Gesamtheitliche Lösungen einer modernen Kanalbewirtschaftung -Energetische Nutzung und zukunftsorientierte Kanalnetzsteuerung- Mark Biesalski GF Uhrig Kanaltechnik GmbH 26.11.14 1
Kanalnetzbewirtschaftung im Wandel - Bevölkerungsrückgang - Rückgang Trinkwasserverbrauch - Klimawandel 26.11.14 2
Was bedeutet Kanalnetzbewirtschaftung? Bewirtschaftung der Kanalnetze von Haushalten und Industrie bis zur Kläranlage Unterhalt von Kanalnetzen Nutzung der Energiequelle Abwasser 26.11.14 3
Konventionelles System Mark Biesalski GF Uhrig Kanaltechnik GmbH 26.11.14 4
Was leistet die konventionelle Technik? Nutzung von Kanälen vorwiegend zum Ableiten von Abwasser Schaffung von Volumen durch Bau von Becken Abflussdrosselung durch Querschnittsreduzierung Sehr schwierige Steuerung von Abfluss und Volumen Geringere Lebensdauer der Kanäle durch Schwefelwasserstoffkonzentration Schmutzkonzentration in der Kläranlage sehr unterschiedlich Nachträglicher Bau von Becken oft sehr schwierig und/oder sehr teuer 26.11.14 5
Moderne, steuerbare Netzbewirtschaftung 26.11.14 6
Was wird mit einer modernen, steuerbaren Netzbewirtschaftung erreicht? Aktivierung von ungenutztem Volumen im Kanal Beschränkung von Entlastungen aus dem Kanal in den Vorfluter auf ein Minimum Messung, Steuerung und Regelung von Abwasserströmen Hochwasserschutz Ablagerungsfreier Betrieb von Kanalnetzen o Reduzierung Entwicklung biogener Schwefelsäure o Korrosionsschutz Rohrmaterial 26.11.14 7
Systeme einer modernen, steuerbaren Kanalnetzbewirtschaftung Kaskaden- /Spül- /Drosselwehr (3 FunkKonen in einer Anlage) Entlastungs- /Hochwasserschutzwehr (2 FunkKonen in einer Anlage) Spülaggregate pneumaksch (bis Rohr- DN 1300) Drosselaggregate hydraulisch 26.11.14 8
Kaskaden-/Spül-/Drosselwehr 26.11.14 9
Entlastungs-/ Hochwasserschutzwehr 26.11.14 10
Hochwasserpumpwerk Mainz Mark Biesalski GF Uhrig Kanaltechnik GmbH 26.11.14 11
Hochwasserpumpwerk Mainz - Entlastung im vollkommenen Überfall - 26.11.14 12
Hochwasserpumpwerk Mainz - Entlastung im unvollkommenen Überfall - 26.11.14 13
Hochwasserpumpwerk Mainz - Entlastung über Pumpen - 26.11.14 14
System hydraulische Wehre Wehranlage ist eine hochflexible Drossel von 0 l/s Q max Hub- /Senkgeschwindigkeit 10 cm/s Q max auch im Störungsfall Wehr fährt immer nach unten Wartungsfreie Technologie im Kanalquerschnitt Investitionskosten ca. 250.000,00 bei Nachrüstung im Bestand Instandhaltungskosten nach 25 Jahren max. 1/3 vom Invest 26.11.14 15
Steuerung von Wehranlagen Hydraulik und Elektronik im selben Schaltschrank Stauzielregelung über Messung Messung über Ultraschall- und Drucksonden in Redundanz 26.11.14 16
Ablagerungen im Kanal und die Folgen Reduzierung der hydraulischen Leistungsfähigkeit Reduzierung des Nutzvolumens bei Stauraumkanälen Ursache von biogener Schwefelsäurekorrosion Bei Regenwasserabflüssen (natürliche Spülwellen) Frachtstöße auf der Kläranlage Geruchsbelästigungen 26.11.14 17
Schwallspülung kontra HD-Reinigung Schwallspülung Täglich mehrere Wellen Reinigen von großen Profilen Kein Einsatz von Personal Kein Bergen von Material Keine Entsorgung Permanent sauberer Kanal Keine CSB-Spitzen HD-Reinigung 1, 0,5, 0,2 mal pro Jahr Hochdruckreinigung von Profilen ab DN 1200 aufwendiger und kostenintensiver Oft sehr belastende, hygienisch bedenkliche Arbeitsbedingungen Nur phasenweise sauberer Kanal 26.11.14 18
Moderne Spülaggregate Um das betriebliche und wirtschaftliche Potenzial der Schwallspülung wirklich zu nutzen, muss sie Eingang finden in die Planungen von neuen Anlagen 26.11.14 19
Energie aus Abwasser 15% 100% TheoreKsches Potenzial Abwasser ohne zusätzliche Abwärme 79 TWh oder 8,9 % des Energiebedarfs für Raumheizung und Warmwasser Quelle: Studie IER Universität Stu4gart 2011 26.11.14 20
Funktionsprinzip 26.11.14 21
Zielgruppen und Voraussetzungen Potenzielle Energienutzer Siedlungen mit zentraler Wärmeversorgung Mehrfamilienhäuser Kommunale Gebäude Verwaltungsgebäude Industrie Sportanlagen Kläranlagen Voraussetzungen Heizleistung ab 50 KW Temperaturniveau Heizsystem 35-60 Kanal ab DN 400 Trockenwetterabfluss ab 10 l/s Abwassertemperatur ab 8 C 26.11.14 22
Wirtschaftlichkeit am Beispiel Hochhaus Axis Frankfurt 32.000m² Wohn- und Gewerbefläche Länge Abwasser-Wärmetauscher 171 m Fläche Abwasser-Wärmetauscher 115 m² Abwasser WT - Entzugsleistungen Spezifisch Gesamt Heizfall 2,5 kw/m² 409,9 kw Kühlfall 2,7 kw/m² 442,0 kw Dimensionierung d. Wärmepumpe COP Leistung Heizfall ca. 4,5 ca. 527 kw Kühlfall ca. 5,5 ca. 372 kw Heizleistung ca. 527 kw 26.11.14 23
Wirtschaftlichkeit am Beispiel Hochhaus Axis Frankfurt Gesamtkosten in 20 Jahren Konventionelles System Geothermisches System Luft-Wasser Wärmepumpe Abwasser Wärmepumpe 6.956.524,30 6.672.296,26 6.380.345,00 5.543.719,96 Investitionskosten 172.650 1.040.300 342.650 624.300 Amortisationszeitraum bei linearer Abschreibung Kapitalgebundene Kosten Bedarfs/- Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten - 9,03 Jahre 3,56 Jahre 3,91 Jahre 16.656 91.766 36.553 59.102 326.138 230.077 278.432 210.738 2.032 11.771 4.032 7.347 Sonstige Kosten 0 0 0 0 Einzahlungen 0 0 0 0 Gesamtkosten 26.11.14 pro Jahr 347.826 333.615 319.017 277.186 24
Städtebauliche Aspekte 26.11.14 25
Nutzung industrieller Abwärme über das Nahwärmenetz Kanal 26.11.14 26
Umdenken in der Kanalnetzbewirtschaftung und Energiepolitik??? Der einzige Mensch, der sich vernünftig benimmt, ist mein Schneider. Er nimmt jedes Mal neu Maß, wenn er mich trifft, während alle anderen immer die alten Maßstäbe anlegen in der Meinung, sie passten heute noch. (Georg Bernard Shaw) 26.11.14 27