, ARA-Pumpen und Energieoptimierung, Übersicht Förderprogramme ARA Klärmeistertagung 2. Juni 2015 Inhaltsverzeichnis Meine Person, Büro Verein InfraWatt Stromverbrauch Abwasserpumpen Grundlagen meines Vortrages Kaufentscheid für eine Pumpe Lyfe-Cycle Kosten einer Pumpe Pumpen und Laufradtypen Pumpenwirkungsgrade Verstopfungen und Defekte Erfahrungen aus Untersuchungen Beispiel Red. Reibungsverluste und ZASE ARA Emmenspitz Faustformel für Pumpenleistungs-Ermittlung Fördermoderprogramme auf ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 2 1
Meine Person, Büro Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 3 Meine Person, Büro Ryser Ingenieure AG Gründungsjahr 1912 Unabhängige Gesellschaft beratender Ingenieure Reine Mitarbeiter-Aktiengesellschaft Projektierung und Bauleitung von bisher weit über tausend Wasserversorgungen, Kanalisationen und Abwasserreinigungs-anlagen für mehr als 200 Bauherren, Gemeinden und Industrien Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 4 2
Meine Person, Büro 34 Mitarbeitende, davon 15 IngenieurInnen Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 5 Verein InfraWatt Der Verein InfraWatt Partner von EnergieSchweiz/Bund InfraWatt Dachverband der Infrastrukturanlagen: - Abwasser (VSA) - Abfall (VBSA) - Abwärme (VFS) - Trinkwasser (SVGW) Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 6 3
Verein InfraWatt Ziele des Vereins: Förderung Energienutzung (Abwasser, Abfall, Abwärme und Trinkwasser) Auslösung und Umsetzung von konkreten Projekten im In- und Ausland Konkrete Zielvorgaben (zusätzlich bis 2030 in CH): 20% der Gebäude mit Abwärme/erneuerbaren Energien abdecken zusätzlich 1 000 Mio. kwh/a erneuerbaren Strom Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 7 Stromverbrauch Pumpen Anteil der Kläranlagen am Stromverbrauch der kommunalen Gebäude und Anlagen in der Schweiz. [ENERGIE EXTRA 2003] aus Leitfaden «Energie in ARA» VSA und BFE ARA CH: 400 Mio. kwh/a Pumpen auf ARA 80 Mio. kwh/a Pumpen im Kanal 50 Mio. kwh/a Total Pumpen ca. 130 Mio. kwh/a Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 8 4
Grundlage meines Vortrages Inhaltsverzeichnis: Sonderbauwerke in der Siedlungsentwässerung Energieeffizienz durch vorausschauende Planung Energieeffizienz im Betrieb Betriebssicherheit Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 9 Grundlage meines Vortrages Inhaltsverzeichnis Kapitel 2 Siedlungsentwässerung: pumpen und heben Strategien zur Energieoptimierung Energiebedarf senken Einsatz effizienter Anlagen und Systeme Förderanlagen richtig konzipieren Anlagen optimal warten und betreiben Hilfsenergieverbrauch minimieren Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 10 5
Kaufentscheid für eine Pumpe Wieviel Geld habe ich zur Verfügung? Fördert sie in etwa die gleiche Menge auf die gleiche Höhe wie die bisherige Pumpe? Wann wird sie geliefert? Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 11 Life-Cycle Kosten einer Pumpe Optimierungspotential! Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 12 6
Pumpen- und Laufradtypen Archimedes-Schnecke - Wartungsarm, robust - Schonende Förderung Freistromlaufrad (Vortexlaufrad oder Wirbelrad) Offenes Laufrad (Schraubenrad oder Kanalrad) - Grosser Durchgang - geringes Verstopfungsrisiko - Guter Wirkungsgrad - Tiefer Energieverbrauch Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 13 Pumpenwirkungsgrade Pumpenart Fördermedium Wirkungsgrad?ges min Wirkungsgrad?ges max spez. spez. Strom-verb. Strom-verb. min max (Wh/m3*m) (Wh/m3*m) Quelle Schneckentrogpumpen Rohabwasser 50 60 4.5 5.4 DWA 63 72 HB Schneckentrogpumpen Rücklaufschlamm, interner 60 70 3.9 4.7 DWA Kreislauf 63 72 HB Kreiselpumpe m. Rohabwasser 45 55 4.9 6.0 DWA Freistromrad (Wirbelrad) 27 63 HB Kreiselpumpe m. Rohabwasser 50 60 4.7 5.4 DWA Einkanalrad 54 72 HB Kreiselpumpe m. Rücklaufschlamm, interner 65 75 3.6 4.2 DWA Mehrkanalrad Kreislauf 58.5 73.8 HB Kreiselpumpe m. offenem Kanalrad (N-Laufrad) 58.5 73.8 HB Kreiselpumpe m. Rücklaufschlamm, interner 65 75 3.6 4.2 DWA Schraubenzentrifugalrad Kreislauf (Spiralrad) 58.5 73.8 HB Kreiselpumpe m. Axialrad interner Kreislauf 65 80 3.4 4.2 DWA (Propellerpumpe) 63 81 HB Exzenterschneckenpumpe Schlämme 50 60 4.2 5.4 DWA 63 72 HB Quellen: DWA - Leitfaden Senkung des Stromverbrauchs auf Kläranlagen, HB - Handbuch Energie in ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 14 7
Pumpenwirkungsgrade Pumpenvergleich mit unterschiedlichen Laufradformen Bei der Evaluation einer Pumpe lohnt es sich, verschiedene Pumpentypen hinsichtlich des bestmöglichen Wirkungsgrades miteinander zu vergleichen. ACHTUNG: Der Wirkungsgrad alleine garantiert keine optimalen Betriebskosten. Die einwandfreie Funktion der Pumpe (Verstopfungen, Defekte) ist mindestens so stark zu berücksichtigen, da ansonsten der Anteil Wartungskosten derart massiv erhöht wird, dass alle Energiekosten-einsparungen für die aufwändige Wartung investiert werden. Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 15 Verstopfungen und Defekte Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 16 8
Verstopfungen und Defekte Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 17 Verstopfungen und Defekte Definition der Förderaufgabe Bestimmen des Lastgangs Festlegen einer Förderstrategie Auswahl des Fördersystems (Pumpen, Motoren, Antriebe) Dimensionierung der Förderanlage Festlegen des MSR-Konzeptes Funktions- und Steuerungsbeschrieb Bauliche Umsetzung der Förderaufgabe Quelle: Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft Aachen (FiW) Entwicklung von Sparmassnahmen, Optimierungsmöglichkeiten oder neuen energiesparenden Techniken bzw. Konzeptionen der bzw. in der Kanalisation Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 18 9
Erfahrungen aus Untersuchungen Besuch eines Pumpwerkes in der CH (1 Druckleitung) 1. von 3 Pumpen lief bei Trockenwetter an Nach 1 Minute schaltete sich Pumpe 2 dazu Nach einer weiteren Minute schalteten sich die beiden Pumpen gestaffelt wieder aus Frage: sinnvoller Betrieb? Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 19 ZASE ARA Emmenspitz Ausgangslage: PW Gaswerk / Stufenpumpwerk, erbaut 1976 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 20 10
ZASE ARA Emmenspitz Elektrische Steuerung & Einrichtungen mehr oder weniger im Originalzustand Nur Stufenschaltung der Schnecken Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 21 ZASE ARA Emmenspitz Trockenwetterschnecke 1 1993 ersetzt die anderen Schnecken noch im Originalzustand Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 22 11
ZASE ARA Emmenspitz Ø-Jahresbetriebsstunden: Trockenwetter: - Schnecke 1 = 7 824 Std - Schnecke 2 = 1 633 Std - Schnecke 3 = 790 Std Regenwetter: - Schnecke 5 = 25 Std - Schnecke 6 = 85 Std Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 23 ZASE ARA Emmenspitz Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 24 12
ZASE ARA Emmenspitz gewählte Variante Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 25 ZASE ARA Emmenspitz Resultate: Energieverbrauch alt: Energieverbrauch neu: Einsparung: Energiekosten alt: Energiekosten neu: Einsparung: 250 000 kwh/a 160 000 kwh/a 90 000 kwh/a 77 000 CHF/a 55 000 CHF/a 22 000 CHF/a Payback < 2 Jahre Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 26 13
Faustformel für Pumpenleistungs-Ermittlung Gesamtleistungsbedarf P 1 [kw] P 1 [kw] = Q [l/s] h mano [m] Pumpe + Motor [%] 102 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 27 Übersicht Förderprogramme Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 28 14
Förderprogramme ARA Übersicht: Kostendeckende Einspeisevergütung KEV (Förderung erneuerbarer Energieproduktion) Energieeffiziente ARA (Förderung von Effizienzmassnahmen) KliK (Förderung Reduktion Treibhausgase) Direkte Eingaben über Klik Mitmachen am Programm über Intermediär InfraWatt Abwasserwärmenutzung?? Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 29 KEV Deutlicher Anstieg per 1.1.2015 von 0.6 auf 1.1 Rappen/kWh Es hat mehr Geld für die erneuerbare Energieproduktion Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 30 15
KEV gesetzlich maximaler Zuschlag, welcher durch die Änderung des Energiegesetzes (EnG) per 1.1.2014 von bisher 0.9 Rp./kWh auf neu 1.4 Rp./kWh angehoben wurde (maximal 2.3 Rp./kWh möglich)! Jährlich verfügbare KEV-Gelder nach Abzug aller weiteren Kosten 547.3 Mio. CHF Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 31 KEV Jährlich verfügbare KEV nach Abzug aller weiteren Kosten: 547.3 Mio. CHF Vergütungen aus Fonds an realisierte Anlagen: - 364.7 Mio. CHF Vergütungen aus Fonds an Anlagen mit pos. Bescheid (noch nicht realisiert): - 592.4 Mio. CHF Total: - 409.8 Mio. CHF Die KEV ist somit momentan um 409.8 Mio. CHF überbucht. Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 32 16
KEV Quelle: Energieverordnung EnV vom 1.6.2015 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 33 KEV Quelle: Energieverordnung EnV vom 1.6.2015 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 34 17
KEV Quelle: Energieverordnung EnV vom 1.6.2015 KEV Entschädigung von Rp./kWh über Zeitraum x wird zu Gunsten einer Einmalentschädigung analog PV-Anlagen weichen Vorgaben Oberzolldirektion betr. Co-Substrate (Positivliste) berücksichtigen! Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 35 Energieeffiziente ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 36 18
Energieeffiziente ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 37 Energieeffiziente ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 38 19
Energieeffiziente ARA Knackpunkte: Nur Stromeinsparung wird gefördert Massnahmen müssen umgesetzt werden (Geld fliesst nur dann!) Bei Grossverbrauchermodell keine Förderung, ausser Payback > 8 Jahre Nicht vor dem 1.9.2014 realisiert Einsparungen unter 5 000 kwh werden nicht gefördert «Topf» ist vorerst auf ca. 1 Mio. CHF limitiert Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 39 Energieeffiziente ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 40 20
Energieeffiziente ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 41 Energieeffiziente ARA Einsparung für ara region bern ag: ca. 550 000 kwh Förderbeitrag für ara region bern ag: ca. 120 000.- CHF Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 42 21
Klik In Zahlen ausgedrückt: Pflicht zur Reduktion von ca. 6,5 Mio. t CO 2 bis 2020 Ca. 1 Milliarde CHF bis 2020 zur Verfügung Monatliche Akontozahlungen der Mineralölgesellschaften pro Tonne zu kompensierendem CO 2 Entspricht ca. 1 bis 2 Rappen pro Liter Treibstoff. Der Gesetzgeber hat eine Obergrenze von durchschnittlich 5 Rappen pro Liter Treibstoff festgesetzt Die Stiftung KliK finanziert ausschliesslich beim Bundesamt für Umwelt BAFU registrierte Projekte Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 43 Klik Förderung von Klik: (Einzel-) Projekte und Programme Direkte Akquisition oder über Intermediäre InfraWatt im Bereich Infrastrukturanlagen und somit Kläranlagen als Intermediär anerkannt Programme mit geringeren (formalen) Anforderungen in Erarbeitung (vereinfachtes Bewilligungsverfahren) Abwärmenutzung aus Trink- und Abwasser resp. Fern- /Nahwärme (Kenngrösse kw pro Laufmeter Fernwärmeleitung) InfraWatt, Durena und Neosys Methanschlupfminderung (gefasst und zerstört) South Pole Carbon Frühestens ab Herbst/Winter 2014 aktiv! Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 44 22
Klik Anforderungen an die Förderung: KliK unterstützt nur Projekte, die vollumfänglich den Vorschriften des CO 2 -Gesetzes entsprechen Einzelprojekte > 1 000 Tonnen CO 2 -Äquivalent bis 2020 Eigene Kenngrösse: Projekte > 300 t CO2/a je kleiner die CO2-Einsparung im Projekt, desto früher muss dieses realisiert werden! (Errechnet aus Einzelprojekt > 1 000 t CO2 bis 2020) Additional gemäss Vorgaben BAFU (Bescheinigung) Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 45 Klik Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 46 23
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? beat.kobel@rysering.ch Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 47 24