15. Informationsveranstaltung Wissenswertes rund um Kanalnetz und Gewässer 20. Juni 2012 Anforderungen an die wirtschaftliche Sanierung von Pumpwerken und Kläranlagen Referentin: Dipl.-Ing. Sandra Stübner
Gliederung 1. Einführung 2. Bautechnische Sanierung 3. Sanierung der technischen Ausrüstung 4. Umrüstung/Sanierung Kläranlagen
1 Einführung unterschiedliche Verfahren der Sanierung die Vorteilhaftigkeit einer Variante abhängig von: Nutzungsdauer Eingangsparameter und Nutzungsparameter Zeitraum des Betriebs der Anlage kurzfristig mittelfristig langfristig
2 Bautechnische Sanierung 2.1 Verfahren Renovierung Beschichtungsverfahren Montageverfahren (Auskleidung mit vorgefertigten Elementen) Erneuerung offene Bauweise Reparatur manuelle Sanierung Injektionsverfahren partielle Erneuerung
2.2 LAWA-Kostenvergleichsrechnung Berechnung über 50 Jahre Verfahren finden, welches für die festgelegte Nutzungszeit das wirtschaftlichste ist Verfahren Nutzungsdauer [a] Investitionskosten [ ] Projektkostenbarwert [ ] Beschichtung 15 2.700 7.094 Auskleidung 25 4.300 6.354 Offene Bauweise 50 5.500 5.500 Bei Auswahl des Verfahrens unbedingt Zielstellung festlegen!
3 Sanierung der technischen Ausrüstung 3.1 Einsatz effizienter Pumpen Beispiel: Schmutzwasserpumpwerk Bestand Planung Förderstrom [l/s] 13,5 12,0 Leistungsaufnahme [kw] 19,8 14,3 Gesamtwirkungsgrad [%] 32,4 40,5 Beispiel: Fördermenge [m³] 108.000 Betriebsstunden gesamt [h/a] 2.200 2.600 Energieverbrauch Pumpen [kwh/a] 43.560 37.180 Energiekosten bei 0,18 /kwh [ /a] 7.840 6.692 Jährliche Ersparnis Energiekosten [ /a] 0 1.150 Pumpen amortisieren sich nach 13 Jahren vorzeitiger Austausch der Abwasserpumpen in diesem Fall nicht zu empfehlen
3.2 Einsatz effizienter Motoren ErP-Richtlinie (2009/125/EG) betroffen sind unter anderem elektrische Motoren Ausnahme der Verordnung sind: Tauchmotorpumpen und -rührwerke trocken aufgestellte Tauchmotorpumpen ATEX-Pumpen Bremsmotoren Veränderung der Messmethode für Wirkungsgradbestimmung
festgelegte Effizienzklassen: IE 1 Standard-Wirkungsgrad IE 2 hoher Wirkungsgrad IE 3 Premium-Wirkungsgrad Die Festlegungen von Anforderungen treten nach folgendem Zeitplan in Kraft: 1. seit 16.06.2011 gilt: IE 2 Mindest-Wirkungsgrad für Asynchron-Motoren 0,75 kw bis 375 kw 2. ab 01.01.2015 gilt: IE 3 Mindest-Wirkungsgrad für Motoren 7,5 kw bis 375 kw oder Kombination FU- und IE2-Motor 3. ab 01.01.2017 gilt: IE 3 Mindest-Wirkungsgrad für Motoren 0,75 kw bis 375 kw oder Kombination FU- und IE2-Motor
Beispiel 1: Mischwasserpumpwerk Motorleistung Bezeichnung Kennwerte für Motor der Effizienzklassen IE 2 IE 1 75 kw Polzahl 4 Betriebsstunden je Pumpe (Mittelwert 4 Betriebspumpen) 1.874 h 1.875 h Wirkungsgrad 94,0 % 92,7 % Energiepreis (Arbeitspreis) 0,18 /kwh Energieverbrauch p. a. 149.520 kwh 151.618 kwh Energiekosten p. a. 26.913 27.291 Einsparung p. a. in kwh 2.098 kwh - Einsparung Energiekosten p. a. 377,64 - Preis je Motor 6.100,00 5.450,00 amortisiert sich nach ca. 2,7 Jahren bei einer jährlichen Laufzeit der Pumpen von 1.874 h
3.3 Fazit Minimierung der Energiekosten der vorhandenen Pumpwerke möglich Vorzugsvariante ist eine effiziente Pumpe in Verbindung mit IE2- oder IE3-Motor optimale Auswahl treffen unter Berücksichtigung der jeweiligen hydraulischen und betrieblichen Anforderungen für das Gesamtsystem (Pumpe/Motor) Dauerläufer vorteilhaft
4 Sanierung/Umrüstung der Kläranlage Beispiel: Betriebskosten einer Kläranlage (6.500 EW) Kosten in /a Energiekosten 28.000 Personalkosten 52.000 Wartungskosten 7.630 Reststoffentsorgung 16.100 Hilfsstoffe (Fällmittel) 15.000 Summe 118.730 ¼ Energiekosten 50 % der Energiekosten entstehen durch Belüftungstechnik und Umwälzung im Belebungsbecken
4.1 Belüftungstechnik der Kläranlage Beispiel: Aerzener, Delta Hybrid (Drehkolbenverdichter) Vorteile: bis 15 % bessere Energieeffizienz großer Volumenstrom Regelbereich von 25 % bis 100 % Reduzierung der Wartungskosten Reduzierung Druckverluste Druckbereich bis 1,5 bar Lebensdauer 60.000 Stunden (bei maximaler Belastung) robuste Lagerkonstruktion
Beispiel: Strompreis Delta Blower 5 0,18 /kwh Delta Hybrid Investition 4 Stück 20.000 ( 5.200 /St) 33.920 ( 8.480 /St) Betriebsstunden 3 Stück Betrieb 1 Stück Reserve 9.000 h/a ( 3.000 h/a pro Stück) 9.000 h/a ( 3.000 h/a pro Stück) Anschlussleistung 12,39 kw 11,00 kw Energieverbrauch 111.510 kwh/a 99.000 kwh/a Energiekosten 20.072 /a 17.820 /a Energieeinsparung - 2.252 /a Abschreibung ohne Zinsen 20.800 : 15 a = 1.386,67 /a 33.920 : 15 a = 2.261,33 /a Gesamtkosten über 15 Jahre 20.800 + 20.800 + 15 a 2.252 /a = 75.380 33.920 + 33.920 = 67.840
4.2 Impulsbelüftung Belüftungssystem ist eine wesentliche Komponente bei der Behandlung von Abwasser 1. getrennte Umwälzung 2. gemeinsame Umwälzung Rührwerke in Denitrifikationsphase (Belüftungssystem, Rührwerke im Dauerbetrieb) Randbedingungen: Einsatz bei Kaskadenbecken und bei Durchlaufbecken Zwangsführung zwischen Zu- und Ablauf des Beckens ist unbedingt Voraussetzung Belegungsdichte ca. 22 % der Bodenplatte erforderlich
Gegenüberstellung Varianten Rührwerk Impulsbelüftung Variante Rührwerk Impulsbelüftung Investitionskosten 23.200 27.500 (5.000 für Trennwand) Strompreis 0,18 /kwh Anschlussleistung 4,3 kw (Rührwerk) 12,39 kw (Gebläse) Betriebsstunden 8.760 h/a 138 h/a Energieverbrauch 37.668 kwh/a 1.710 kwh/a Energiekosten 6.781 /a 308 /a Energieeinsparung - 6.473 /a Abschreibung ohne Zinsen Gesamtkosten über 15 Jahre 23.200 : 15 a = 1.547 /a 23.200 + 23.200 + 15 a 6.473 /a = 143.495 27.500 : 15 a = 1.834 /a 27.500 + 27.500 = 55.000
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