Produktion, Umwandlung, Verteilung und Nutzung von Wärme auf Kläranlagen

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1 Produktion, Umwandlung, Verteilung und Nutzung von Wärme auf Kläranlagen Dr.-Ing. G. Seibert-Erling 1. Energierecht, Energiepolitik, Energiekosten, Energiepreise 2. Energie (Wärme) auf Kläranlagen 3. Wärmeproduktion, Wärmeverteilung, Wärmepotentiale 4. Verbundlösungen, Wärmetransport 5. Ausblick Folie 1 EU RL 2009/72/EG EL BiMarkt ersetzt: RL 2003/54/EG BRD Gesetze RL 2009/73/EG EG BiMarkt ersetzt: RL 2003/55/EG RL 2006/32/EG Energieeff. und -dienstleistungen RL 2012/27/EU Energieeffizienz RL 2003/96/EG Besteuerung v. EG Erzeugnissen und elektr. Strom Energierecht 2014 RL 2009/28/EG ern. Energien ersetzt: RL2001/77/EG /30/EG EU-Kom Vorschlag RL ern. Energien RL 2004/8/EG KWK Verordnungen EnWG Liberalisierung des Energiemarktes 06/2011 Atomausstieg EDL-G 2010 Effizienzgesetz (wird noch verhandelt) Klimaschutzgesetz NRW StromStG 1999/2010 EnergieStG 03/2011 EEG 2011/ / /2012 EEG Wärme 2008 Baustelle 1: EEG-Reform 2014 Baustelle 2: KWKG-Monitoring 2014 KWKG 2009/2012 Novellierung 06/2012 BTOElt 2001 KAV 2006 AVBEItV 2002 NAV 2006 StromStV 2011 EnergieStV 02/2012 BiomasseV 2001 Gas NEV Ausführung Gas NZV Nationale Regulierungsbehörde Strom NEV Strom NZV DIN-EN ISO Energiemanagementsystem Evtl. DIN EN Energieeffizienzdienstleistung Hauptzollamt Steuertarif, Erstattung, Befreiung gemäß StromStG/MinöStG BMU/BMWi Vergütung durch: Energiewirtschaft Preis: festgelegt in EEG Nutzungsverpflichtung bei Neubauten Vergütung durch Energiewirtschaft Preis: Baseload EEX Zuständigkeit/ Federführung BMWi BMWi BMF BMWi BMWi BMWi Folie 2 1

2 Zeitplan EEG-Reform 2014 Ziel: Das neue EEG tritt am in Kraft. ohne dass die vorhandenen EEGs zurückgenommen werden! Folie 3 Strompreise Die Strompreise sind für die Kläranlagen in den letzten 10 Jahren im Mittel mit ca. 7% pro Jahr angestiegen. Was ist von der EEG-Reform 2014 zu erwarten? Durch die EEG-Reform wird die Änderungsgeschwindigkeit des Strompreises stabilisiert! Preisentwicklung Folie 4 2

3 Energieverbrauch und Energiekosten Wer oder was verbraucht wieviel Energie pro Jahr? Was kostet wie viel pro Person/Durchschnittshaushalt (4 Personen)? 60 kwh/a 2 kwh/a 500 EUR/a 180 EUR/a 1160 EUR/a Rettung der HypoRealEstate- Bank Stromkosten Stromkosten der Kläranlage EEG-Umlage Abwassergebühren iphone Kühlschrank (energieeffizient) Folie 5 (Energie-)Kosten für private Haushalte Verbrauchswerte Kühlschrank (energieeffizient) Kläranlage pro Person iphone 60 kwh/a 40 kwh/a 2 kwh/a Kosten pro Haushalt (4 Personen) Stromkosten EEG-Umlage Abwassergebühren Stromkosten der Kläranlage EUR/a 180 EUR/a 500 EUR/a 32 EUR/a Rettung der HypoRealEstate-Bank 290 x 4 = EUR Folie 6 3

4 Energieanalyse, Kostenbetrachtung Belüftung 25,1% Umwälzung 8,0% ZwischenP 22,3% NK 3,9% VK 0,2% Sf 2,2% Re 0,5% ZPW 8,1% Infra 2,9% MSE 2,3% NE 0,2% FB 13,0% ÜS-Eind. 0,3% Filter 10,9% Steuern 34% Lieferant 48% (1) Prognose Steigerungsrate ca. 7% pro Jahr Netzbetreiber 18% (2) Konsequenzen für wirtschaftliche Energiemaßnahmen 1 ct/kwh Teuerung verbessert das K/N-Verhältnis um 5% Folie 7 KA Ahrensburg Entwicklung kwh/a Stromeigenproduktion Stromfremdbezug 2006: Erneuerung BHKW kwh/a ( EUR/a) EUR/a Stromkosten 19 Ct/kWh (2012) Sinkende Eigenstromproduktion wegen abnehmendem Wirkungsgrad ,1 Ct/kWh (2000) vermiedener Strombezug EUR/a Folie 8 4

5 Strom- und Wärmebilanz einer Kläranlage Energiebezug, Fremdenergie Strombezug (EVU) Erdgas, Propangas Heizöl Abwasserwärme Eigenproduktion Klärgas mittels BHKW Strom und Wärme Solarenergie (Wärme/Strom) Strom aus Windkraft Strom aus Wasserkraft Abwärme (Gebläse) Stromverbrauch Aggregate, Maschinen elektrische Heizungen Klimageräte Beleuchtung Wärme-/Kältebedarf Schlammaufheizung Transmissionsverluste FB Gebäudeheizung Funktionsgebäude Elektroräume (Server!) Folie 9 Externer Verbraucher Energieportfolio Kläranlage Erdgas Faulgas BHKW Faulbehälter Heizung Externer Verbraucher Notkühler Schlamm M M Windrad Abwasser Kläranlage Folie 10 5

6 Wärmebedarf eines Faulbehälters Vorgehensweise in der Praxis Abkopplung des Faulbehälters von der Schlamm- und Warmwasserzufuhr Ermittlung der Temperaturabsenkung über h Zugabe des (gespeicherten) kalten Schlamms Warmwasserzufuhr, möglichst nur mit Wärme aus Klärgas Ermittlung der wärmetechnischen Parameter aus den Messdaten Folie 11 Abgas-MGT 1000 Wärmepumpe Gebläse-Kühler Abwasser- und Schlammwärme 10 Temperaturniveau in C Trocknung BHKW- Abgaswärmetauscher BHKW- 100 Motorkühlung Gebäudeheizung, ADKM Faulturm Raumwärme Temperaturniveau von Wärmequellen Wärme ist immer eine Frage der Temperatur! Hochtemperatur ca. 500 Grad C Niedertemperatur Grad C Umgebungstemperatur ca. 15 Grad C Wärmeverteilung durch Konvektion, technische Umluft oder Strahlung Raumkühlung 1 Folie 12 6

7 altes BHKW Kläranlage Jülich (WVER) neues BHKW (2014) Folie 13 Heizungsverteiler Folie 14 7

8 KA Schönenthal (Aggerverband) Heizungsbetrieb ursprünglich 4-Wege-Mischer hohe Rücklauftemperatur verhindert Versottung des Heizkessels BHKW-Betrieb niedrige Rücklauftemperatur erforderlich sonst Notkühlerbetrieb bei Erdgas als Brennstoff Folie 15 Wärmerückgewinnung aus Faulschlamm Rekuperator Schlamm/Schlamm-Wärmetauscher Erwärmung des kalten Rohschlamms mit (Ab-) Wärme aus dem aufgeheizten Faulschlamm Folie 16 8

9 KA Völlinghausen (Ruhrverband) Folie 17 Der Weg zur Verbundlösung - Bilanzierung der Überschüsse (nach Optimierung) - Abnehmer identifizieren (Mengen, Entfernungen, Temperaturniveau etc.) - Wirtschaftliche Randbedingungen prüfen (Energiepreise, Unternehmensformen, Förderung) - Rechtliche Randbedingungen klären (Steuern, Betrieb gewerblicher Art) - Betriebliche Fragen (Betreiber, Versorgungssicherheit) G. Seibert-Erling: Praktische Umsetzung von Energiemaßnahmen Vortrag auf dem 11. Kölner Kanal- und Kläranlagenkolloquium am in Köln Folie 18 9

10 Abwärmenutzung - Verbundsysteme Folie 19 Energieverbund Ehreshoven Ablauf Abwasserwärmenutzung im Kläranlagenablauf ggf. Substrate zur Covergärung, höhere Faulgasproduktion KA Engelskirchen FB Deckung des gesamten Strombedarfs aus Wasserkraft Staustufe I Strom für Wärmepumpe Staustufe II Abgabe des gesamten Klärgases an Stift Eh zur Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung BHKW Stift Ehreshoven Strom Wärme Kälte Klärgas Erdgas Wärmepumpe Holzhackschnitzeltrocknung Folie 20 10

11 Wärme Tagebau Erftverband Folie 21 Wärmespeicher auf Rädern Folie 22 11

12 Abwärmenutzung zur Stromerzeugung ORC-Anlage Organic Rankine Cycle CRC-Anlage Clausius-Rankine-Cycle Folie 23 Wärme bei der Drucklufterzeugung Standardaufstellung von Kompaktgebläsen Abluft 24 C Zuluft 17 C 26 C 38 C 1000 mbar 84 C 1700 mbar 94 C Trennung Kühlluft - Prozessluft und Ansaugung von außen 17 C 32 C Abluft 21 C 38 C 1000 mbar 17 C 1450 mbar 52 C 21 C stillgelegt 21 C Folie 24 12

13 DWA-Aktivitäten im Wärmebereich Januar 2014: Neue Arbeitsgruppe gegründet AG KEK-10.4 Wärme- und Kältekonzepte auf Kläranlagen Sprecher: Frau Dr. Weilbeer Juli 2014: Überarbeitung Merkblatt Abwasserwärmenutzung M114 AG KEK-10.2 Abwasserwärmenutzung Sprecher: Herr Kobel Folie 25 Interessante Webseiten Downloads advokat-trifftingenieur.de klaerwerk.info Folie 26 13

14 Im (Ab-)wasser steckt unendlich viel Energie XXX Dr.-Ing. Gerhard Seibert-Erling Setacon GmbH Augustinusstrasse 9b Frechen Tel. (02234) Kontaktaufnahme: Folie 27 14