12. IFWW-Fachkolloquium Asset Management in der Wasserwirtschaft 30. Mai 2012, Wasserwerk Haltern der Gelsenwasser AG Konzentration von Kläranlagen Konzept zur Steigerung von Wirtschaftlichkeit, Betriebssicherheit und Leistungsfähigkeit Norbert Engelhardt Christoph Brepols Heinrich Schäfer Erftverband 30. Mai 2012
Veranlassung Notwendige Re-Investitionsentscheidungen Steigende Energiepreise Allgemeine Kostensteigerung Auslastungsgrad der Kläranlagen neue und zu erwartende Anforderungen Konzeptionelle Vorbereitung verpflichtender Abwasserbeseitigungskonzepte 2
Zieldefinition Zukunftsfähige Ausrichtung der Abwasserbeseitigung beim Erftverband Wirtschaftliche Optimierung der Abwasserbeseitigung - Nachhaltige Beitragsstabilität Technische Optimierung der Anlagentechnik - Moderne, effiziente und anforderungsgerechte Technologien Steigerung der Energieeffizienz - Eigenstromerzeugung, Wärmenutzung, regenerative Energien, energiesparende Steuerung und Aggregate, Lastmanagement Erfüllung der Qualitätsziele nach EU-WRRL - Guter Zustand der Gewässer in stofflicher und hydraulischer Hinsicht 3
Untersuchungsbedarf Fragestellungen: 1. Welche Kläranlagen werden mittel- oder langfristig weiter betrieben? - Standortauswahl, Zeitplanung, Gewässersituation 2. Wie sieht die zukünftige Schlammbehandlung aus? - Faulung (Erzeugung von Klärgas), Entwässerung, Verbrennung 3. Wie sieht ein nachhaltiges Energiekonzept für Kläranlagen aus? - BHKW, Gasspeicher; Photovoltaik, Windkraft; Lastmanagement 4. Welches Konzept / Szenario ist zukunftsfähig in Bezug auf neue Anforderungen und Entwicklungen? - Spurenstoffelimination, Phosphorrückgewinnung, Rückgang der Sümpfungswassereinleitungen in die Erft (Gewässergüte) 4
Kläranlagen des Erftverbands Anzahl 70 60 53 54 53 60 60 58 61 57 55 50 48 47 46 45 44 43 42 41 42 42 40 40 30 20 10 0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Jahr Angeschlossene Einwohner und Einwohnergleichwerte 1992 2012 2020 950.000 1.070.000 ~1.100.000 5
Stand der Abwasserbeseitigung 2012 40 Kläranlagen davon 2 KA > 100.000 EW 18 KA 99.999-20.000 EW 8 KA 19.999-5.000 EW 4 KA 4.999-2.000 EW 8 KA < 2.000 EW 6
Grundannahmen für f r Berechnungsmodell Große Kläranlagen haben niedrigere spezifische Investitionskosten niedrigere spezifische Betriebskosten geringere spezifische Energieverbräuche/-kosten Skaleneffekt Kläranlagen mit folgenden Merkmalen bleiben in Betrieb: KA-Ausbaugröße > 30.000 EW KA-Ausbaugröße > 15.000 EW und Überleitungskanal länger als 10 km hoher Technologiestandard (z. B. Filtration) und Ausbaugröße > 15.000 EW mit Schlammfaulung besondere wasserwirtschaftliche Bedeutung Vorauswahl 7
Sonstige Entscheidungskriterien Kapazitäten der aufnehmenden Kläranlagen Zustand der Anlagen (Bau u. Masch.-Technik) Wasserrechtliche Fristen und Anforderungen Standortfragen (Reserveflächen, Akzeptanz) Nachhaltigkeit (Energierückgewinnung, CO 2 -Footprint) Gewässerökologische Situation und wasserwirtschaftliche Bedeutung der Kläranlage 8
Vorgehensweise 1. Eingrenzung sinnvoller Varianten Auswahl von Kläranlagen, deren Stilllegung nicht zielführend bzw. unwirtschaftlich ist 2. Variantenuntersuchung Ermittlung der Investitions- und Betriebskosten für Kläranlagen, Pumpwerke, Verbindungskanäle 3. Variantenvergleich mit dynamischer Kostenvergleichsrechnung 4. Sensivitätsprüfung 5. Prüfung der Restbuchwerte der Kläranlagen Berücksichtigung des Abschreibungsverlaufes Ermittlung eines beitragsstabilen Stilllegungsbzw./Überleitungszeitpunktes 9
Kriterium Investitionskosten Erftverbandes 2.500 Spezifische Kosten, /EW 2.000 1.500 1.000 Erftverband /EW, brutto Erftverband, korr. /EW, brutto Deutschland /EW, brutto Bayern /EW, brutto Kläranlagen Erftverband Kostenfunktion Kläranlagen Erftverband y = 66279x- 0,4842 R 2 = 0,5657 500-0 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 10
Kriterium Betriebskosten Betriebskosten mit ausgeprägtem Skaleneffekt Personalaufwand 24,5% Strom 18,1% Kostenarten / Kostengruppen Klärschlammkosten Abwasserabgabe Flockungs- u. Fällungsmittel Instandhaltungsleistungen Ersatzteile Uml.Maschinentech PK Uml.E-Werkstatt PK 5,3% 5,0% 4,2% 3,4% 3,0% 2,6% 17,5% 80% Uml.Fuhrp.Abwass. SK 2,0% Entsorgungskosten 1,4% 11 0 2.000.000 4.000.000 6.000.000 8.000.000 Betriebskosten 2009, Summe über alle KA in
12 Kriterium Restbuchwerte bzw. Abschreibungsverlauf
Konzept Abwasserbeseitigung: Stufe 1 ~2020 27 Kläranlagen davon 2 KA > 100.000 EW 20 KA 99.999-20.000 EW 3 KA 19.999-5.000 EW 1 KA 4.999-2.000 EW 1 KA < 2.000 EW 13 Stillgelegte Kläranlagen Option zur Stilllegung
Konzept Abwasserbeseitigung: Stufe 2 (Ziel) 2025 21 Kläranlagen davon 3 KA > 100.000 EW 15 KA 99.999-20.000 EW 2 KA 19.999-5.000 EW - KA 4.999-2.000 EW 1 KA < 2.000 EW 14 Stillgelegte Kläranlagen Option zur Stilllegung
Prognose Kläranlagenstandorte und -größen Anzahl 20 18 16 14..2012..2020..2025 ~2030 (40) (27) (21) (19) 18 20 15 15 12 10 8 8 8 6 15 4 2 0 1 1 0 4 1 0 0 < 2.000 2.000-4.999 3 2 5.000-19.999 1 20.000-99.999 2 2 3 3 > 100.000 EW
Konzept Klärschlammbehandlung 2012 Aufgabenstellung: Einsatz einer Schlammfaulung (Neubau oder Erweiterung) Standorte für eine eigene stationäre maschinelle Schlammentwässerung Standorte für eine mobile Schlammentwässerung mit Lohnunternehmen 16 Kläranlagen mit Faulung Wirtschaftlichkeit von Klärschlammtransporten zu anderen Kläranlagen (Faulung, Schlammentwässerung) Einsatz neuer Technologien zur Klärschlammentwässerung
Konzept anaerobe Klärschlammbehandlung 2025 Schlammfaulung: KA mit Schlammfaulungsanlage MBA mit Schlammfaulungsanlage KA ohne Schlammfaulungsanlage und BHKW (Option) Klärschlammtransport (zur Faulung) Ca. 95 % des Klärschlammes* werden 2025 anaerob behandelt (Reduzierung KS-Anfall). *derzeit 81% 17
Konzept für Schlammentwässerung 500 Wirtschaftlichkeit, Einstufung nach Anlagengröße 450 Stationäre Entwässerung wirtschaftlic h Jahreskosten, EUR/tTS 400 350 300 Stationäre Entwäss erung nic ht wirtschaftlic h 250 Stationäre Entwässerung, TS 25% Mobi le Entwässerung, TS 25% Stationäre Entwässerung, TS 28% Mobi le Entwässerung, TS 28% Stationäre Entwässerung TS 31% Mobi le Entwässerung, TS 31% 200 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 Anschlußgröße, EW 18
Konzept für Klärschlammtransporte 2025 Schlammproduktion 2010, m³/a Schlammentwässerung 2010, m³/a 47.987 12.277 10.378 36.494 3.822 2012 2025 Schlammproduktion 2025, m³/a Schlammentwässerung 2025, m³/a 47.987 21.504 12.028 66.944 11.899 26.707 66.251 12.277 50.694 26.607 14.604 13.472 51.796 12.545 43.318 26.911 13.756 21.504 12.028 62.499 31.152 Schlammproduktion Ständige Tranporte [m³] [tts] [m³] 2012 2025 520.000 520.000 15.000 15.000 72.000 22.000 Standorte [-] 19 4 66.251 15.703 13.472 40.287 10.184 63.651 6.194 26.911 13.756 11.814 14.604 19
Energiekonzept Aufgabenstellung: Steigerung der Energieeffzienz Standorte für Blockheizkraftwerke (Leistung und Stückelung) Einsatz neuer Technologien für eine erhöhte Klärgasproduktion Einsatz u. Standorte für Photovoltaik-, Windkraft- u. Wasserkraftanlagen Wärmedämmung, -rückgewinnung Intelligentes Lastmanagement Auswahl und Einsatz energieeffizienter Aggregate 20
Konzept Faulgasnutzung 2025 Schlammfaulung: KA mit Schlammfaulungsanlage KA mit Schlammfaulungsanlage und BHKW MBA mit Schlammfaulungsanlage und BHKW (Option) KA ohne Schlammfaulungsanlage (mit simultan aerobe Stabilisierung) Klärschlammtransport (zur Faulung) Ca. 95 % des Klärschlammes* können 2025 energetisch genutzt werden (WärmeStrom). 21 *derzeit 81%
Erste Ergebnisse Einsparpotential * Zeitpunkte Umsetzung Grund für Zeitpunkte Nördliches Verbandgebiet I (Raum Grevenbroich) Nördliches Verbandgebiet II (Raum Bedburg) Östliches Verbandgebiet (Stadt Bornheim) 2013 / 2020 2020 / 2025 2020 z. T. hohe Restbuchwerte derzeit hohe Restbuchwerte derzeit hohe Restbuchwerte Südöstliches Verbandgebiet (Swist) 2016 / 2020 z. T. hohe Restbuchwerte Südwestliches Verbandgebiet I (Kreise Düren Euskirchen) 2012-2021 Wasserrechte, Restbuchwerte Südwestliches Verbandgebiet II (KA Embken) _ > 2025? derzeit unwirtschaftlich 22 * gegenüber Re-Investitionen an vorhandenen Standorten
Strategiepapier Masterplan Abwasserbeseitigung 2025 I N H A L T: Teil A: Abwasser-, Klärschlammbehandlungs- und Energiekonzept Teil B: Niederschlagswasserbehandlungskonzept Teil C: Kanalsanierungs- und Unterhaltungskonzept 23
Masterplan Teil B: B Niederschlagswasserbehandlungskonzept Aufgabenstellung: Immissionsorientierter Nachweis der Gewässerverträglichkeit von Einleitungen aus der Siedlungsentwässerung für alle Einleitungen im Verbandsgebiet Optimierung der identifizierten Maßnahmen unter wasserwirtschaftlichen und Effizienz- Aspekten 24
Masterplan Teil C: C Kanalsanierungs- und Unterhaltungskonzept Aufgabenstellung: Prognosegestützte Instandhaltung der Verbindungssammler und Kanalnetze Beitragsstabile Unterhaltung, Wartung und Sanierung Nutzen von Synergieeffekten bei öffentlichen und privaten Dichtheitsprüfungen Erarbeiten von Erftverbandstandards für Neubau und Sanierung von Kanälen 25
Zusammenfassung Für eine zukunftsfähige Strategie bei der Abwasserbeseitigung erstellt der Erftverband einen Masterplan Abwasserbeseitigung 2025. Der Masterplan zielt auf die mittelfristige Reduzierung von Kläranlagenstandorten, auf ein schlüssiges Energie-, Klärschlamm-, Niederschlagswasserbehandlungs-, Kanalsanierungs- und Kanalbetriebskonzept ab. Danke Erste Ergebnisse bestätigen, dass die Überleitung der kleineren Kläranlagen zu größeren Anlagen in Zukunft wirtschaftlich ist. für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Modellrechnungen zeigen auf, dass Skaleneffekte zusätzliche Einsparungen ermöglichen. Die Zeitpunkte der Kläranlagenstilllegungen werden im Wesentlichen durch die Höhe der Restbuchwerte und die Wasserrechtsfristen bestimmt. In Einzelfällen sind aus gewässerökologischen Gründen detaillierte Betrachtungen erforderlich. 26