Energieoptimierungsmaßnahmen + Energiecheck

Transkript

1 Werkleiter im Dialog Energieoptimierungsmaßnahmen + Energiecheck Beispiel Kläranlage Konstanz Dipl.-Chem. Erich Kronenthaler, Entsorgungsbetriebe Stadt Konstanz

2 Gesetzeslage / rechtliche + technische Vorgaben Komplexe Gesetzeslage und Vorgaben für Kläranlagen bzgl. Energieerzeugung und Energieefizzienz EEG 2014 (Erneuerbare-Energien-Gesetz) Meldung der Basisdaten von Stromerzeugungsanlagen (z.b. BHKWs) bis an Anschlussnetzbetreiber/Übertragungsnetzbetreiber/Bundesnetzagentur keine Belastung mit EEG-Umlage bei Bestandsanlagen (Inbetriebnahme vor ) [Eigenerzeuger] Belastung mit reduzierter EEG-Umlage (30 40%) für Neuanlagen (nach ) [Eigenversorger] KWK-G (Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz) (Dez.2015) KWK-Zuschläge für selbst genutzten Strom entfallen bei Neuanlagen weitgehend Pflicht zur Eigenvermarktung Bestandsanlagen haben Anspruch nach dem alten KWK-Gesetz 2012 (KWK-Zuschlag bis Vollbenutzungsstunden) EU-Energieeffizienz-Richtlinie (Energiedienstleistungsgesetz-EDL-G) verpflichtende Energieaudits für Unternehmen die nicht den KMU- bzw. hoheitlichen Status haben Berücksichtigung der Energieeffizienz im Vergaberecht Abwasserverordnung AbwV Anhang 1: Häusliches und kommunales Abwasser Forderung einer energieeffizienten Betriebsweise DWA-Arbeitsblatt DWA-A 216 (Dez. 2015) Definition/Vorgabe des Energiechecks und Vergleich mit Benchmarks weiteres Instrument der Energieanalyse jeweilige wasserrechtliche Erlaubnis bei neuen wasserrechtlichen Erlaubnissen Verpflichtung zu Energiechecks und Energieanalysen (RP Freiburg) 1

3 Beispiel Strompreiszusammensetzung 2016 netto 3-4 Arbeitspreisanteil < 30 % Netznutzung örtl. Netzbetreiber: (Jahresbenutzungsdauer < h/a) für Leistungspreis ist die max. bezogene 1/4 h-leistung des Jahres maßgebend! Konzessionsabgabe gesetzliche Steuern und Abgaben EEG-Umlage 2 Summe Steuern und Abgaben bis kwh/a 9,377 8, % MWSt

4 Energetische Anforderungen in der Abwasserverordnung 3

5 neue wasserrechtliche Erlaubnis ( bis ) 4

6 64,00 für Mitglieder 5

7 Jährlich zu ermittelnde + erforderliche Größen für einen Energiecheck Kläranlage mit Belebungsanlage Jahres-Stromverbrauch KA gesamt Tages-CSB-Fracht Zulauf KA im Jahresmittel Jahres-Stromverbrauch für Belüftung der Biologie Kläranlage mit Faulung Tages-Faulgasanfall bei Normbedingungen im Jahresmittel Volumenanteil des Methans am Faulgas Jahresproduktion Strom aus Faulgas in KWK-Anlage tägliche dem Faulbehälter zugeführte org. Trockenmasse im Jahresmittel extern zugeführte Wärmemenge zur Wärmeversorgung 6

8 Kennwerte des Energiecheck Auszug aus Arbeitsblatt DWA-A 216: Energiecheck und Energieanalyse Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen, DWA-Regelwerk, Hennef, Dez

9 spezifischer Gesamtstromverbrauch in Abhängigkeit vom Reinigungsverfahren aus Leistungsvergleich komm. KA der DWA 2013 Toleranzwert: 33 kwh/(e*a) Idealwert: 22 kwh/(e*a) Auszug aus Arbeitsblatt DWA-A 216: Energiecheck und Energieanalyse Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen, DWA-Regelwerk, Hennef, Dez (Abb.2, S.24)

10 spezifischer Stromverbrauch Belüftung Toleranzwert: 17 kwh/(e*a) Idealwert: 10 kwh/(e*a) Auszug aus Arbeitsblatt DWA-A 216: Energiecheck und Energieanalyse Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen, DWA-Regelwerk, Hennef, Dez (Abb.3, S.25) 9

11 Luftbild Zentralkläranlage Konstanz Kapazitätsgröße: EW mittlere Auslastung: EW Spitzenbelastung (85% Wert): EW mittlere Wassermenge: m 3 /d Mischwassermenge bei RW: l/s 10

12 Stromverbrauch 2013 nach Anlagengruppen Stromverbrauch für Biologie absolut in kwh Stromverbrauch für Biologie absolut in kwh 11

13 Energiecheck 2014 ZKA Konstanz Gelbdruck 12

14 Umweltmanagementsystem Energiekonzept organisatorisches Instrument seit 1998: Umweltmanagementsystem mit Ökobilanz Energiebilanz Energiecheck Energieoptimierung Optimierung Belüftung Pumpenerneuerung Zulaufpumpwerk Optimierung Schlammentwässerung Erneuerung Kraft-Wärme-Kopplung mit Klärgas Erhöhung der Energieeffizienz Eigene Ökostromerzeugung aus Klärgas diverse energetische Optimierungen im verfahrenstechnischen Betrieb 13

15 Erneuerung TW-Pumpen Zulaufpumpwerk Projekt: 4 Kreiselpumpen (2-Kanal-Laufrad) BJ 96, 14 Jahre alt, je rd Bh im Jahr 2011 durch 4 neue Kreiselpumpen ersetzt (Projektkosten ,-- ) Techn. Auswahl: Kreiselpumpen mit Schraubenzentrifugalrad Optimierte Pumpen mit besserem Wirkungsgrad und geringer Verstopfungsanfälligkeit durch Faserstoffe Spaltnachstellung Betriebserfahrungen: keine Verstopfungen der Pumpen mehr störungsfreier Betrieb trotz Rückbau des vorgeschalteten Grobrechens mit 50 mm Spaltbreite nach rd Bh erfolgte im Rahmen der Wartung eine Spaltnachstellung von 0,2 mm durch Abnutzung (max. 2,0 mm nachstellbar) Energieeffizienzbetrachtung: (E= Energiekennzahl, ƞ= Wirkungsgrad) Energiekennzahlen alte Pumpen im Betriebsjahr 2009 EPalt = 4,8 Wh/cbm*m berechneter Gesamtwirkungsgrad alte Pumpen: ƞges = 0,56 Energiekennzahlen neue Pumpen im Betriebsjahr 2012 EPneu = 3,6 Wh/cbm*m berechneter Gesamtwirkungsgrad neue Pumpen: ƞges = 0,74 Erhöhung der Energieeffizienz 30% jährliche Stromersparnis rd kwh (rd ,-- ) Hidrostal, Förderleistung 500 l/s, Hman= 9,1 m, Hgeo = 8,5 m IEC-Normmotor-IE 2 Ausführung, P=75 kw 14

16 Energieeffizienz BHKW neu im 2011 Erneuerung der alten 15 Jahre alten BHKW s durch 2 neue Hocheffizienz-Aggregate mit 1,46 Mio Projektkosten Neue Aggregate haben einen wesentlich höheren elektr. Wirkungsgrad (42 % statt 35 %) Förderfähig nach KWK-Gesetz mit rd /a (bis Bh,, ca. 8 J.) Wirkungsgrad inkl. Wärme > 80% Wärmenutzung Nahwärmenetz Steigerung des elektr. Wirkungsgrades durch verbesserte Motorentechnik um rd. 20% (rd. 2,2 Mio. kwh) d.h. mit der gleichen Klärgasmenge (rd. 1,2 Mio Nm 3 /a ) kann bis zu 20 % mehr Eigenstrom aus regenerativer Quelle produziert werden. Zusätzliche Reduktion des Strombezugs aus dem öffentlichen Stromnetz (pro Jahr rd kwh/a) Stromproduktion 2015: kwh/a (+ 20,1 %) Stromproduktion 2010: kwh/a 15

17 Stromverbrauch Stromerzeugung Kläranlage elektrische Energie Kläranlage Konstanz rd. 31,5 kwh Stromverbrauch pro EW und Jahr kwh 0 Stromverbrauch ZKA 2015 Strombezug SWK Stromerzeugung BHKW 36,9% 63,1 % (vorher um die 50 %) 16

18 Recuvane - System 2014 Erneuerung der Dekanter in der Schlammentwässerung mit dem Recuvane-System alte Dekanter ohne Recuvane: 2,91 kwh/m 3 Schlammdurchsatz neue Dekanter mit Recuvane: 2,44 kwh/m 3 Schlammdurchsatz Trommeldrehzahl: U/m Entwässerung von 3,5 % auf 28 % mit Recuvane: Erhöhung der Energieeffizienz um 16,2 % Einsparung pro Jahr kwh

19 Optimierung der Belüftung der biologischen Stufe Wasserseite Luftseite 20 mm Keramikbelüfter über 10 Jahre in Betrieb in letzten 3 Jahren irreversibler kontinuierlicher Druckanstieg von > 20 mbar Sauerstoffeintragsleistung noch go2/n-cbm*m (Beaufschlagung von 7 cbm/m*h) alte über 20 Jahre alte Drehkolbengebläse mit schlechtem Wirkungsgrad Studie: bei energieeffizienter Erneuerung der Belüfter + Drucklufterzeuger wird eine Stromeinsparung von bis zu 20 % erwartet. 18

20 Erneuerung der Belüftungstechnik 2015/16 Schachtelbecken 1-4 Installation der Membranbelüfter, Rückbau der alten Keramikbelüfter Gebläsestation 2 Installation von drei hocheffiziententurboverdichtern, Rückbau der alten Gebläse O 2 -Regelung energieoptimierte Belüftungsregelung, Implementierung einer Gleitdruckregelung 2 Biobecken in 2015 erneuert in 2016 restliche 2 Biobecken + Turboverdichter Projektkosten: 1,7 Mio 19

21 Energiecheck 2015 ZKA Konstanz 20

22 Literaturhinweise zur Energieeffizienz auf Kläranlagen für Mitglieder: 30,40 Download bzw. kostenlose Bestellung 21

23 Ansatzpunkte zur Steigerung der Energieeffizienz Abb.11 aus Leitfaden Energieeffizienz auf Kläranlagen, UM Baden-Württemberg, Stuttgart (Okt. 2015) 22

24 Danke für Ihre Aufmerksamkeit + viel Erfolg beim Energiesparen Quelle: Energieeffizienz kommunaler Kläranlagen, Autor: K. Fricke, Hrsg. Umweltbundesamt, Pressestelle, Okt. 2009