunahme Stromanteil aus neuen erneuerbaren Quellen (Wind, PV ) > Zunahme des Bedarfes an Systemdienstleistungen für die Stromnetzstabilisierung (Regelleistung)

4 Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Trink- und Abwasserkraftwerke

5 Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Energie in ARA Klärgasproduktion (Schlammbehandlung) Strom- und Wärmeproduktion mit BHKW/MGT Energieautarke ARA (Jahresbilanz)

6 Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Abwasserwärmenutzung vor/nach ARA

7 Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Energieeffizienz und -optimierung Pumpen, Motoren, Gebläse Softwaretools Grob- und Feinanalysen PW/ARA Handbücher / Leitfäden Energie in WV und ARA

8 Strommarkt Marktliberalisierung per Trennung Energie / Netz Freier Marktzugang für Konsumenten > kwh/a Spotmarkt: Handel für den folgenden Tag, jede Stunde hat einen anderen Preis Intradaymarkt: nach Ende Spotmarkt, Kauf und Verkauf am gleichen Tag Systemdienstleistungen: swissgrid braucht Flexibilität um das Stromnetz zu stabilisieren (ca. +/- 800 MW)

9 Strommarkt Elektrizitätspreise Strombörse Swissix Sommer 2012

10 Strommarkt Systemdienstleistungen Erlöse für Tertiärregelleistung 2012 Preise in CHF/ MW 4-Stundenblocks TRL- TRL :00-04:00 04:00-08:00 08:00-12:00 12:00-16:00 16:00-20:00 20:00-00:00

11 Strommarkt Vergleich aktuelle Strompreise WV mit Preisen der Strombörse Preis in EUR/MWh pro Tagesstunde Typische mittlere Wirkenergiepreise EEX Ganzes Jahr 2012 EEX Jan/Feb+Nov/Dez 2012 EEX Mai-Aug

12 Leuchtturmprojekt BFE Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) Forschungsprojekt «Lastverschiebungspotential von Infrastrukturanlagen» von InfraWatt (BFE) 2012 Zertifikatsarbeit «Effizienz- und Lastverschiebungspotentiale in der Wasserversorgung» (Andreas Hurni e Rafael Osswald), CAS «Effiziente Energienutzung» Institut WERZ, Zug, 2013 Projekteingabe Leuchtturmprojekt durch InfraWatt /Ryser Ingenieure und Alpiq Herbst 2013 Ziel: Technische Anbindung von 5 10 grossen WV und ARA (Lastverschiebungspotential > 5 MW) Projektgenehmigung durch GL BFE am 18. Februar 2014 Projektrealisierung Mai Mai 2016

13 Leuchtturmprojekt BFE Bisherige Arbeiten Startsitzung mit BFE am 12. Mai 2014 Entwicklung Software und Business-Plan durch Alpiq Kontaktaufnahme mit WV und ARA durch Ryser Ingenieure Stand Projektpartner: WV Region Bern, WW Reinach, WV Regionen Lugano und Bellinzona sowie ARA Morgental, Werdhölzli und Fällanden; Kontakte mit WV Genf und Lausanne erfolgt Finanzielle Beteiligung der Projektpartner für die Potentialanalyse Vorbereitung für die Integration ins Stromnetz (Kontakte mit PLS- Anbietern, Software ) Erste Tests für Juni 2015 vorgesehen (WVRB und ARA Morgental)

14 Leuchtturmprojekt Projektpartner WV und ARA LP FP WV ARA

15 Leuchtturmprojekt BFE Wichtige Grundsätze Wasser ist das wichtigste Lebensmittel Die Trinkwasserqualität bzw. die optimale Reinigungsleistung einer ARA haben höchste Priorität und dürfen nicht gefährdet werden Versorgungs- bzw. Entsorgungssicherheit müssen jederzeit sichergestellt sein

16 Leuchtturmprojekt BFE Beispiel WV Winterthur Heberfassung Hornsäge, 541 m Grundwasserfassungen, m Reservoire Ganzenbüehl und Waldhof, 509 m bzw. 506 m Hauptzone, 405 m - 485m Nebenzonen, 506 m 640 m

17 Leuchtturmprojekt BFE Beispiel WV Winterthur Rund 10 Mio. m 3 pro Jahr Natürliche Zuflüsse ca. 70% 5 relevante GWPW (P el = 0.76 MW) Hauptzone mit zwei Reservoiren ( m 3 ) 13 Nebenzonen und Stufenpumpwerke (P el = 0.40 MW) Reservoire Nebenzonen ( m 3 ), die ab der Hauptzone gefüllt werden Wasserverbräuche unter der Woche m Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag NZ -Sommer NZ - Winter HZ- Sommer HZ - Winter

18 Leuchtturmprojekt BFE Hydraulisches Modell Dient zu Bestimmung des Lastverschiebungspotentials in der WV: - 2 Versorgungszonen und der Verbindung - Stündliche Werte für Wasserverbrauch und natürliche Zuflüsse - Berechnung der stündlichen Reservoirstände - Eingabedaten: Wasserförderung in den Pumpwerken

19 Leuchtturmprojekt Hydraulisches Modell Zur Bestimmung des Lastverschiebungspotentials braucht es eine stündliche Bilanzierung der WV

20 Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoption «Strompreisoptimierung»

21 Leuchtturmprojekt BFE Strompreisoptimierung und Systemdienstleistungen Lastverschiebungspotential ca. 500 kw

22 Leuchtturmprojekt BFE Optimierungspotential WV

23 Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA Lastspitzenmanagment (Reduktion der Verbrauchsspitzen) Systemdienstleistungen mit BHKW (zukünftig evtl. auch Gebläse) z.t. Sekundärregelmarkt (höhere Erlöse) Energieeffizienz Abwasserwärmenutzung (+ Nutzung Überschusswärme BHKW)

24 Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA Vorgehen ARA Analyse Lastgangdaten der ARA (15-Minutenwerte) über z.b. ein Jahr Prüfung möglicher Optionen für das Brechen der Lastspitzen Analyse der Klärgasproduktion / verfügbaren Gasometervolumens Entwicklung eines vereinfachten Modells für Gasteil (Input Klärgasproduktion Output Gasverbrauch BHKW in Abhängigkeit von dessen Leistung und stündlicher Füllstand) für die Festlegung des Lastverschiebungspotentials Grob- / Feinanalyse Energieeffizienz

25 Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA Lastspitzenmanagment (Reduktion der Verbrauchsspitzen)

26 Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA Systemdienstleistungen mit BHKW Variation der Leistung nach oben und unten (zukünftig evtl. auch Gebläse) z.t. Sekundärregelmarkt möglich (höhere Erlöse)

27 Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA Energieeffizienz (Leitfaden Energie in ARA - Förderprogramm ProKilowatt)

28 Leuchtturmprojekt Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) Handlungsoptionen für ARA Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!