Besucherdelegation Ukrainischer Wasserverband Ukrvodokanalekologia

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1 Besucherdelegation Ukrainischer Wasserverband Ukrvodokanalekologia Fachseminar Wasserwirtschaft

2 Energiebilanz auf Kläranlagen Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit :00 Schlegel GmbH & Co.KG

3 Gliederung Energieverbrauch - Aufteilung Höhe des Energieverbrauches, Richtwerte Energieanalyse, Einsparmöglichkeiten Faulgasverwertung, Wirtschaftlichkeit Fördermöglichkeiten

4 zur Person Geboren 1954 in Augsburg Studium Bauingenieurwesen an der TU München Seit 1982 Ingenieurbüro Schlegel GmbH & Co.KG München Projektbearbeitung Klärwerke im In- und Ausland Klärwerk München II, Gut Marienhof, Klärwerk München I, Gut Großlappen, Hauptkläranlage Wien Klärwerk Berlin Waßmannsdorf Klärwerke Frankfurt / Main Großklärwerk Köln - Stammheim

5 Aufteilung des Stromverbrauches auf Verfahrensstufen Belüftung und Umwälzung Belebung - 60% Schlammrückführung und Nachklärung - 15 % Schlammbehandlung 15 % Mechanische Stufe 5 % Sonstige 5 %

6 Aufteilung des Stromverbrauches im Klärwerk Gut Marienhof Werkstatt/Verwaltung/ Garagen 4% Hochwasserpumpwerk 3% Einlaufhebewerk 9% Abluftreinigung Biologie 1 1% Schlammbehandlung/ Maschinenhaus 18% mech. Vorreinigung 6% Sandfilter 2% Biologie1/Schlamm 1 35% Biologie 2/Schlamm 2 23%

7 Klärwerk München Gut Marienhof

8 Mittlere Verbrauchswerte einzelner Stromverbrauchsstellen Belebungsanlagen EW (GK 4) grösser EW (GK 5) Quelle: DWA Leitfaden Senkung des Stromver- brauches auf Kläranlagen kwh/(ew x a)

9 Orientierungswerte für den Gesamtstromverbrauch Toleranzwerte Mittlere Verbrauchswerte aller Anlagen in den jeweiligen Größenklassen

10 Orientierungswerte für den Gesamtstromverbrauch Zielwerte Verbrauchswerte, die heute schon auf etwa 10 % der Anlagen unterschritten werden

11 Energiebilanz auf Kläranlagen Themenkreis Energieanalyse Einsparmöglichkeiten

12 Energieanalysen von Kläranlagen Sonderförderprogramm des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Gesundheit Verbesserung des Energieeinsatzes und Verringerung des Energieverbrauches bei der Abwasserreinigung Analyse des Energieverbrauches mit Soll - Ist - Vergleich Aufzeigen von konkreten Energiesparmaßnahmen kurzfristige Maßnahmen (ca. 2-3 Jahre) abhängige Maßnahmen (ca Jahre) Zuwendung bis zu jedoch nicht mehr als 70 %

13 Spezifischer Stromverbrauch im Vergleich mit Literaturwerten

14 Maßnahmen zur Senkung des Stromverbrauches Betriebliche Umstellungen Einbau von Steuerungen und Regelungen Überwachung von Verbrauchern sachgemäße Kontrollen und Wartungen Verwendung von energieeffizienten Anlagenteilen (Neuausrüstungen) Sofortmaßnahmen bei Anlagen mit hohem bzw. mit zu hohem Verbrauch

15 Maßnahmen im Bereich Belüftung Optimaler Sauerstoffeintrag Verwendung von energieeffizienten Belüftern Prüfung der Luftsysteme auf Alterungserscheinungen (Druckanstieg) Optimierung der Lufterzeugung Auswahl von Verdichtern mit geringen Energieaufwand Verteilung und Regelung mit geringen Druckverlusten

16 Luftbedarf und Lufterzeugung

17 Auswertung von Betriebsdaten Summenhäufigkeit des mittleren Luftvolumenstromes 2010 Relative Häufigkeit des mittleren Luftvolumenstromes Summenhäufigkeit [%] ,0 % 33,2 % 19,2 % 85-Perzentil= m 3 /h 50-Perzentil= m 3 /h Relative Häufigkeit [%] ,1 % 7,7 % 6,3 % ,5 % 0,0 % 0,0 % 0,0 % Luftvolumenstrom [m 3 /h i. N]

18 Auslegung der Lufterzeugung

19 Energiebilanz auf Kläranlagen Themenkreis Faulgasverwertung Wirtschaftlichkeit

20 Anteil der Faulgasverwertung auf kommunalen Kläranlagen grösser EW kleiner EW ca. 10 % ca. 90 % ca. 30 % ca. 70 % mit Faulgasverwertung ohne Faulgasverwertung

21 Vorgehensweise Neubau für 2 Anlagensysteme Anlagen- Bemessung Einsparung von Stromkosten (Eigenverbrauch) Zulage nach KWK- Gesetz Investitionskostenermittlung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

22 Belebungsanlage mit aerober Schlammstabilisierung Grobrechen Sandfang Feinsieb Belebung (Bio-P, DN, N) Nachklärung Überschussschlamm-Eindickung Schlammspeicher Maschinelle Schlammentwässerung

23 Belebungsanlage mit anaerober Schlammstabilisierung Grobrechen Sandfang Vorklärbecken ta = 0,5 h Belebung (Bio-P, DN, N) Nachklärung Überschussschlamm- Eindickung Schlammspeicher Maschinelle Schlammentwässerung

24 Zulauffrachten zur Biologie

25 Becken und Bauwerke

26 Becken und Bauwerke

27 Becken und Bauwerke

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30 Energiebilanz BHKW-Anlage Verluste 11 % Brennstoff 100 % 35 % Strom 50 % Wärme

31 Energieaufteilung Abwärme Notkühler Wärmetauscher Nutzwärme geeichte Zähleinrichtungen für Wärme und Strom Brennstoff Gasmotor Generator Strom Abgase

32 Energiebilanz auf Kläranlagen Themenkreis Fördermöglichkeiten

33 Kraft Wärme Kopplungs - Gesetz ( KWKG ) KWKG 2002 in Kraft gesetzt / Novellierung 2009 Förderung der Stromerzeugung in KWK - Anlagen durch Zuschlagszahlungen nicht nur für den in das öffentliche Netz eingespeisten Strom, sondern auch für den insgesamt erzeugten, d.h. auch den selbstgenutzten Strom; Förderung neuer hocheffizienter KWK - Anlagen, die ab den Dauerbetrieb aufnehmen, sofern sie hocheffizient sind; Förderung neuer hocheffizienter KWK - Anlagen über 2 MW el, die ab den Dauerbetrieb aufnehmen; Förderung des Neu- und Ausbaus von Wärmenetzen durch Zuschlagszahlungen.

34 Wirtschaftlichkeit mit / ohne KWK - Zuschlag Ausbaugröße [EW] Amortisation ohne KWK- Zuschlag [a] Amortisation mit KWK- Zuschlag [a] ,6 11, ,8 5, ,5 3, ,9 2, ,3 2,4 Berechnungsannahmen: - Eigennutzung des Stromes mit Strompreis 0,15 / kwh - Die gesamte erzeugte Wärme ist als Nutzwärme KWK - zuschlagsfähig

35 Erhöhung des Zuschlages für Einspeisung in das öffentliche Netz

36 Verringerung des Zuschlages für Eigenverbrauch

37 Zusammenfassung Relativ geringe Investitionskostendifferenzen für verschiedene Ausbaugrößen Wirtschaftlichkeit für Anlagen mit EW erreicht durch zusätzlichen KWK-Zuschlag sind auch kleinere Anlagen wirtschaftlich Die ermittelten Zahlen gelten für einen Vergleich der dargestellten Systeme mit Neubau der jeweiligen Anlagenteile (z.b. Vorteil für anaerobe Schammstabilisierung durch kleinere Belebungsbecken). Bei Umbau / Nachrüstung von vorhandenen Anlagen ist eine bestmögliche Weiterverwendung von Bauwerken oder die Einsparung von erforderlichem Ausbauvolumen bei Vergrößerung der Zulaufbelastung zu berücksichtigen. Im Regelfall ist eine Betrachtung im Einzelfall notwendig.

38 Literaturangaben - 1 DWA (Hrsg.): Energiepotentiale in der deutschen Wasserwirtschaft, Schwerpunkt Abwasser, DWA, Hennef, 2010 Schröder, M, Schrenk, G.: Energiepotentiale der deutschen Wasserwirtschaft, KA 2008, 57 (6), Haberkern, B., Maier, W., Schneider, U.: Steigerung der Energieeffizienz auf kommunalen Kläranlagen, Umweltbundesamt, Texte 11/08, Dessau-Roßlau, 2008 Bauhaus-Universität Weimar/DWA: Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt, Unterrichtsmaterialien Abwasserbehandlung, Weimar, 2006 Schreff, D.: Wirtschaftliche Überlegungen zum Einsatz der Faulung, 5. Frankfurter Abwassersymposium, Technische Akademie Hannover, 25. Juni 2009 Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt- und Wasserwirtschaft (Hrsg.): Energieoptimierung auf Kläranlagen, Wien, 2002

39 Literaturangaben - 2 DWA-Landesverband Baden-Württemberg (Hrsg.): Praxis-Leitfaden: Senkung des Stromverbrauchs auf Kläranlagen, 2. Aufl., Stuttgart, 2008 Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz), Datum des Gesetzes 19. März 2002 (BGBl. I S. 1092), letzte Änderung Art.5 G vom 21. August 2009 (BGBl. I S. 2870, 2875) Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.v. (Hrsg.): Das KWK-Gesetz 2009, Grundlagen, Förderung, praktische Hinweise, Berlin, 2009 Vorschlag für die Förderung der KWK (Gesetzesänderung). Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Berlin, 2015

40 Autor Dipl.- Ing. Schlegel GmbH & Co.KG Guntherstraße 29 D München wolfgang.graegel@ib-schlegel.de wolfgang.graegel@t-online.de

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit