Energetisches Optimierungspotenzial auf Kläranlagen

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1 BWK Bremen Niedersachsen Landeskngress 2012 Energetisches Optimierungsptenzial auf Kläranlagen Rüdiger Meß Energiemanagement hansewasser Bremen GmbH Fl. 1

2 Gliederung Arten der energetischen Optimierung Ziele der hansewasser GmbH Energieanalyse Bestandteile Energieanalyse KAF Ergebnisse Maßnahmen Einsparungen Fazit Fl. 2

3 Optimierungsarten Reduktin des Energieverbrauchs Vermeidung vn Verbräuchen Optimierung der Verfahrensstufen mittels neuer Verfahrenstechnik Steigerung der Energieeffizienz in den Verfahrensstufen Steigerung der Energieerzeugung Nutzung der Energie des Abwassers (Lageenergie, Bindungsenergie, Wärmeenergie) Nutzung alternativer regenerativer Energien (Wind, Slar) Reduktin der Energieksten Strmeinkauf (Bündelung Abnahmestellen, Bezug über Strmbörse) Nutzung gesetzlicher Rahmenbedingungen zur Belastungsreduktin (StrmStG, EEG) Fl. 3

4 Ziele hansewasser bis 2015 Reduktin des Energieverbrauchs Verringerung des Strmverbrauchs um 20 % Für KA Seehausen: - 4,8 Mi. kwh/a Für KA Farge: kwh/a Steigerung der Energieerzeugung Steigerung KA Seehausen um 100% (= 12 Mi kwh/a) Durch Repwering Windkraftanlage: + 4,2 Mi. kwh/a (2010) Durch Erneuerung BHKW-Anlage: + 8,0 Mi. kwh/a (2013) Bisheriger Stand Reduktin Verbrauch KA Seehausen: Reduktin Verbrauch KA Farge: Steigerung Erzeugung KA Seehausen: - 1,3 Mi. kwh/a +/- 0 kwh/a + 4,5 Mi. kwh/a Fl. 4

5 Energieanalyse Rahmenbedingungen 1. Die Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung dürfen den eigentlichen Zweck der Abwasserreinigung nicht negativ beeinflussen! 2. Die Kläranlagen sind für eine bestimmte Belastung (Abwassermenge und fracht) ausgelegt wrden. Eine Außerbetriebnahme vn Anlagenteilen ist nur mit Zustimmung der jeweiligen Aufsichtsbehörde möglich! Die KA Bremen Farge wurde in den 90`iger Jahren im Zuge der Nährstffeliminatin für EW ausgebaut. Die Anlage arbeitet hne Schlammentwässerung. Die Belastung liegt heute in der Größenrdnung vn EW. Fl. 5

6 Energieanalyse: Bestandteile Energiecheck : Erhebung und Auswertung vn 6 Übersichtskennzahlen für KA Identifikatin des energetischen Anlagenzustands anhand vn Erfahrungswerten, Bechmarking-Vergleichen und Richt-/Idealwerten Aufzeigen der ffensichtlichsten Energieptenziale Energieanalyse: Detaillierte energetische Erhebung & Bewertung Ist-Zustand KA Datenerhebung Plausibilitätsprüfung Betriebsmessungen Ermittlung anlagenspezifischer Idealwerte (Mdellanlage) Darstellung der Ptenziale & Betrachtung der Wirtschaftlichkeit Fl. 6

7 Energieanalyse KA Farge: Ergebnisse Ermittlung der Verbrauchswerte 2010: Energiecheck Einwhnerwert [E] Strmverbrauch [kwh] Spez. Strmverbrauch gesamt [kwh/(e*a)] 27,87 Strmverbrauch Belüftung [kwh] Spez. Strmverbrauch Belüftung [kwh/(e*a] 11,91 Faulgasprduktin [Nm³] Spez. Faulgasprduktin [l N /(E+d)] 27,97 Faulgasnutzung [Nm³] Grad Faulgasumwandlung [%] 34,73 Strmerzeugung [kwh] Eigenversrgungsgrad Elektrizität [%] 68,67 Wärmebezug [kwh therm ] Spez. externer Wärmebezug [kwh therm /[E*a)] 2,96 Fl. 7

8 Energieanalyse KA Farge: Ergebnisse KA Farge Mdellkläranlage Verbräuche Spezifisch Verbräuche Spezifisch Anlagenteil [kwh/a] [kwh/(e*a)] [kwh/a] [kwh/(e*a)] Zulaufpumpwerk , ,88 Primärschlammpumpen , ,05 Vrklärbecken , ,07 Rechenanlage , ,05 Sandfang , ,29 Umwälzung , ,81 RLS-Pumpwerk , ,35 Rezirkulatinspumpen , ,94 ÜS-Pumpen 0 0, ,03 Belüftung Belebung , ,65 Nachklärung , ,07 Schlammeindickung 0 0,00 0 0,00 Entwässerung 0 0,00 0 0,00 Faulbehälter , ,43 Erzeugung ,10 Heizung , ,34 Brauchwasser , ,23 Druckluft 0 0, ,04 Betriebsgebäude , ,17 Lüftung , ,13 Abluftreinigung 0 0, ,54 Gesamt , ,08 Fl. 8

9 Energieanalyse: Maßnahmen Zulaufpumpwerk Anhebung des Niveaus im Pumpensumpf zur Reduktin der Förderhöhe Regelungsanpassung der über Frequenzumrichter betriebenen Pumpen (Betriebspunkt der Kennlinie) Erneuerung der Maschinentechnik und der Rhrleitungsführung Rechenanlage Anpassung der Schaltpunkte für das Ein- und Abschalten vr allem der zweiten Rechenstraße Sukzessive Erneuerung der Antriebe der Anlage (Rechen, Rechengutförderer, Rechengutpresse), Umstellung auf energieeffizientere Mtren Fl. 9

10 Energieanalyse: Maßnahmen Räumer Vrklärung Austausch der Stahlketten, Räumerbalken (Hlz) inkl. Antrieben gegen Kunststffketten, Edelstahlhlprfilbalken und erheblich kleineren Antriebsmtren. (Verfahrenstechnische Entscheidung nch vr der Energieanalyse) Fl. 10

11 Energieanalyse: Maßnahmen Sauerstffversrgung O 2 Sllwert Vrgabe im Belebungsbecken anpassen (< 2,0 mg/l) TS-Gehalt anpassen auf Smmer-/Winterverhältnisse (N-Abbau beachten!) Einbindung des ntstrmberechtigten kleinen dritten Verdichters in das Steuerungsknzept (für die Nachtstunden) Anpassung der Verdichterauslegung an den Luftbedarf Abdeckung des Luftbedarfs im Leistungsspektrum Nm³/h (bisher Nm³/h und Nm³) Rührwerke Neun vn 35 Rührwerken dauerhaft abstellen Die restlichen in Betrieb befindlichen Aggregate gemäß der heute bekannten Bemessungswerte (Energieeintrag zur Umwälzung: 1,8 W/m 3 anstatt wie bisher 3,3 W/m 3 ) ersetzen, der durch intermittierende Betriebsweise im Verbrauch reduzieren Fl. 11

12 Energieanalyse: Maßnahmen Rezirkulatinspumpen Austausch der Rezirkulatinspumpen; Anpassung an heutige Bemessungsgrundlagen (3 4-fache Rezirkulatinsmenge max.) Betrieb der Rezirkulatinspumpen umstellen: Vn einem Festsllwert auf eine Regelung gemäß Nitratknzentratin im Ablauf der Denitrifikatin Fl. 12

13 Energieanalyse: Maßnahmen Faulgaserzeugung Primärschlammaufkmmen maximieren (Rückkpplung mit der möglichen Stickstffeliminatin beachten, da C-Quelle bei Nitrifikatin snst fehlt!) Begrenzung des Schlammalters, da Überschussschlamm snst energieärmer Optimierung der Umwälzung zur Vermeidung vn Stagnatinsräumen im Faulbehälter (Vergleichmäßigung des Abbaus) Vermeidung vn Kurzschlussströmungen im Faulbehälter bei der Beschickung (Vergleichmäßigung und Maximierung des Abbaus Fl. 13

14 Energieanalyse: Maßnahmen Thermische Energie Reduktin des Wassergehaltes im Rhschlamm Islierung der Leitungen, die warme bzw. heiße Medien transprtieren Nutzung der Abwärme des Faulschlammes durch Einsatz vn Rekuperatren Erschließung vn Abwärmeptenzialen (z.b. Gebläse) Überprüfung vn Frstschutzeinrichtungen auf Betriebsfähigkeit Nutzung vn Wärme aus Abwasser Fl. 14

15 Energieanalyse: Einsparungen Maßnahme: Eingesparte Strmmenge [kwh/a] Ptenzialerkennung durch Rechenanlage Steuerungsanpassung Vrschlag Mitarbeiter Anhebung Pumpensumpf Vrschlag Mitarbeiter O2 Sllwertanpassung Verfahrenstechnik Optimierung Verdichterbetrieb Analyse Stilllegung vn Rührwerken Vrschlag Mitarbeiter Anpassung Umwälzung an hydraulisches Minimum Analyse Umrüstung Räumer Vrklärung Verfahrenstechnik Umrüstung und Regelung Rezirkulatinspumpe Analyse Einsparung durch Mitarbeitervrschläge: Gesamteinsparung: Fl. 15

16 Energieanalyse: Einsparungen Kennwert: Werte vr Optimierung Werte nach Optimierung Zielwerte KAF (durch hw definiert) Spez. Strmverbrauch Gesamtanlage [kwh/ew*a] 27,87 21,5 23 Spez. Strmverbrauch der Belüftung [kwh/ew*a] 11,91 9,0 10 Spez. Faulgasprduktin [LN/EW*d] 27, Grad der Faulgasumwandlung in Elektrizität [%] 34, Eigenversrgungsgrad an Elektrizität [%] Spez. Externer Wärmebedarf [kwhtherm/ew*a] 2,96 1,73 0 Annahme: Alle Maßnahmen lassen sich umsetzen und die Höhe der Ptenziale realisieren Keine weiteren Verbraucher kmmen hinzu Verbräuche und Erzeugungsmengen bleiben bestehen Fl. 16

17 Energieanalyse: Fazit Datengüte Grundlage für eine fundierte Ist-Bewertung und Ptenzialabschätzung Erhebliches Maß der bisherigen Einsparungen gehen auf die Initiale der Mitarbeiter zurück! Diese knnten ft durch einfache Anpassungen realisiert werden. Die Mitarbeitereinbindung macht Sinn! Sllten sich alle Ptentiale, die im Rahmen der Energieanalyse benannt und mit den errechneten Einsparungen umsetzen lassen ( kWh/a) würden sich 440 Mg CO 2 pr Jahr einsparen lassen. Damit könnte ein anlagenspezifischer Energieverbrauch (elektrisch) vn 21,5 kwh/ew*a erreicht werden; sfern keine weitere Verfahrensstufe hinzu kmmt. Wie Sie sehen lhnt es sich, sich mit diesem Thema zu beschäftigen. Fl. 17

18 Vielen Dank! hansewasser Bremen GmbH Rüdiger Meß Energiemanagement Telefn Fl. 18