Lösungen für erfolgreiche Energieoptimierung in Wasserversorgungsanlagen
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- Thilo Rothbauer
- vor 7 Jahren
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1 Lösungen für erfolgreiche Energieoptimierung in Wasserversorgungsanlagen Jahreskonferenz GWP 2016, Berlin, siemens.com Intern
2 Inhaltsverzeichnis Energiemanagement - Vorgehensweise 3 Beispiel Energiemonitoring 5 Beispiel Energieberatung 6 Beispiel energie-autarke Kläranlage 7 Seite 2
3 Energiemanagement Energiedaten-Management: eine Investition die sich rechnet Einsparungen Kosten Gesetze und Normen Image Vorteile Reduzierung Energiekosten: Minimierung des Verbrauchs Optimierung des Einkaufs Emissionszertifikate-Handel Energiemanagement gem. ISO50001 Wasser/Abwasser-Verordnung Langzeit-Archivierung Emissionsreduzierung (NOx,.) Nachhaltigkeit/grün im Fokus Wettbewerbsfähigkeit durch grünes Image verbessern Investment gem. Umweltziele Effizienz NUR durch Transparenz Überwachen EDMS Transparente Energieflüsse bzw. transparente Energiekosten Ableiten von Maßnahmen anhand ermittelter Kennzahlen Steigerung des Bewusstseins Optimierung der Energiebeschaffung Umweltberichte Effizienz Projekte Energy Data Management Controlling Kostenstellenabrechnung Erfüllung von Auflagen Prognose Seite 3 1) Energiedaten-Management System
4 Energiemanagement EDMS 1) Portfolio maßgeschneidert und skalierbar für jeden Bedarf Messen Überwachen Kontrollieren Managen Messen - Verbrauchswerte erfassen Transparenz Verbrauch anzeigen und verfolgen Verbrauch analysieren und kontrollieren Ganzheitliches Energiemanagement Maschinen/ Feldebene Maschinen/ Feldebene Steuerungs- / Systemebene Managementebene ET200-Energy Meter, SIRIUS; SITRANS SIMOCODE, SENTRON PAC, Energy Box S7-1200, S7-1500, S7-300 Basic Panels, Comfort Panel, TIA Portal WinCC V12, STEP7 V12 S7-300, S7-400, Industrial PC SIMATIC WinCC V7, PCS7, SIMATIC powerrate PROFIenergy SIMATIC B.Data (On-Site) Energy Analytics (as a managed service) Messkonzept Messwerte einlesen Einstiegslösung Prozess- & Fabriklösung Energiemanagement-Grundlagen bewältigen Energiemanagement System Verbrauchswerte in eine Wissensplattform überführen Von der Datenerfassung bis zum unternehmensweiten Energiemanagement Seite 4 1) Energiedaten-Management System
5 Field Level Control Level Operation Level Management Level Standardisierter Systemansatz mit Energiemonitoring-Lösung für Deutschlands größtes Wasserwerk Ethernet SIMATIC B.Data Energieplanung/ -beschaffung Energie- Controlling Berichterstattung/ Monitoring Moderne Energie- Management-Systeme basieren auf standardisierten Komponenten SIMATIC powerrate Industrial Ethernet Visualisierung Datenaufbereitung Archivierung Lastmanagement PROFINET Energiewert-Erfassung elektrische Energien nicht-elektrische Seite 5
6 Energieberatung, Modernisierung Optimaler Mehrwert für unsere Kunden Klärwerk Geldersheim ( EW ) Energieberatung und technische Modernisierung haben bei den Optimierungsmaßnahmen im Klärwerk Geldersheim perfekt ineinander gegriffen. Zur Energieoptimierung eines Klärwerks gehören daher zwei Aspekte: die Senkung des Energieverbrauchs und die Steigerung der Energieausbeute. Seite 6 Grob- und Feinanalyse als Schlüssel zum Erfolg Dies war auch das Ziel im Geldersheimer Klärwerk in dem jährlich über vier Millionen Kubikmeter Abwasser gereinigt werden. Wie Betriebsleiter Jürgen Seufert erläutert, waren außerdem die Erneuerung der Simatic Steuerungen sowie die Ablösung des bisherigen Prozessleitsystems geplant. Um seine Pläne erfolgreich umsetzen zu können, zog Seufert Spezialisten hinzu zum einen das Nürnberger Ingenieurbüro H2Office, spezialisiert auf Klärwerkoptimierungsmaßnahmen, zum anderen die Experten der Würzburger Siemens- Niederlassung, die für die Effizienzsteigerung sorgen sollten. Die Optimierung des Energieeinsatzes bei der Abwasserreinigung beginnt generell mit einer Energieanalyse. Bei der Grobanalyse wird die Anlage zunächst grundlegend eingeordnet und das mögliche Einsparpotenzial ermittelt. Die Feinanalyse listet anschließend alle wesentlichen elektrischen Verbrauchsquellen mit ausreichendem Datenmaterial auf und zieht Vergleiche zwischen den spezifischen Verbrauchskennzahlen und den angestrebten Richt- beziehungsweise Idealwerten. Im Rahmen dieser Untersuchung werden die zur Energieoptimierung aufgezeigten Maßnahmen in Bezug auf ihre technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit geprüft und in eine zeitliche Abfolge gebracht. Das Ergebnis ist ein konkreter Handlungsleitfaden zur Energieoptimierung.
7 Die energie-autarke Kläranlage Referenz Kläranlage Winterhausen Kläranlage 4.0 vom»ungeheuer«zur energie-autarken Musteranlage Wie erfolgreich eine Modernisierung gerade im Bereich der Abwasseraufbereitung sein kann, das demonstriert mustergültig die Anlage Winterhausen in Unterfranken, deren Geschäftsleitung gemeinsam mit Siemens schon seit mehreren Jahren den Wandel vom Klärwerk zum Klärkraftwerk vollzogen hat. Die Anlage aus dem Jahr 1986 wurde kontinuierlich modernisiert, erweitert und optimiert. Das Einzugsgebiet erstreckt sich über mehr als 200 Quadratkilometer. Knapp zwei Dutzend Regenüberlaufbecken, DHI FEFLOW neun Stauraumkanäle, vier Pumpstationen und etwa 70 km Kanalnetz werden mittels Fernwirktechnik von Siemens zentral vom Klärwerk aus überwacht Anlagensteuerung von unterwegs Statt einer raumfüllenden Leitwarte hat Geschäftsführer Wolfgang Haaf nun stets sein WinCC-gestütztes Tablet dabei. Energieabdeckung von 160 Prozent Winterhausen gilt in seiner Klasse als Musteranlage, die mittlerweile eine Energieabdeckung von 160 Prozent erreicht, also Energie in Form von Strom ins öffentliche Netz einspeist. Das energetische Konzept in Winterhausen besteht aus vielen untereinander abgestimmten Bausteinen, von der PV-Anlage auf dem Dach bis hin zur solarthermischen Trocknung des Klärschlamms. Zwei wichtige Bausteine sind eine umsichtige Kanalnetzsteuerung und ein smartes Energie-Management.Die 2010 und 2012 installierten Blockheizkraftwerke mit 250 und 130kW elektrischer Leistung weisen einen hervorragenden Wirkungsgrad auf. Insgesamt hat die Kläranlage in Winterhausen im Jahr ,6 Gigawattstunden Strom erzeugt. Nur 1,6 GWh davon wurden für den Eigenbedarf benötigt, der Rest konnte ins Netz zurückgespeist werden. Seite 7
8 Von der Datenerfassung bis zum unternehmensweiten Energiemanagement Messen Überwachen Kontrollieren Managen Zweckverband Wasserversorgung Fränkischer Wirtschaftsraum, Werk Genderkingen : Austausch Pumpenantrieb 2,5 MW 6,6 kv, Amortisationszeit durch Energieersparnis < 3 Jahre Einsparung ca 9% p.a. KA Geldersheim ( EW ), KA Heidenfeld ( EW ), KA Karlstadt ( EW ) Grob-Feinanalyse des Prozesses als Basis zur technologischen und energetischen Optimierung, Implementierung von Messungen, Optimierung Prozesssteuerung, in enger Abstimmung mit Verfahrensspezialisten WV Bodenseewasser : Energiemonitoring Messdatenerfassung, Lastmanagement, Visualisierung, Archivierung, Energiecontrolling, Energieplanung, Energiebeschaffung KA Steinfeld : energetische Klärschlammerzeugung auf KA mit 3500 EW Installation Klärschlammfaulungsanlage und BHKW zur Energieerzeugung Seite 8
9 Kontakt Holger Hanss Senior Manager Account Development Siemens AG, Process Industries, PD PA AE FBW Siemensallee Karlsruhe Telefon: Fax: Mobil: siemens.com Seite 9
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