Energieoptimierung auf der Kläranlage Speyer. Sonderveranstaltung DWA Kläranlagennachbarschaften am bei der SGD Süd in Neustadt/WStr.

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1 Energieoptimierung auf der Kläranlage Speyer Sonderveranstaltung DWA Kläranlagennachbarschaften am bei der SGD Süd in Neustadt/WStr.

2 Gliederung Das Unternehmen Einleitung Energieanalyse der Kläranlage Speyer Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeinsparung auf der Kläranlage Speyer Ausblick Fazit

3 Angebotsspektrum Gas Wasser Strom Abwasser Abfall Hafen/Fähre Wärme bademaxx Parkraumbewirtschaftung Erdgas- und Autogastankstelle Straßenbeleuchtung Elektromobilität Erneuerbare Energien/Energiedienstleistungen

4 Das Unternehmen Controlling Geschäftsführung Marketing/ Kommunikation Anlagen/ Netze Facilitymanagment/ Bademaxx Energie und Entsorgungsdienstleistungen Rechnungswesen/ Materialwirtschaft Vertrieb/ Beschaffung Energiewirtschaft/ Informationstechnologien Entsorgung (Abwasserreinigung + Kläranlage) Erneuerbare Energien Energiedienstleistungen

5 Einleitung Stadt Speyer Einwohner: Haushalte: Fläche: 42 km² Abfall- und Abwasserwirtschaft: seit 1995 Entsorgungsbetriebe Speyer (EBS), kommunaler Eigenbetrieb Betriebsführer für die EBS seit 07/2002: Stadtwerke Speyer GmbH 100%-ige Tochter der Stadt Speyer

6 Einleitung Stadtwerke Speyer GmbH (SWS) legt seit jeher großen Wert auf Prozessoptimierung (kvp) Prozessoptimierung (kvp) 2002 auf die Entsorgung übertragen systematische Untersuchung auf Synergien - kurzfristige und laufende SWS = Hauptakteur bei Umsetzung Klimaleitlinie der Stadt Speyer

7 Energieanalyse Kläranlage Speyer Kläranlage Speyer 1968 am jetzigen Standort etabliert Letzter Umbau : Stickstoffelimination Ausbaugröße derzeit EW Angeschlossen: Speyer, Waldsee/Otterstadt, Dudenhofen, Harthausen Klärschlamm zusätzlich aus Römerberg und Hanhofen Jahresschmutzwassermenge rd. 4,2 Mio. m³ Reinigungsleistung: Abbau Kohlenstofffracht: 99 % Abbau Stickstofffracht: 95 % Abbau Phosphatfracht: 97 %

8 Energieanalyse Kläranlage Speyer Faulbehältervolumen m³ Faulgasanfall je Jahr rd m³/a Max. Klärgasanfall 170 m³/h Klärgasspeicher 800 m³ Methangehalt ca. 63 %

9 Energieanalyse Kläranlage Speyer Ausgangslage: 2005 neues BHKW als Ersatz für BHKW aus 1987 Verbrauch unter Volllast rd. 100 m³/h erzeugte elektrische Energie 2007: rd kwh = 28 % des Energiebedarfs der Kläranlage Gesamtbedarf elektr. Energie 2007: 2,702 Mio. kwh Klärgasverbrauch m³ Leistung: 175 kw el, 282 kw therm, Gesamtleistung 515 kw

10 Energieanalyse Kläranlage Speyer Energieanalyse: In 2007 erstellt durch tecctra und WiW, gefördert durch das Umweltministerium Rheinland-Pfalz auf Empfehlung der SGD Süd Betrachtungszeitraum 1 Jahr

11 Energieanalyse Kläranlage Speyer Datengrundlage: Betriebstagebuch (MS Excel) Prozessleitsystem (PLS) Siemens WinCC, Daten aus Speicherprogrammierbaren Steuerungen Simatic S5/S7 verschiedener Größen H1-Bus-Verbindungen Fehlende Parameter (Leistungsaufnahme einzelner Aggregate) wurden durch Messungen vor Ort ermittelt rd Datenpunkte

12 Energieanalyse Kläranlage Speyer Energiebilanz:

13 Energieanalyse Kläranlage Speyer Energiebilanz: Ergebnis Sofortmaßnahmen: sehr rentabel, mit geringem Aufwand realisierbar, können aufgrund der Randbedingungen sofort umgesetzt werden kurzfristige Maßnahmen: insgesamt wirtschaftlich, aber mit entsprechenden Investitionen verbunden, 2-5 Jahre Realisierungshorizont abhängige Maßnahmen: an bestimmte Bedingungen geknüpft, wie z. B. Einsatz eines hocheffizienten Motors erst nach Ende der Nutzungsdauer des vorhandenen Motors. Mögliche Reduktion des Verbrauches elektrischer Energie um bis zu 29 %, entsprechend rd /a Einsparung (Stand 2007).

14 Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeinsparung Aus der Energieanalyse umgesetzt wurden bisher: 1. Erhöhung des Staupunktes des Einlaufhebewerkes. Einsparung = kwh/a (Prognose kwh/a) entspr. rd /a 2. Anpassung Schlammalter und Sauerstoffkonzentration in den Belebungsbecken. Einsparung = kwh/a (Prognose kwh/a) entspr. rd /a Einsparung hieraus bereits 9,2 % bezogen auf 2007

15 Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeinsparung Unabhängig von der Energieanalyse umgesetzt wurden bisher: 1. Errichtung eines 2. BHKWs Energieträger: Mischgas aus Deponie- und Klärgas Herausforderung war die Einstellung eines möglichst konstanten Mischungsverhältnisses aufgrund unterschiedlicher Methangehalte (> 10 Vol.-% Methan). Onlineanalytik des Deponiegases und des Mischgases und entsprechende Ansteuerung der Regelorgane in Echtzeit. Neues BHKW ist das führende BHKW Größe 2. BHKW entspricht der des 1. BHKW

16 Umsetzung von Maßnahmen zur Energieeinsparung Unabhängig von der Energieanalyse umgesetzt wurden bisher: 2. Errichtung einer PV-Dachanlage Ausstattung von 3 Flachdächern mit Photovoltaikmodulen 42,3 kwp, entspr. rd kwh/a bzw. 1,1 % (Bezugjahr 2013) des aktuellen Bedarfs elektrischer Energie

17 Aktueller Stand der Energieoptimierung

18 Aktueller Stand der Energieoptimierung Jahr Prognose Ziel Ziel Ziel Klärgasanfall in m³ Deponiegas in m³ Verwertung Heizung in m³ Verwertung Klärgas in BHKW in m³ Verwertung Deponiegas in BHKW in m³ Fackelverluste in m³ erzeugte elektr. Energie in kwh Energieverbrauch gesamt in 10 kwh Anteil eigenerzeugte elektr. Energie in %

19 Aktueller Stand der Energieoptimierung

20 Aktueller Stand der Energieoptimierung

21 Ausblick Unabhängig von der Energieanalyse in der Planung: 1. Nutzung der Abwärme des BHKWs ORC-Technik oder ähnliche Technik Potentialabschätzung > 30 kw el, rd kwh/a, etwa 4,5 % des aktuellen Bedarfs elektrischer Energie Derzeit Erstellung Projektbeschreibung und Wirtschaftlichkeitsuntersuchung.

22 Ausblick 2. Kleinwindkraftanlagen Errichtung von 4 Kleinwindkraftanlagen auf der benachbarten Deponie, sofern die Wirtschaftlichkeit dargestellt werden kann. 4 x 40 kw = 160 kw, entspr kwh/a, rd. 3 % des aktuellen Bedarfs elektrischer Energie. Windgutachten liegt vor. Nächster Schritt: Auswahl der am besten geeigneten Anlagen.

23 Ausblick Weitere in der Planung befindliche Maßnahmen: 3. Lastmanagementsystem In 2015 Untersuchungen zur Einführung eines dynamischen Lastmanagementsystems 4. Ergänzung Gebläse Ergänzung eines kleinen Gebläses für die Belebungsstufe, um die Gebläseleistung besser an den Luftbedarf anpassen zu können.

24 Ausblick Risiken: Hauptrisiko Gesetzgeber! 1. Wirtschaftlichkeit neuer Anlagen stark in Gefahr aufgrund der anteiligen EEG-Umlage (derzeit 6,24 Cent/kWh) für Eigenversorgung gemäß Novelle EEG vom (Diese Umlage beträgt 30 % bis zum , 35 % vom 1.1. bis und 40 % ab dem Ausgenommen sind Insellagen (kein öffentliches Netz), Kleinanlagen bis 10 kw el und Kraftwerkseigenverbrauch)

25 Ausblick Risiken: 2. aktuelle Ansätze zur Novelle TA Luft führen bei Formaldehyd eine gravierende Grenzwertverschärfung ein. Bleibt es beim geplanten Wert oder wird dieser nur geringfügig korrigiert, werden allen Bio-, Klär- und Deponiegasmotoren vom Netz gehen müssen. Entweder weil die neuen Grenzwerte technisch nicht erreicht werden können oder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wegen der ggf. erforderlichen Nachrüstungen (bisher Summengrenzwert für organische Stoffe der Klasse 1, darunter fiel auch Formaldehyd für Klär-, Erd- und Deponiegas gilt der Grenzwert von 60 mg/m 3 neu geplant: Grenzwert Formaldehyd ausnahmslos 1 mg/m 3, was bei den genannten Einsatzstoffen technisch nicht realisierbar ist)

26 Fazit Energieoptimierungen tragen zur Umsetzung globaler und lokaler Klimaschutzziele, zur Kostenbegrenzung von Energiebezugskosten und zur Gebührenstabilität bei. Grundlage jeder Energieanalyse ist eine umfassende Datengrundlage, die ggf. durch Messungen ergänzt oder verifiziert werden muss. Auf der Kläranlage Speyer konnten bislang Einsparungen von rd kwh/a, entspr. Rd. 10 % des Bedarfs von 2005, an elektrischer Energie erreicht werden. Gleichzeitig konnte die Produktion elektrischer Energie von 2005 bis 2013 ohne Berücksichtigung der PV-Module um rd. 369 % bzw Mio. kwh/a gesteigert werden. Wirtschaftliches Risiko bei Bio-, Klär-, und Deponiegasanlagen steigt erheblich aufgrund aktueller gesetzgeberischer Aktivitäten

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

28 Kontakt: Dipl.-Ing. (FH) Peter Nebel, M. Sc. Teamleiter Entsorgung Energie- und Entsorgungsdienstleistungen Stadtwerke Speyer GmbH Georg-Peter-Süß-Straße Speyer Tel.: 06232/ nebel@sws.speyer.de