Energieeffizienz und Ressourcenschutz im Abwassersektor

Transkript

1 Energieeffizienz und Ressourcenschutz im Abwassersektor Markus Schröder, Aachen Statustreffen zum Förderschwerpunkt "Energieeffiziente Abwasseranlagen im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms (UIP), Jena

2 Abwasser Trinkwasser Gewässer Energie Abfall Straße Beratung

3 Ressource Energie Produktivitätsentwicklungen in Deutschland 1960 bis 2000 Energie ist zu billig Innovative Ideen fehlen aber das gibt sich! daran arbeiten wir! Bildquelle: VDI Nachrichten,

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5 Innovation ist gefragt!

6 Innovationen entdecken durch Energieanalyse zur 1. Reduzierung des Energiebedarfs Verbrauchseinsparung Beispiel: Optimierung Lufteintrag in die biologische Hauptstufe Effizienzsteigerung Beispiel Energiesparende Pumpen bzw. Motoren mit einer kwh wird mehr geleistet 2. Optimierung des Energiebezuges Verbesserung der Eigenenergieerzeugung Teilnahme am Energiehandelsmarkt

7 Stand: Grobanalyse, Handbuch Energie in Kläranlagen, NRW, 1999 Kennwerte Energiehandbuch Einheit IST Richtwert Ideal wert 1 Spezifischer Gesamtstromverbrauch kwh/(ew a) Spezifischer Stromverbrauch kwh/(ew a) Belebung 3 Grad der Faulgasnutzung % Grad der Faulgasumwandlung in % Kraft/Elektrizität 5 Spezifische Faulgasproduktion m³/(t otr) Eigenversorgungsgrad Elektrizität % Eigenversorgungsgrad Wärme % Zukünftig: Energieanalyse DWA A 216, Gelbdruck veröffentlicht Kennwerte DWA A-216 Einheit IST Idealwert 1 Spezifischer Gesamtstromverbrauch kwh/(ew a) Spezifischer Stromverbrauch kwh/(ew a) Belebung - Belüftung 3a Spezifische Faulgasproduktion l//(ew d) b Spezifische Faulgasproduktion m³/(t otr) Grad der Faulgasumwandlung in % Kraft/Elektrizität 5 Eigenversorgungsgrad Elektrizität % Spezifischer externer Wärmebezug kwh therm /(EW a) 30 0 Für die jeweilige KA ermittelt

8 Energieoptimierung auf Kläranlagen - Beispiel Belüftung BB bleibende Enegieeinsparung dynamische Energieeinsparung Beckengeometrie, Anordnung Belüftung und Umwälzung Austausch Belüfter Bildquelle: Flow Concept

9 Reaktivierung Reaktivierung Austausch Belüfter Bleibende Einsparung Dynamische Einsparung Bleibende und Dynamische Energieeinsparung am Beispiel Belüfter im Belebungsbecken

10 Energieanalysen von Abwasseranlagen (ganzheitliche Betrachtung!) Gebäude Kanäle Kläranlage Brennstoffzelle Power to gas Elektrolyse Wasserstoff Vertikalwindräder Photovoltaik Wasserkraft Photovoltaik Klägas, Klärschlammverbrennung Windkraft Photovoltaik Wasserkraft Reinsauerstoff Abwasserwärme Geothermie Solarthermie Abwasserwärme Geothermie Solarthermie Biomethan, Wasserstoff, Methanol Abwasserwärme Geothermie Solarthermie

11 Ressource Luft Energieanalyse + Klimacheck (GWP*) vermeidbare Emissionen (machbar) Begrenzt vermeidbare Emissionen (teilweise machbar)? (Machbarkeit unklar) * GWP = Global Warming Potential)

12 Von der energieautarken zur energieintelligenten Kläranlage Smart energy Smart grid Smart = klug, intelligent Smart metering Smart operator Smart energy services Smart net Smart energy network Smart economy..

13 Fluktuierende Energieträger, Regelleistung Bildquelle: nature2010.tripod.com/wkr155.htm Bildquelle:

14 Fluktuierende Energieträger, Regelleistung Positive Minutenreserve (zu wenig Strom im Netz) = Regelleistung oder auch Reservekapazität, die im Notfall eine Unterproduktion im Stromnetz auffängt und Strom einspeist, um die Normalfrequenz im Stromnetz zu halten. (Zuschalten von Stromerzeugern, Abschalten von Stromverbrauchern) Negativer Minutenreserve = Kapazität, die für das Speichern oder (zu viel Strom im Netz) Zurückhalten von Strom benötigt wird, wenn zu viel Strom bei zu wenig Nachfrage im Netz vorhanden ist (Abschalten von Stromerzeugern, Zuschalten von Stromverbrauchern, Speicherung von Energie z.b. im Klärgas)

15 Energieintelligente Kläranlage Smart energy Smart grid Smart = klug, intelligent Smart metering Smart operator Intelligente Interaktionen Smart energy zwischen services einer Kläranlage und den Infrastrukturnetzen (Strom, Gas, Tankstellen, ) durch erweitertes Einspeise- Smart net und Lastmanagement Smart energy network Smart economy..

16 Energieintelligente Kläranlage smart areal net Bildquelle modifiziert und erweitert nach: Stemplewski, 2012

17 Energieintelligente Kläranlage Speicherung von Energie auf Gasebene Stromproduktion zum Ausgleich der Residuallast wirtschaftlicher als energieautarke KA Wasserstoff-Speicher Biomethan-/Klärgas-Speicher

18 Vollkosten für die Stromspeicherung heute und in 10 Jahren nach [Sollmann]

19 Energieintelligente Kläranlage Interaktion mit den Netzen Kläranlage

20 - Workshop anlässlich der vierten Woche der Umwelt in den Park von Schloss Bellevue

21 Ressource Boden / Bodenschätze Glockenkurve der Verfügbarkeit

22 Ressource Boden / Bodenschätze Phosphor, ein kaum ersetzbarer, limitierter Bodenschatz Phosphorrückgewinnung eine Hauptaufgabe der Zukunft Verfahrensentwicklung mit temporärem Betrieb Nutzung von Überschuss strom

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!