Benchmarking als Einstieg zur Erschließung von Energieeinsparpotenzialen

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1 Benchmarking als Einstieg zur Erschließung von Energieeinsparpotenzialen Matthias Weiß Benchmarking Wasserwirtschaft in Baden- Württemberg in Filderstadt Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung Hauptstraße Stuttgart Tel.: 0711 / Fax: 0711 / bwv@zvbwv.de Inhalt 1. Strukturelle Rahmenbedingungen 2. Energiemanagement und Benchmarking 3. Kennzahlen: Basis für Verbesserungen 4. Zusammenfassung und Ausblick 2 1

2 Wasserversorgung Inhalt in Baden-Württemberg Ausgangssituation Benchmarking etabliertes Instrument der Branche Weiterentwicklung von Methodik und Instrumenten Ausblick I Quelle: VKU Holländer-Gutachten 3 Wasserversorgung der Stadt Wien 139,91 Mio. m³ Wasserabgabe 2009 Aufgewendete Energie 9 Mio. kwh Gewonnene Energie 65 Mio. kwh 4 2

3 Ziele des Erneuerbaren Energien Gesetzes Im Interesse des Klima- und Umweltschutzes eine nachhaltige Energieversorgung zu ermöglichen, dies zu leistbaren Kosten umzusetzen, fossile Energieträger zu schonen und die Erzeugung von Strom aus regenerativen Energiequellen zu fördern. Bis ins Jahr 2020 soll der regenerative Anteil auf mindestens 35 % gesteigert werden. EEG in der Fassung ab Warum Energiemanagement? - Energiewirtschaftliche Situation Wasserversorgungs- und Abwasserunternehmen sind energetische Großverbraucher mit bundesweitem Stromverbrauch von etwa 6,6 TWh/a (Strombedarf, gesamt 2010: 612 TWh, Anteil: 1 %! ) Der Energiekostenanteil beträgt bis zu 20 % der Gesamt-Betriebskosten und stellt damit ein bedeutendes Kostenvolumen dar Prozessabläufe in der Wasserversorgung weisen trotz erfolgter Optimierung zum Teil noch Effizienzreserven bis 20 % auf. Steigerungen der Energiepreise schlagen sich auf Wassertarife nieder Faktor Tarifstabilität Zahlreiche Bundesländer forcieren die Steigerung der Energieeffizienz in öffentlichen Einrichtungen Energiewende, einschließlich rechtlicher Vorgaben, und Klimadebatte induzieren weiteren Handlungsbedarf Die dynamische Gesetzgebung, die die Energiewirtschaft betrifft, diskutiert Nachweise der Energieeffizienz In Anlehnung an RWW, Dr C. Donner,

4 Inhalt 1. Strukturelle Rahmenbedingungen 2. Energiemanagement und Benchmarking 3. Kennzahlen: Basis für Verbesserungen 4. Zusammenfassung und Ausblick 7 Aufgaben des Energiemanagements Energiemanagement Planung und Steuerung des Energiebedarfs (EMS nach: DIN ISO 50001) Deckung des Energiebedarfs Energiecontrolling (Anlagenbetrieb, Dokumentation, Bewertung, Prognose) Energieoptimierung (Betriebskonzept, Umsetzung v. Maßnahmen, ) Energieeffizienz (Benchmark, ) Energieeinkauf (Ausschreibung, Börse, ) Energierückgewinnung (Trinkwasserturbinen, Abwärmenutzung, ) Energieerzeugung (erneuerbare Energien) Energieverkauf (Eigennutzung, Bilanzkreise) In Anlehnung an RWW, Dr C. Donner,

5 Energiemanagement nach DIN ISO PDCA-Zyklus Act Einführung neuer Standards und Prozesse auf breiter Front (Investitionen, Änderungen der Betriebsabläufe, Änderungen der Organisation) A P Plan Definition von Zielen und Prozessen zur Erzielung der Ergebnisse (Energie- Strategie, Einsparziele,..) jährliches Management Review Check Überwachung und C Messung der Prozesse mit Blick auf Einhaltung der Verpflichtungen und Dokumentation der Ergebnisse Do Umsetzung von Einführung Maßnahmen, Einführung von Prozessen Energiemanagement: ein Werkzeug zur geplanten und strukturierten Erhöhung der Energieeffizienz D 9 Benchmarking und Energiemanagement haben einen vergleichbaren Ansatz Abweichung Mittel- und langfristige Maßnahmen Nicht veränderbar Bestwert Istwert Zukünftiger Istwert (Zielwert) Ursachenanalyse Kennzahlenvergleich konkrete Erstmaßnahmen Benchmarking 10 5

6 Leistungsmerkmale Sicherheit Leistungen der Wasserversorgung Qualität Kundenservice Nachhaltigkeit Wirtschaftlichkeit - Ressourcenauslastung - Anlagenauslastung - Zentrale Überwachung - Qualität des Trinkwassers - Zuverlässigkeit der Versorgung - Qualität der Dienstleistung und des Trinkwassers - Anlagenüberwachung und Dokumentation - Rohrnetzverluste und Schäden - Beschwerden - Servicequalität - Öffentlichkeitsarbeit u. Kundeninformation - Ressourcenherkunft - Ressourcenschutz Wasser - Ressourcen- Verbrauch Wasser/ Energie/ Rohstoffe - Substanzerhaltung - Personelle u. soziale Kriterien - Kostenaufteilung - Kostenanalyse - Investionen - Energiekosten - Personal 11 Energiemanagement nach DIN ISO Kontinuierlicher Verbesserungsprozess (- PDCA-Zyklus) Energiepolitik Existenz des Technischen Sicherheitsmanagements von Vorteil Planung Planen P Management Review P Einführen u. betreibenda Internes C Externes Audit Audit - offizieller Nachweis - Zertifikat C - regelmäßige Überprüfung Korrektur- u. Vorbeugemaßnahmen Überwachen und Messen C 12 6

7 Inhalt 1. Strukturelle Rahmenbedingungen 2. Energiemanagement und Benchmarking 3. Kennzahlen: Basis für Verbesserungen 4. Zusammenfassung und Ausblick 13 DVGW-Wasserinformationen Nr. 77 Juli 2010 Handlungsempfehlungen zu Energieeinsparung / Energieeffizienz Systematische Erfassung der Energieverbräuche Katalog der Beurteilungskriterien Energiekennzahlen zu den Hauptprozessen 14 7

8 Anlagenstruktur zur Energieanalyse Wasserwerk Wasserverteilung Wasseraufbereitung Trinkwasserspeicherung Wassergewinnung Reinwasserspeicherung Reinwasserförderung Druckerhöhung 15 Beispiel: Energetische Betrachtung im Bilanzkreis Bodensee-Wasserversorgung Konvention: Spezifischer Energieaufwand [kwh/m³] gilt für das Gesamtsystem (auch für jede Übergabestelle) Technische Optimierungen können nur gemäß den jeweiligen spezifischen örtlichen Bedingungen umgesetzt werden. Effizienzsteigerungen kommen allen Verbandsmitgliedern zugute (Energieaufwand, Kosten). 16 8

9 Kennzahlen im Energiemanagement Spezifischer Energieeinsatz: Energie pro abgegebene Trinkwassermenge Spezifische Energie(rück)gewinnung Energieerzeugung pro abgegebene Trinkwassermenge Energieinhalt des bezogenen Trinkwassers Energie pro bezogener Trinkwassermenge Spezifische Energiekosten Kosten der Energiebeschaffung pro Energieeinheit Spezifische Einspeisevergütung Erlös der Energieerzeugung pro Energieeinheit [kwh/m³] [kwh/m³] [kwh/m³] [ /kwh] [ /kwh] In Anlehnung Dipl.-Ing. J. Clauß, EnBW Stuttgart, Kennzahlen im Energiemanagement Weitergehende Anforderungen a) Erfassung und Analyse aller eingesetzten Energieträger - Standortabgrenzung - Energieströme (Strom, Gas, Wärme, Kälte) - Absolute und relative Einsatzmengen (kwh, %) - Absolute und relative Kosten je Energieträger (, %) - Dokumentation der Messsysteme und Kalibrierung b) Erfassung und Analyse aller energieverbrauchenden Anlagen und Geräte c) Bewertung der Einsparpotentiale - Bewertung nach kwh, CO 2 -Reduktion und Kosten - Positive Bewertung wenn Amortisationszeit < techn. Nutzungsdauer - Abweichung dann, wenn technischer Zusatznutzen 18 9

10 Benchmark und Messlatte - Spez. Energieverbräuche in der Wasserversorgung 1 ) Strukturelle Rahmenbedingungen beachten! Spezifischer Energieverbrauch kwh/m³ 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Wasserversorgung gesamt (422 WVU) 90 P 2 ) 75 P 50 P 25 P 10 P 0,96 0,74 0,58 0,44 0,18 Wasserwerke (27 WVU) 0,62 0,52 0,28 0,20 0,12 1 ) M. Plath, K. Wichmann, EWP 1/2011, DVGW- Forschungsvorhaben Wasserverteilung (35 WVU) 0,58 0,27 0,21 0,14 0,03 2 ) Perzentilwerte 19 Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung - anzutreffend Wirkungsgrade von Pumpen 1,0 Wirkungsgrad η (Hydraulische Arbeit / Energieverbrauch) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 90 P *) 75 P Median 25 P 0,64 0,56 0,48 0,38 0,23 DVGW-Forschungsprojekt Energieeffizienz in der Wasserversorgung P 0,74 0,72 0,63 0,57 0,52 Brunnenpumpen Reinwasserpumpen Rohwasserpumpen BWV 0,87 0,82 *) Perzentilwert 20 10

11 Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung - Grundwasserfassung 5 der LW Zweckverband Landeswasserversorgung Betriebspunkt: (Tauchpumpe) Q = 0,200 [ m³/s ] h = 47,3 [ mws ] η = 0,60 [ 1 ] P = 155 [ kw ] A spez = 0,215 [ kwh/m³ ] A = [ kwh/a ] 21 Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung - Grundwasserfassung 5 der LW Zweckverband Landeswasserversorgung Betriebspunkt: (Inline-Pumpe) Q = 0,200 [ m³/s ] h = 47,3 [ mws ] η = 0,85 [ 1 ] P = 110 [ kw ] A spez = 0,153 [ kwh/m³ ] A = [ kwh/a ] 22 11

12 Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung Verbesserungen und Potenziale, weitere Beispiele Bereich Maßnahme Einsparung p.a. Gewinnung Gewinnung Gebäude Allgemeines Reinigung Entnahmetürme; Reduktion von Widerständen Optimierung Kühlwasserführung Seepumpwerk Wärmedämmung im Zuge Erneuerung Dachhaut Lagerhalle Erlaubnis nichtöffentlicher Wege zur betrieblichen Nutzung kwh/a 54,6 t CO 2 /a Einsparung Stromkosten kwh/a 5,3 t CO 2 /a Einsparung Stromkosten 500 l Heizöl, 5000 kwh, 1,33 t CO 2, Einsparung Heizöl km /a kwh/a, 4,2 t CO 2 /a Einspar. Treibstoffkosten 23 Zusätzliche Potenziale Energierückgewinnung, weiterer Ausbau Umfrage Umweltministerium Baden-Württemberg genutztes Potential in BaWü 40 GWh/a Zusätzliches Potential ca. 5 GWh/a (2 MW Ausbauleistung) Investitionskosten (grob) 5 10 kw: > /kw kw: /kw > 25 kw: /kw 24 12

13 Inhalt 1. Strukturelle Rahmenbedingungen 2. Energiemanagement und Benchmarking 3. Kennzahlen: Basis für Verbesserungen 4. Zusammenfassung und Ausblick 25 Zusammenfassung und Ausblick Energieeffizienz in der Trinkwasserversorgung und in der Abwasserentsorgung hat wichtige Bedeutung erlangt (Energiewandel, Klimaschutz, Energiekosten, gesetzliche Regelungen) Benchmarking und Energiemanagement fördern einen kontinuierlicher Verbesserungsprozess sind Voraussetzung für einen wirtschaftlichen und energieeffizienten Betrieb der Wasserversorgung Kennzahlenvergleich BW muss kontinuierlich angepasst werden DVGW-Landesgruppe Baden-Württemberg Fachtagung am in Tübingen: Energieeffizienz in der Wasserversorgung - Kostenreduktion und CO 2 - Einsparung durch Steigerung der Energieeffizienz" 26 13