Energietag Wasserwirtschaft, 16. Mai 2013, Wuppertal Innovative Konzepte zur Energiespeicherung und nutzung im urbanen Wasserkreislauf

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1 Energietag Wasserwirtschaft, 16. Mai 2013, Wuppertal Innovative Konzepte zur Energiespeicherung und nutzung im urbanen Wasserkreislauf Gerd Kolisch

2 Zielstellung und Inhalt Effizienter Energieeinsatz im urbanen Wasserkreislauf Kläranlagen als Teil von Regel/Speicherkonzepten Inhalt Hintergrund EUVerbundprojekt Inners BMBFVorhaben Arrivee Ausblick

3 Forschungspolitik (Kraus, Fachkongress en )

4 Energie im urbanen Wasserkreislauf Trinkwasser Transport, Behandlung, Verteilung 0,48 kwh/m 3 Elektrische und Abwasser thermische Energie Sammlung und Behandlung 0,16 bzw. 0,9 10 kwh/m 3 Häuslicher Wasserverbrauch kochen, waschen, reinigen > 50 kwh/m 3 Thermische Energie (nach Olsson, 2011)

5 Kläranlagen mit Faulung in NRW 631Anlagen mit 37,8 Mio. EW Ausbaugröße(DWA, 2009) 294Anlagen mit Faulung und Ausbau von 31,9 Mio. EW sonstige getrennte ASS SASS Faulung, unbeheizt Faulung Anzahl [)] Faulung EW Ausbaugröße [EW] Faulung 294 Anlagen [] [EW] Anzahl Ausbaugröße

6 KWKEinsatz auf Kläranlagen in NRW Art der Klärgasnutzung (n=178) BHKW 130 Mikrogasturbine 4 in Bau 2 Stadtwerke 4 kein Aggregat 38 Nennleistung(kW installiert ) Verteilung kw Mittelwert 220 kw

7 EUVerbundvorhaben Inners INNovative Energy Recovery Strategies in the urban water cycle INNERS

8 Themenfelder und Projekte Inners Energy Balance of the UWC Thermal energy recovery Chemical and operat. energy Enabling implementation Inventory of data, models for UBC Compilation of relevant energy data Benchmark study: operational energy Disseminate INNERS results to decision makers Identifylack of data foruwc Feasibility studies on thermal energy Feasibility studies for improvement of energy balance Disseminate technical knowledge to future specialists Actions Energy balance assessment tool (EBAT) Demonstration projects for thermal energy systems Demonstration project on energy neutral WWTP Study the legal and organisational barriers for implementation Development of modules for EBAT (EOS / CO 2 footprint) Demonstration project on new sanitation concept Collecting data for EBAT Pilot: energy online system(eos)

9 Wärmenetz KA Buchenhofen sports center residential buildings slaugther operational buildings sludge incineration steam turbine CHP laboratory hydro power

10 EnergieOnlineSystem (EOS) Idealwert Messwerte Sepzifischer Energieverbrauch auf der Kläranlage [kwh/e CSB /d] Einspar potential J F M A M J J A S O N D

11 F+EVerbundvorhaben Arrivee Abwasserreinigungsanlagen als Regelbaustein in intelligenten Verteilnetzen mit erneuerbarer Energieerzeugung IRS TU KL TSB UW WiW Projektbeginn igas Handlungsempfehlungen zur Integration der Projektergebnisse in den Energiewendeprozess SWR. WV AP1: Grundlagen & Potenzialanalyse BBH TSB UW TU KL AP4: Marktorientierte Kosten-Nutzenanalyse AP5: Politische und rechtliche Bedingungen IRS TU KL WiW BBH TSB SWR. WV UW igas AP3: Zusammenspiel Markt- Netzlast-Kläranlage TSB TU KL igas WiW TU KL TSB Optimierung KA-Betrieb Regelkonzept UW WiW SWR. WV Projektpartner: igas GmbH TU Kaiserslautern TSB Bingen Uni Wuppertal Wupperverband SWR GmbH Fraunhofer IRS Kanzlei BBH WiW mbh WV igas SWR. UW

12 Triebkräfte neuer Energiestrategien Erzeugungsmanagement der EEG/KWKAnlagen, d. h. Anpassung der Erzeugung an den Bedarf Lastverschiebung in die Schwachlastzeit (Laststeuerung, Demand Side Management) Energie Vorhalten und Betreiben von Energiespeichern Integration einer Vielzahl verteilter Erzeuger, Bündelung in virtuellen Kraftwerken

13 Kläranlagen im Energieverbund

14 Energiemanagement auf Kläranlagen Optimierung der Prozesstechnik für einen vergleichmäßigten Lastgang Bereitstellung von Regelenergie über KWKAnlagen, Notstromaggregate und Klärgasspeicherung Umwandlung von EEÜberschüssen in H 2 oder CH 4 (power to gas, egas, SNG) Alternativ Erzeugung und Speicherung von Druckluft

15 Wirkungsgrad der Stromumwandlung (Synthetic Natural Gas) (Sterner et al., 2011)

16 Ausblick Der urbane Wasserkreislauf weist insbesondere an Kläranlagenstandorten ein großes energetisches Optimierungs und Managementpotenzial auf. Die Integration von kommunalen Kläranlagen in lokale oder regionale Energieverbundsysteme stellt einen wesentlichen Teil zukünftiger Optimierungsarbeiten dar. Die betriebliche Sicherheit von Abwasserreinigung und Schlammbehandlung besitzt hierbei Vorrang vor allen energetischen Optimierungen.

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!