15. Informationsveranstaltung Wissenswertes rund um Kanalnetz und Gewässer 20. Juni 2012

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1 15. Informationsveranstaltung Wissenswertes rund um Kanalnetz und Gewässer 20. Juni 2012 Anforderungen an die wirtschaftliche Sanierung von Pumpwerken und Kläranlagen Referentin: Dipl.-Ing. Sandra Stübner

2 Gliederung 1. Einführung 2. Bautechnische Sanierung 3. Sanierung der technischen Ausrüstung 4. Umrüstung/Sanierung Kläranlagen

3 1 Einführung unterschiedliche Verfahren der Sanierung die Vorteilhaftigkeit einer Variante abhängig von: Nutzungsdauer Eingangsparameter und Nutzungsparameter Zeitraum des Betriebs der Anlage kurzfristig mittelfristig langfristig

4 2 Bautechnische Sanierung 2.1 Verfahren Renovierung Beschichtungsverfahren Montageverfahren (Auskleidung mit vorgefertigten Elementen) Erneuerung offene Bauweise Reparatur manuelle Sanierung Injektionsverfahren partielle Erneuerung

5 2.2 LAWA-Kostenvergleichsrechnung Berechnung über 50 Jahre Verfahren finden, welches für die festgelegte Nutzungszeit das wirtschaftlichste ist Verfahren Nutzungsdauer [a] Investitionskosten [ ] Projektkostenbarwert [ ] Beschichtung Auskleidung Offene Bauweise Bei Auswahl des Verfahrens unbedingt Zielstellung festlegen!

6 3 Sanierung der technischen Ausrüstung 3.1 Einsatz effizienter Pumpen Beispiel: Schmutzwasserpumpwerk Bestand Planung Förderstrom [l/s] 13,5 12,0 Leistungsaufnahme [kw] 19,8 14,3 Gesamtwirkungsgrad [%] 32,4 40,5 Beispiel: Fördermenge [m³] Betriebsstunden gesamt [h/a] Energieverbrauch Pumpen [kwh/a] Energiekosten bei 0,18 /kwh [ /a] Jährliche Ersparnis Energiekosten [ /a] Pumpen amortisieren sich nach 13 Jahren vorzeitiger Austausch der Abwasserpumpen in diesem Fall nicht zu empfehlen

7 3.2 Einsatz effizienter Motoren ErP-Richtlinie (2009/125/EG) betroffen sind unter anderem elektrische Motoren Ausnahme der Verordnung sind: Tauchmotorpumpen und -rührwerke trocken aufgestellte Tauchmotorpumpen ATEX-Pumpen Bremsmotoren Veränderung der Messmethode für Wirkungsgradbestimmung

8 festgelegte Effizienzklassen: IE 1 Standard-Wirkungsgrad IE 2 hoher Wirkungsgrad IE 3 Premium-Wirkungsgrad Die Festlegungen von Anforderungen treten nach folgendem Zeitplan in Kraft: 1. seit gilt: IE 2 Mindest-Wirkungsgrad für Asynchron-Motoren 0,75 kw bis 375 kw 2. ab gilt: IE 3 Mindest-Wirkungsgrad für Motoren 7,5 kw bis 375 kw oder Kombination FU- und IE2-Motor 3. ab gilt: IE 3 Mindest-Wirkungsgrad für Motoren 0,75 kw bis 375 kw oder Kombination FU- und IE2-Motor

9 Beispiel 1: Mischwasserpumpwerk Motorleistung Bezeichnung Kennwerte für Motor der Effizienzklassen IE 2 IE 1 75 kw Polzahl 4 Betriebsstunden je Pumpe (Mittelwert 4 Betriebspumpen) h h Wirkungsgrad 94,0 % 92,7 % Energiepreis (Arbeitspreis) 0,18 /kwh Energieverbrauch p. a kwh kwh Energiekosten p. a Einsparung p. a. in kwh kwh - Einsparung Energiekosten p. a. 377,64 - Preis je Motor 6.100, ,00 amortisiert sich nach ca. 2,7 Jahren bei einer jährlichen Laufzeit der Pumpen von h

10 3.3 Fazit Minimierung der Energiekosten der vorhandenen Pumpwerke möglich Vorzugsvariante ist eine effiziente Pumpe in Verbindung mit IE2- oder IE3-Motor optimale Auswahl treffen unter Berücksichtigung der jeweiligen hydraulischen und betrieblichen Anforderungen für das Gesamtsystem (Pumpe/Motor) Dauerläufer vorteilhaft

11 4 Sanierung/Umrüstung der Kläranlage Beispiel: Betriebskosten einer Kläranlage (6.500 EW) Kosten in /a Energiekosten Personalkosten Wartungskosten Reststoffentsorgung Hilfsstoffe (Fällmittel) Summe ¼ Energiekosten 50 % der Energiekosten entstehen durch Belüftungstechnik und Umwälzung im Belebungsbecken

12 4.1 Belüftungstechnik der Kläranlage Beispiel: Aerzener, Delta Hybrid (Drehkolbenverdichter) Vorteile: bis 15 % bessere Energieeffizienz großer Volumenstrom Regelbereich von 25 % bis 100 % Reduzierung der Wartungskosten Reduzierung Druckverluste Druckbereich bis 1,5 bar Lebensdauer Stunden (bei maximaler Belastung) robuste Lagerkonstruktion

13 Beispiel: Strompreis Delta Blower 5 0,18 /kwh Delta Hybrid Investition 4 Stück ( /St) ( /St) Betriebsstunden 3 Stück Betrieb 1 Stück Reserve h/a ( h/a pro Stück) h/a ( h/a pro Stück) Anschlussleistung 12,39 kw 11,00 kw Energieverbrauch kwh/a kwh/a Energiekosten /a /a Energieeinsparung /a Abschreibung ohne Zinsen : 15 a = 1.386,67 /a : 15 a = 2.261,33 /a Gesamtkosten über 15 Jahre a /a = =

14 4.2 Impulsbelüftung Belüftungssystem ist eine wesentliche Komponente bei der Behandlung von Abwasser 1. getrennte Umwälzung 2. gemeinsame Umwälzung Rührwerke in Denitrifikationsphase (Belüftungssystem, Rührwerke im Dauerbetrieb) Randbedingungen: Einsatz bei Kaskadenbecken und bei Durchlaufbecken Zwangsführung zwischen Zu- und Ablauf des Beckens ist unbedingt Voraussetzung Belegungsdichte ca. 22 % der Bodenplatte erforderlich

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18 Gegenüberstellung Varianten Rührwerk Impulsbelüftung Variante Rührwerk Impulsbelüftung Investitionskosten (5.000 für Trennwand) Strompreis 0,18 /kwh Anschlussleistung 4,3 kw (Rührwerk) 12,39 kw (Gebläse) Betriebsstunden h/a 138 h/a Energieverbrauch kwh/a kwh/a Energiekosten /a 308 /a Energieeinsparung /a Abschreibung ohne Zinsen Gesamtkosten über 15 Jahre : 15 a = /a a /a = : 15 a = /a =

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!