Einsparpotentiale bei abwassertechnischen Prozessen

Transkript

1 Einsparpotentiale bei abwassertechnischen Prozessen Stefan Lindtner Ingenieurbüro kaltesklareswasser HACH LANGE Seminar 16. Juni 211 Neudörfl/Burgenland Seite 1 Faktoren der Betriebskosten Leistungen Dritter Personal Energie Materialien Fäll- und Konditionierungsmittel Abwasser Kläranlage Ablauf Reinigungsleistung Schlamm Rechen- und Sandfanggut Reststoffentsorgung Seite 2

2 Gliederung Energieverbrauch und kosten von Kläranlagen Daten des ÖWAV-Abwasserbenchmarking Daten des österreichischen h Kläranlagen l Leistungsvergleiches i Energiezukauf (seit 27) Eigenstromabdeckung (seit 27) Ableitung von Zielwerten und Berechnung von Einsparpotentialen Material und Stoffkosten von Kläranlagen Seite 3 Spez. Energieverbrauch österreichischer Kläranlagen (BM-Auswertung) kwh/ew 12 /a spez. Energieverbrauch ARAs mit Faulung spez. Energieverbrauch ARAs mit aerober Stabuilisierung kwh/ew 12 /a = 5,5 W/EW kwh/ew 12 /a = 3,6 W/EW ARA Nr. Datenbasis: 64 Kläranlagen der vergangenen 7 Benchmarkjahre exklusive Industrie und ARAs mit standörtlichen Besonderheiten (Mittelwerte bei jenen Anlagen, die mehrere Jahre teilgenommen hatten) Seite 4

3 Energieverbrauch und Energiekosten der Benchmarkingauswertungen Energiekosten werden vom Energieverbrauch, dem Bezugspreis und der Eigentstromabdeckung bestimmt und sind im Durchschnitt für 16 % der Gesamtkosten verantwortlich Energieverbrauch Bezugspreis je kwh (im Mittel =,9 /kwh) Eigenstromabdeckung Energie 16% Material- & Stoffkosten 11% Reststoffe 15% Personal 45% Sonstige 6% Leistungen Dritter 8% Seite 5 Energieverbrauch und Energiekosten der Benchmarkingauswertungen Euro/EW-CSB B12/a 1, 9, 8, 7, 6 6, 5, 4, 3, 2 2, 1,, Alle 1. - < < <1. 1. Anzahl %-Wert 4,9 7,8 4,9 1,5 2, 9%-Wert 7,1 9, 6,9 1,8 2,5 1%-Wert 1,1 3,2 1,6,6,2 Median 3, 4,9 3,4 1, 1,4 25%-Wert 1,7 4,5 2,3,8,6 Seite 6

4 Datengrundlage des österreichischen Kläranlagenleistungsvergleiches 21 Daten von insgesamt 966 ARAs (Vorjahre 96 bzw. 956) Davon waren bei 884 ARAs (Vorjahre 88 bzw. 861) der Energieverbrauch, die Wassermenge und die CSB- Zulaufkonzentration angegeben, sodass ein spez. Energieverbrauch in kwh/ew-csb12/a berechnet werden konnte. KA_Name Gasanfall EW Energie EigenStrom- Verbrauch Abdeckung Ab_BSB5 Ab_CSB Ab_TOC Ab_NH4_N Ab_NO3_N Ab_GES_N Ab_PO4_P Ab_ ,6 22,8 7,6,37 3,5 4,9, , 6,9 34,5 14,6,35 5,3 8,11, ,5 17,7 5,9,38 1,2 2,5, , 3,4 16,9 7,42 3,1 4,5, , ,5 4,4 6,9, ,8 6,6,41 4,1 5,6,22 Seite Was wurde geliefert - Zusammenfassung Von 847 ARAs liegt nun der Energieverbrauch der vergangenen drei Jahre vor, sodass ein erster Trend des Gesamtenergieverbrauches dieser Anlagen gezeigt werden kann: 515 GWh/a 517 GWh/a 516 GWh/a Gesamtenergieverbrauch aller Österreichischen Kläranlagen kann mit rund 55 GWh/a abgeschätzt werden. Eigenstromerzeugung (berechnet aus der angegebenen Eigenstromabdeckung): 13 GWh/a (=24 % Eigenstromabdeckung) Faulgasanfall: ll 78,5 785Mi Mio. m³/a Seite 8

5 Stromverbrauch aller Kläranlagen im Vergleich Die Summe des Energieverbrauches aller Kläranlagen beträgt ca. 55 GWh/a Dies entspricht in etwa der Hälfte der erzeugten Elektrizität des Kraftwerkes Freudenau GWh/a davon ca. 13 GWh/a Eigenstromabdeckung Dies entspricht einer mittleren Eigenstromabdeckung g von 43 % aller Kläranlagen mit Faulung Kraftwerk Freudenau Stromverbrauch Kläranlagen bzw. werden 24 % der für Kläranlagen benötigten el. Energie mittels Faulgas abgedeckt Seite 9 Spez. Energieverbrauch aller Anlagen, bei denen CSB und E-Verbrauch angegeben wurden [kwh/ew-csb12/a] gsbereich Erwartun Anlagen zwischen 19 und 2 kwh/ew/a 32 Anlagen (5 sind Tropfkörperanlagen) < 19 kwh/ew/a 12 Anlagen > 2 kwh/ew/a Seite 1

6 Energieverbrauch, getrennt nach Art der Stabilisierung i und gruppiert nach Bundesland d Faulung andere Stabilisierung [kwh/ew-csb12/a] alles gewichtete Mittelwerte; Daten ohne Ausreißer 6, 5, 46 4, 3, 33 2, 1,, ALLE ALLE B K N OÖ S ST SÜ T V W Industrie ohne ohne Industrie Großraum Salzburg und W 29 kwh/ew/a Seite 11 Energieverbrauch ALLER Anlagen, gruppiert nach Größe und Art der Stabilisierung i Energieverbrauch ALLER Anlagen (Daten bereinigt) [kwh h/ew-csb12 /a] andere Stabil. andere Stabil. andere Stabil. andere Stabil. andere Stabil. Faulung Faulung ALLE ARAs <=5 > 5 EW >1. EW >5. EW >5. EW <5. EW >5. EW 75%-Wert Median gew. Mittel %-Wert Daten ohne Ausreißer Seite 12

7 Energieverbrauch ALLER Anlagen, gruppiert nach Größe und Art der Stabilisierung i [kwh/ew-csb 12 /a] andere Stabil. andere Stabil. andere Stabil. andere Stabil. andere Stabil. Faulung Faulung <=5 > 5 EW >1. EW >5. EW >5. EW <5. EW >5. EW ALLE ARAs 75%-Wert Median gew. Mittel %-Wert Zielwert Daten ohne Ausreißer Seite 13 Theoretische Einsparpotentiale aller ARAs in Österreich [MWh/a] andere Stabil. <=5 EW andere Stabil. > 5 EW andere Stabil. >1. EW andere Stabil. >5. EW andere Stabil. >5. EW Faulung <5. EW Faulung >5. EW ALLE ARAs Einsparpotential auf Zielwert auf Median Seite 14

8 Potenzial der Energiekostenersparnis einer Beispiel-ARA Energieverbrauch [kwh/d] EW-CSB spez. Energieverbrauch [kwh/ew-csb12/a] Diese Verringerung um 3 kwh/ew-csb12/a entspricht bei rund 15. Einwohnerwerten und 1 Cent je kwh einem Gesamtbetrag t von 45. Euro/Jahr. Seite 15 Material und Stoffkosten der Benchmarkingauswertungen Euro/EW-CS SB12/a Alle 1. - < < <1. 1. Anzahl %-Wert 3,5 5, 3,7 2,8 2,4 9%-Wert 4,7 6, 4,2 3, 2,8 1%-Wert 14 1,4 21 2,1 19 1,9 19 1,9 1 1, Median 2,6 3,5 2,8 2,3 2,2 25%-Wert 2,2 2,5 2,3 2, 1,3 Seite 16

9 Material- und Stoffkosten und anteilige Fällmittelkosten lk t Menge und Preis bestimmen die Kosten Kondi.-Mittel, Chemikalien, andere Material & Stoffkosten 7% Energie 16% Material- & Stoffkosten 11% Fällmittel 4% Reststoffe t 15% Personal 45% Sonstige 6% Leistungen Dritter 8% Seite 17 Gegenüberstellung P-Ablaufkonzentration und Fällmittelkosten 4,5 Fällmittelkosten (BM-Teilnehmer der letzten 3 Jahre) 4, /E EW-CSB1 12/a 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5,,,2,4,6,8 1, 1,2 1,4 P-Ablaufkonzentration [mg/l] Seite 18

10 Fällmittelkosten (Benchmarkvergleich GJ 29) Fe-II-sulfat Fe-III-sulfat aluminiumchlorid Poly- spez. spez.entfernungs- Na- Fe-Al- Al-Chlorid Aluminat Mischprodukt Fe-IIIchlorid Fe-IIIchloridsulfat Kosten [ /mol WS] kosten [ / kgp] bei beta=1 Anzahl Min-Wert 122 Euro/ t [2,5 mol/kg] 62 Euro/t [3,3mol/kg] 13 Euro/t [2,1 mol/kg] 157 Euro/t [7,17mol/kg] 221 Euro/t [3,3 mol/kg] 162 Euro/t [3,3 mol/kg] 17 Euro/t [3,7mol/kg] 59 Euro/t [1mol/kg],5,2 Max-Wert 161 Euro/t 9,4 Euro/t 112 Euro/t 129 Euro/t 5 Euro/t 36 Euro/t 13 Euro/t 39 Euro/t [2,3 mol/kg] [3,6mol/kg] [2,4mol/kg] [2,2mol/kg] 2mol/kg] [3,2mol/kg] [3,33 mol/kg] [1,8 mol/kg] [3mol/kg],156 5, Seite 19 Preisspiegel für Benchmarking- Teilnehmer (Auszug aus GJ 29) 3,744 /kgp Seite 2

11 Praxisbeispiel Einsparung bei Fällmittelkosten Im Extremfall betrugen bei einer Anlage die Material- und Stoffkosten 26 % der Betriebskosten (Fällmittelkosten betrugen 14 % der Gesamtbetriebskosten). Aufgrund der Ergebnisse des Benchmark-Vergleiches wurde ein etwas anderes Produkt zu deutlich niedrigeren Preisen ausverhandelt. Fällmittelkosten nunmehr 5 % der Betriebskosten. Reststoffkosten 15% Sonstige 9% Chemikalien, Kosten Kondi.-Mittel 1% 12% 1% 16% Fällmittel 14% 5% Energiekosten 12% Leistungen Dritter 3% Personalkosten 34% 13% 5% 42% Reduktion der Fällmittelkosten lk t Material- u. Stoffkosten theoretisch Material- u. Stoffkosten Energiekosten theoretisch Energiekosten Reststoffkosten theoretisch Reststoffkosten Aufgrund von Fällmittelumstellung und Preisverhandlungen Kostenreduktion von rund 38. Euro im zweiten und rund 1. Euro im dritten Teilnahmejahr verglichen zur theoretischen Kostenentwicklung

12 Zusammenfassung Energie Einsparpotential an elektrischer Energie liegt zwischen 6 GWh/a (auf Median) und 15 GWh/a (auf Zielwert), das sind 1 % bis 25 % des Gesamtenergieverbrauch aller österreichischen Kläranlage Faulgasnutzung g und Steigerung g der BHKW Wirkungsgrade g auf durchschnittlich 3 % ergibt ein zusätzliches Potential von bis zu 5 GWh/a Vision: Gegenwärtig 55 GWh/a aller ARAs könnte auf 4 GWh/a gesenkt werden bei gleichzeitiger Steigerung der erzeugten el. Energie auf 18 GWh/a Seite 23 Zusammenfassung Material und Stoffkosten Die Material und dstoffkosten t sind dfür durchschnittlich h h11%d der Betriebskosten verantwortlich Die Fällmittelkosten sind mit durchschnittlich < 5 % der Betriebskosten daher nur für ca. ein 1/3 der Material und Stoffkosten verantwortlich Kein Zusammenhang von Fällmittelkosten und P-Ablaufkonzentration Fällmittelkosten sehr unterschiedlich und daher bei manchen ARAs hohe Einsparpotentiale gegeben Seite 24

13 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontaktadresse Ingenieurbüro kaltesklareswasser A-12 Wien Obere Augartenstr. 18A/5/1 Tel.: Fax: Mobil: E lindtner@k2w.at Seite 25