Energiecheck und -analyse

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1 Energiecheck und -analyse
Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen nach DWA-A 216

2 Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 Inhalt Einleitung Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Energiecheck Energieanalyse Zusammenfassung Bilder: GFM Beratende Ingenieure GmbH © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

3 (Zitat aus dem LfU-Leitfaden)
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 1. Einleitung „Bayer. Gemeinden und Städte können durch Nutzung der energetischen Potenziale ihrer Abwasseranlagen und kommunaler Einrichtungen einen sinnvollen Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz leisten. Zusätzlich werden sie damit auch ihrer Vorbildfunktion gegenüber Privathaushalten und Kleinverbrauchern gerecht, die in Bayern etwa für die Hälfte des Energie-verbrauchs verantwortlich sind. Häufig können durch die energetische Opti- mierung der Abwasseranlagen und Nutzung der Energie im Abwasser zusätzlich Kosten zu Gunsten der Gebührenzahler gespart werden.“ Der LfU-Leitfaden wurde bei der Lehrer- und Obleuteschulung 2013 vorgestellt und flächendeckend in den Nachbarschaften und zusätzlich an alle bayer. Gemeinden verteilt. Er kann als pdf-Datei heruntergeladen wrden. (Zitat aus dem LfU-Leitfaden) Download: © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

4 Wasserhaushaltsgesetz (WHG), §60 Abwasseranlagen:
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 1. Einleitung Rechtliche Vorgaben Abwasserverordnung (AbwV), Anhang 1 Häusliches und kommunales Abwasser, B Allgemeine Anforderungen: „(2) Abwasseranlagen sollen so errichtet, betrieben und benutzt werden, dass eine energieeffiziente Betriebsweise ermöglicht wird. Die bei der Abwasserbeseitigung entstehenden Energiepotenziale sind, soweit technisch möglich und wirtschaftlich vertretbar, zu nutzen.“ Wasserhaushaltsgesetz (WHG), §60 Abwasseranlagen: „(1) … Im Übrigen müssen … Abwasseranlagen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik errichtet, betrieben und unterhalten werden.“ Mit dem neuen DWA-A 216 existiert erstmalig eine allgemein anerkannte Regel der Technik (a.a.R.d.T.), die dem Betreiber einer Abwasseranlage eine energetische Optimierung auferlegt  das neue DWA-A 216 ist eine a.a.R.d.T. für den Anlagenbetrieb © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

5 Zahlreiche Beiträge an Lehrerbesprechungen für die Umsetzung in den NB
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Seit rd. 10 Jahren ist das Thema „energetische Optimierung von Abwasseranlagen“ ein Schwerpunkt in den Nachbarschaften (NB): Zahlreiche Beiträge an Lehrerbesprechungen für die Umsetzung in den NB Excel-Datei auf der DWA-NB-Homepage: Arbeitshilfe für die Nachbarschaftsarbeit, erleichtert den Vergleich des Energiebedarfs der eigenen Anlage mit anderen Anlagen der Nachbarschaft bzw. Toleranz- und Zielwerten, Potenzial für mögliche Einsparungen wird erkennbar Excel-Arbeitshilfe für die NB-Arbeit zum Energiebedarf und –verbrauch (2008) © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

6 Verteilung/Besprechung LfU-Leitfaden „Energie aus Abwasser“ (2013)
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Verteilung/Besprechung Praxisleitfaden „Senkung des Stromverbrauchs auf Kläranlagen“ (2009) Die Leitfäden wurden an alle Betriebsleute der bayerischen Nachbarschaften verteilt. Verteilung/Besprechung LfU-Leitfaden „Energie aus Abwasser“ (2013) © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

7 Bayern- und bundesweite Auswertungen im Leistungsvergleich
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Bayern- und bundesweite Auswertungen im Leistungsvergleich z. B. Bundes-Leistungsvergleich 2011 GK 4 und 5 dominieren den Stromverbrauch je kleiner die Anlage, um so höher der spezifische Strombrauch Im Folgenden werden einige Beispiele für Auswertungen des Leistungsvergleichs gezeigt, die sich mit dem Stromverbrauch von Abwasseranlagen befassen. Wie die Summenhäufigkeitslinien (siehe Diagramm auf der Folie) erstellt werden und wie sie für die „Standortbestimmung“ der eigenen Anlage genutzt werden, wird auf der übernächsten Folie erklärt. Die bayern- und bundesweiten Auswertungen können auch gut für die Nachbarschaftsarbeit genutzt werden, da die Anzahl der Anlagen mit denen verglichen werden kann, sehr groß ist und damit ein Vergleich mit ähnlichen Anlagen (Größe und Art), die es ggf. in der eigenen Nachbarschaft nicht gibt, erst möglich wird. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

8 Bundes-Leistungsvergleich 2011
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Bundes-Leistungsvergleich 2011 Einflussgrößen auf den Stromverbrauch Ergebnisse der Auswertung: Je stärker die Auslastung der Anlage, desto höher ist der spezifische Energieverbrauch Je höher der spezifische Abwasseranfall, desto größer der spez. Energieverbrauch Je höher die spezifische Stickstofffracht, desto größer der spez. Energieverbrauch © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

9 Wie entstehen eigentlich Summenhäufigkeitslinien?
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Wie entstehen eigentlich Summenhäufigkeitslinien? Die Anlagenwerte, z.B. der spezifische Stromverbrauch der Anlagen der GK 1, werden der Größe nach sortiert. Dann werden sie als Punkte so in ein Diagramm eingetragen, dass auf der x-Achse der jeweilige Anlagenwert und auf der y-Achse die Unterschreitungs-häufigkeit ablesbar ist, d.h. der Anteil der Anlagen GK 1, der kleiner als dieser Wert ist. Wie können sie genutzt werden? Zur Beurteilung der eigenen Anlage! 85 Beispiel: Anlage der GK 1 mit 140 kWh/(Ea) Wie Summenhäufigkeitslinien entstehen und wie sie genutzt werden können wissen wahrscheinlich nicht alle. 85 % der Anlagen GK 1 haben einen geringeren Stromverbrauch  ggf. Optimierungspotenzial 140 © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

10 Bundes-Leistungsvergleich 2012
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Bundes-Leistungsvergleich 2012 neu: spez. Stromverbrauch nach Reinigungsverfahren  Die Summenhäufigkeitslinien aus diesem Leistungsvergleich wurden in das DWA-A übernommen Im Bundes-Leistungsvergleich 2012 wurde die Auswertung in Abhängigkeit vom jeweiligen Reinigungsverfahren durchgeführt. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

11 Bundes-Leistungsvergleich 2012
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 2. Energetische Optimierung, Thema in den Nachbarschaften Bundes-Leistungsvergleich 2012 Spezifischer Stromverbrauch nach Reinigungsverfahren Auch die aktuelle bayernweite Auswertung des Leistungsvergleichs, die im NB-Jahrbuch 2016 abgedruckt ist, enthält eine Auswertung des spez. Stromverbrauchs in Abhängigkeit von den Reinigungsverfahren (Diagramm mit Summenhäufigkeitslinien auf S. 36) BF = Belebungsanlage mit anaerober Stabilisierung AB = Abwasserteich belüftet BS = Belebungsanlage mit aerober Stabilisierung PF = Pflanzenkläranlage SBR = Belebungsanlage mit Aufstaubetrieb TK = Tropfkörperanlage A = Abwasserteich unbelüftet © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

12 Energiecheck und Energieanalyse
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Energiecheck und Energieanalyse Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen Dezember 2015 Energiecheck (Betreiber): Regelmäßige energetische Bestandsaufnahme und Bewertung anhand von Kennwerten Energieanalyse (i.d.R Fachbüro): Detaillierte Erhebung und Bewertung der Energiesituation sowie Darstellung von Optimier-ungsmaßnahmen einschließlich Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Die Erfassung und Optimierung der Energieeffizienz von Abwasseranlagen wird in zwei Schritten mit unterschiedlicher Bearbeitungstiefe und Zielsetzung durchgeführt: Dem Energiecheck, der vom Betriebspersonal durchgeführt werden kann, und deshalb in diesem Beitrag ausführlicher beschreiben werden soll und der Energieanalyse, die in der Regel nur von einem Fachbüro durchgeführt werden kann. Die Energieanalyse wird veranlasst, wenn der Energiecheck Potenzial für Optimierungen deutlich macht. Die Energieanalyse erfordert im Vergleich zum Energiecheck eine wesentlich umfassendere und tiefere Betrachtung der Abwasseranlage unter Berücksichtigung der Maschinen-, Prozess-, Verfahrens- und Bautechnik. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

13 Energiecheck = Instrument zur Überprüfung der Energieeffizienz
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Energiecheck = Instrument zur Überprüfung der Energieeffizienz Der Energiecheck soll mindestens jährlich durchgeführt werden  Positionsbestimmung, Erfolgskontrolle durchgeführter Maßnahmen Der Umfang ist abhängig von der Anlagenkonfiguration Grundsätzlich für jede Abwasseranlage/Kläranlage: Ermittlung/Bewertung des Gesamtstromverbrauchs Zusätzlich für Kläranlagen mit Belebung: Ermittlung/Bewertung des Stromverbrauchs für die Belüftung Zusätzlich für Kläranlagen mit Faulung: Ermittlung/Bewertung des Faulgasanfalls, der Faulgasverstrom- ung, des Eigenversorgungsgrads, des externen Wärmebezugs Für jedes Pumpwerk: Ermittlung/Bewertung des Stromverbrauchs des Pumpwerks Ausgangssituation: Die Betriebstagebücher werden jährlich abgeschlossen. Insbesondere auf kleinen und mittleren Kläranlagen werden jedoch routinemäßig meist keine jahresübergreifenden Betrachtungen angestellt. Problematik: Längerfristige –schleichende- Entwicklungen (z.B. Belastungsveränderungen, nachlassende Reinigungsleistungen, Anstiege im Stromverbrauch der Belüftung durch Verschleiß und/oder steigende Druckverluste durch Verunreinigungen) werden nicht oder zu spät erkannt. Geringer Aufwand: Beim Energiecheck sind maximal 7 Kennwerte für jede Kläranlage zu bestimmen. Zusätzlich für jedes Pumpwerk kommt noch ein weiterer Kennwert dazu. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

14 Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216
Alle Daten werden auf die tatsächlichen Einwohnerwerte (EW) im Betrachtungszeitraum (i.d.R. 1 Jahr) bezogen. Die EW werden mit 120 g CSB/(Ed) aus der mittleren täglichen CSB-Schmutzfracht im Zulauf berechnet. Tägliche (d) CSB-Fracht (CSB) im Jahresmittel (aM) im Kläranlagenzulauf (Z) Bd,CSB,aM,Z [kg CSB / d] EWCSB,120 = 0,120 [kg CSB / (Ed)] Einheiten Wie wird die tatsächliche Belastung ermittelt? Bisher wurde in Bayern als Bezugsgröße fast ausschließlich der BSB5 verwendet. Im neuen Arbeitsblatt hat man sich darauf geeinigt, den CSB (0,12 kg CSB/(E*d) als Bezugsgröße zu nehmen. Die Einheit für die Einwohnerwerte ist nicht EW sondern E. Leider wird dies in vielen Veröffentlichungen noch falsch gemacht. Das Zeichen für Einwohnerwerte ist EW, die Einheit jedoch E. Wichtig: Nach DWA-A 216 ist die CSB-Fracht aus durchflussproportionalen 24h-Mischproben zu ermitteln. Liegen nur CSB-Daten vom Ablauf Vorklärung vor, sind diese auf den Zulauf umzurechnen (z.B. mit Faktor 1,5). © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

15 Bewertung: Vergleich mit Unterschreitungs-häufigkeiten
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. Gesamtstromverbrauch eges in kWh/(Ea) Bewertung: Vergleich mit Unterschreitungs-häufigkeiten 64% Beispiel: der eges von 60 kWh/(Ea) einer Anlage wird von 64% vergleichbarer Anlagen unterschritten Für alle Kennwerte, die im Rahmen des Energiechecks festgestellt werden, ermöglichen Diagramme mit Häufigkeitsverteilungen eine Bewertung (Bilder 1 bis 9 in DWA-A 216). 60 kWh/(Ea) © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

16 Spez. Stromverbrauch der Belüftung eBel in kWh/(Ea)
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. Stromverbrauch der Belüftung eBel in kWh/(Ea) Da der Stromverbrauch der Belebungsanlage (Energieeinsatz für Belüftung/Gebläse, Umwälzung, Rezirkulation, Rücklaufschlammförderung) in der Praxis aufwendig und meistens erst in einer vertieften Energieanalyse zu ermitteln ist, wird im Rahmen des Energiechecks mit der Einführung eines spezifischen Stromverbrauchs für die Belüftung des Belebungsbeckens eBel direkt auf den größten Verbraucher in diesem Bereich abgezielt. Dieser Kennwert – regelmäßig über mehrere Jahre ermittelt – gibt Auskunft über den Zustand des Belüftungssystems, insbesondere über den Zustand der Belüfterelemente. Da im Laufe der Betriebszeit der Belüftung einer Kläranlage die Eintragseffizienz durch Materialalterung und/oder Ablagerung auf den Belüftern abnimmt, liefert der Kennwert Erkenntnisse zur erforderlichen Reinigung der Belüfter bzw. zu einem abnehmenden Wirkungsgrad des Gebläses. Auf der Folie ist Bild 3 der DWA-A 216 zu sehen. Der Median beträgt ca. 17 kWh/(Ea). ca. 17 © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

17 Spez. Stromverbrauch der Belüftung eBel in kWh/(Ea)
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. Stromverbrauch der Belüftung eBel in kWh/(Ea) mittlere Verbrauchswerte auf Stabilisierungsanlagen GK 2 und 3 (Handbuch für den Betrieb von Kläranlagen Heft 4, Senkung des Stromverbrauchs auf Kläranlagen, DWA-BaWü) Die Abbildung zeigt die Ergebnisse einer Auswertung aus Baden-Württemberg: Für Belebungsanlagen mit aerober Schlammstabilisierung und intermittierender Denitrifikation in den GK 2 und 3 wurden die mittleren Verbrauchswerte einzelner Stromverbrauchsstellen aufgelistet. Auffällig ist, dass mit deutlichem Abstand der meiste Strom für die Belüftung benötigt wird. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

18 Zusätzliche Kennwerte bei Anlagen mit Faulung:
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Zusätzliche Kennwerte bei Anlagen mit Faulung: Spezifischer Faulgasanfall eFG bzw. YFG Grad der Faulgasumwandlung in Elektrizität NFG Eigenversorgungsgrad EVel Spezifischer externer Wärmebezug eext Spez. Faulgasanfall eFG in l/(Ed) bzw. YFG in l/kg Die zusätzlichen Kennwerte bei anlagen mit Faulung werden im Folgenden detailliert beschrieben: Der spezifische Faulgasanfall kann auf Einwohnerwerte (eFG) oder auf die organische Trockenmasse des Faulschlammes (YFG) bezogen werden. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

19 Spez. Faulgasanfall eFG in l/(Ed) bzw. YFG in l/kg
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. Faulgasanfall eFG in l/(Ed) bzw. YFG in l/kg eFG bei vielen Anlagen im Diagramm durch Co-Substrate erhöht. 26 YFG bei vielen Anlagen im Diagramm durch Co-Substrate mit hohem Energiegehalt (z.B. Fette) erhöht. Der relativ hohe Median von 26 im oberen Diagramm lässt darauf schließen, dass eFG bei vi durch CO-Substrate erhöht wird. Das Gleiche gilt für YFG im unteren Diagramm. … dennoch ist Optimierungs potenzial wahrscheinlich, wenn der Wert der eigenen Anlage im unteren %-Bereich liegt. 470 © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

20 Spez. Faulgasanfall eFG in l/(Ed) bzw. YFG in l/kg
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. Faulgasanfall eFG in l/(Ed) bzw. YFG in l/kg Um den spezifischen Faulgasanfall YFG zu bestimmen, muss die dem Faulbehälter zugeführte organische Trockenmasse bestimmt werden. Diese ergibt sich aus den Schlammmengen, Glühverlusten und Trockenrückständen. Hierbei muss auf eine repräsentative Probenahme Wert gelegt werden, die nicht immer einfach sein wird. Wichtig: repräsentative Probenahme für TR- und GV-Bestimmung! © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

21 Grad der Faulgasumwandlung in Elektrizität NFG in %
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Grad der Faulgasumwandlung in Elektrizität NFG in % 26 Der Parameter Grad der Faulgasumwandlung in Elektrizität NFG (%) beschreibt, welcher Anteil der im Faulgas vorhandenen Energie in einer Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung in Elektrizität umgesetzt wurde. Einflussfaktoren auf den Parameter NFG (%) sind der Anteil des verstromten Faulgases und der elektrische Wirkungsgrad der KWK-Anlage. Idealerweise sollte möglichst das gesamte Faulgas zur Stromerzeugung verwertet werden. Durch Revisions- und Instandhaltungsarbeiten an den BHKW kann diese vollständige Verwertung eingeschränkt sein. Des Weiteren führt ein nicht gleichförmiger Gasanfall in Verbindung mit einem nicht vorhandenen oder zu kleinen Gasspeicher zu Gasverlusten durch Abfackeln. Der Faktor 10 in der Gleichung entspricht dem Heizwert von Methan in kWh/m3 (m3 unter Normalbedingungen 0 °C und Pa). Nach Bild 6 des DWA-A 216 liegt bei 50 % der Anlagen der Wert für NFG bei nur ca. 26 %. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die erreichbaren Werte für NFG auf kleineren Anlagen niedriger liegen im Vergleich zu Kläranlagen der Größenklasse 5. NFG beschreibt den Anteil der im Faulgas vorhandenen Energie, der in einer KWK-Anlage in Elektrizität umgesetzt wurde. Einflussfaktoren sind z.B. der BHKW-Wirkungsgrad und der Anteil von abgefackeltem Faulgas bei erhöhtem Gasanfall ohne Speichermöglichkeit. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

22 Eigenversorgungsgrad EVel in %
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Eigenversorgungsgrad EVel in % Nach Bild 7 des DWA-A 216 (siehe Folie) wird im Median ein Eigenversorgungsgrad EVel bezogen auf die Faulgasverstromung von 44% über alle betrachteten Kläranlagen erreicht, d.h. dass 50 % aller Anlagen einen Eigenversorgungsgrad von 44% unterschreiten. 44 © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

23 Eigenversorgungsgrad EVel in %
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Eigenversorgungsgrad EVel in % Die Auswertung zeigt, dass der erreichbare EVeL umso höher ist, je größer die Anlage. (Leistungsvergleich Baden-Württemberg2014) Nach Bild 6 des DWA-A 216 liegt bei 50 % der Anlagen der Wert für EVel bei nur ca. 44 %. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die erreichbaren Werte für EVel auf kleineren Anlagen niedriger liegen im Vergleich zu den großen Kläranlagen. Dies zeigen die auf der Folie dargestellten Auswertungen aus Baden-Württemberg. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

24 Spez. externer Wärmebezug eext in kWh/(Ea)
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. externer Wärmebezug eext in kWh/(Ea)  Heizöl ca. 10 kWh/l Erdgas ca. 11,2 kWh/m³ Zusätzlicher Wärmebedarf bei rd. ein Drittel der Anlagen ( Optimierungspotenzial) Der spezifische externe Wärmebezug eth,ext gibt Auskunft über den zusätzlichen Einsatz von Primärenergieträgern wie Heizöl und Erdgas zur Wärmebedarfsdeckung auf Anlagen mit Schlammfaulung. Bild 8 des DWA-A 216 verdeutlicht, dass ca. 1/3 aller Anlagen trotz Schlammfaulung und Faulgaserzeugung zusätzlich fossile Energieträger einsetzten, woraus ein prinzipieller Optimierungsbedarf ablesbar ist. Kläranlagen mit Schlammfaulung und KWK-Anlagen sollten den Wärmebedarf komplett über die KWK-Anlage oder sonstige nicht fossile Wärmequellen decken. Bei Anlagen, bei denen der Wärmebedarf auch über elektrische Energie gedeckt wird, ist dieser Kennwert in Verbindung mit dem spezifischen Gesamtstromverbrauch zu bewerten. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

25 Spez. Stromverbrauch von Abwasserpumpwerken ePW in Wh/(m3m)
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 3. Energiecheck Spez. Stromverbrauch von Abwasserpumpwerken ePW in Wh/(m3m) Früher wurde dem Stromverbrauch der Abwasserableitung wenig Beachtung geschenkt, da er in der Regel im Vergleich zum Abwasserreinigungsprozess eher gering ausfällt. Häufig werden die Stromverbräuche von Pumpwerken genau erfasst, da sie in der Regel einen eigenen Stromzähler besitzen. Die tatsächliche Fördermenge und die manometrische Förderhöhe werden seltener erfasst. Um dem Ziel einer ganzheitlichen Betrachtung naher zu kommen, sollten auch für den Pumpwerksbetrieb Kennzahlen ermittelt werden. Die Kennzahl Stromverbrauch pro Kubikmeter geforderten Abwassers liefert für die energetische Bewertung des Pumpwerks wichtige Hinweise. Über eine entsprechende Zeitreihe lassen sich hier erste Verschleisserscheinungen feststellen. Liegen Angaben zur manometrischen Förderhöhe und der tatsächlichen Fördermenge des Pumpwerks vor, kann hieraus der spezifische Stromverbrauch in Wh/(m3・m) gebildet werden. Siehe Bild 9 des DWA-A 216. Ein gutes Pumpwerk braucht 5 Wh um 1 m³ Wasser 1 m anzuheben! D.h. bei einem Zufluss von rd. 100 m³/(Ea) und einer Förderhöhe von 5 m entfallen nur 2,5 kWh/(Ea) auf das Pumpwerk und damit im Mittel deutlich weniger als 10% des Gesamtstromverbrauches! ca. 6,5 © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

26 Energiecheck und Energieanalyse
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Energiecheck und Energieanalyse Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen Dezember 2015 Energiecheck (Betreiber): Regelmäßige energetische Bestandsaufnahme und Bewertung anhand von Kennwerten Energieanalyse (i.d.R Fachbüro): Detaillierte Erhebung und Bewertung der Energiesituation sowie Darstellung von Optimier-ungsmaßnahmen einschließlich Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen Die Energieanalyse ist angebracht, wenn einzelne Kennwerte im Energiecheck Optimierungspotenzial erkennen lassen oder einer negativen Entwicklung im zeitlichen Verlauf unterliegen. Auch bei Anlagen, bei denen der Energiecheck Kennwerte im günstigen Bereich ergibt, kann die Energieanalyse Hinweise zu Optimierungspotenzialen liefern. Bei vorgesehenen Erweiterungen oder Erneuerungen der Abwasseranlage unterstützt die Energieanalyse eine gezielte Maßnahmenentwicklung. Bei der Energieanalyse wird die Energiesituation hinsichtlich Strom und Wärme untersucht, wobei jeweils die Verbrauchswerte den Bezugs- und Erzeugungswerten gegenüberzustellen sind. Wärme ist unter anderem von Bedeutung, wenn Abwasseranlagen zur Deckung des Wärmebedarfs große Mengen Fremdenergie beziehen oder sich in der Nähe größere Abnehmer zur Verwertung überschüssiger Wärme befinden. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

27 Ablauf einer Energieanalyse
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Ablauf einer Energieanalyse Bestandsaufnahme aller Anlagenteile und Aggregate (Auswertung von Betriebsdaten, ggf. Leistungsmessung wesentlicher Aggregate …) Erstellung einer Energiebilanz aus Stromverbräuchen, Wärmebedarf und Strom- und Wärmeerzeugung im Ist-Zustand © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

28 Ablauf einer Energieanalyse
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Ablauf einer Energieanalyse Bestimmung anlagenbezogener Idealwerte für die verfahrenstech-nischen Einheiten z.B. mit Berechnungsansätzen des DWA-A 216 (Anhang A) Vergleich Ist-Werte mit Idealwerten  Mögliche Abhilfemaßnahmen Bei sorgfältiger Durchführung der Energieanalyse ergibt sich ein realistischer Idealwert der untersuchten Anlage. Dieser ist in der Regel nicht kurzfristig erreichbar, sondern zeigt das Optimierungspotenzial der Anlage, das langfristig genutzt werden kann. Beispiel aus dem DWA-A 216 © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

29 Ablauf einer Energieanalyse
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Ablauf einer Energieanalyse Ermittlung der Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen Bildung von Maßnahmenpaketen Sofortmaßnahmen (S) kurzfristig zu realisieren, kaum Planungsaufwand keine oder geringe Investitionskosten gutes Kosten/Nutzenverhältnis Kurzfristige Maßnahmen (K) im Rahmen einer energetischen Sanierung/Erweiterung zu realisieren Zeithorizont ca. 2–3 Jahre Abhängige Maßnahmen (A) meist ungünstiges Kosten/Nutzenverhältnis und deshalb nur im Zusammenhang mit anstehenden Reparaturen, Umbauten und Ersatzneubauten zu realisieren Zeithorizont bis ca. 10 Jahre Anschließend (nach Pkt. 6) sind die Ergebnisse der Energieanalyse vom beauftragten Ing.Büro in einem Bericht zusammenzufassen (Hinweise in DWA-A 216 Kap. 6.8) © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

30 Wichtiger Grundsatz bei der Maßnahmenplanung:
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Wichtiger Grundsatz bei der Maßnahmenplanung: Keine energetische Optimierung zu Lasten der Prozessstabilität oder Reinigungsleistung! © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

31 Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216
4. Energieanalyse Prognostizierte Einspareffekte im Energienachweis (Beispiel) Maßnahmenpakete spiel) Beispiel aus dem DWA-A 216 Anhang G © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

32 Fazit aus den vom StMUV geförderten Energieanalysen
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Fazit aus den vom StMUV geförderten Energieanalysen Amortisation i.d.R. allein durch Umsetzung der Sofortmaßnahmen in ein bis zwei Jahren, oft sogar schneller. Bei fast allen Anlagen waren Optimierungsmaßnahmen wirtschaftlich. Identifizierte Optimierungspotenziale der geförderten Anlagen Eine ausführliche Auswertung der 121 geförderten Energieanalysen kann als LfU-UmweltSpezial unter dem Titel „Ergebnisse des Sonderprogramms Energieanalysen auf Kläranlagen“ heruntergeladen werden ( © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

33 Sofortmaßnahmen der geförderten Energieanalysen
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Sofortmaßnahmen der geförderten Energieanalysen Optimierung O2-Gehalt in der Belebung Optimierung TS-Gehalt in der Belebung Optimierung der Rücklaufschlammmenge Optimierung der Rezirkulationsmengen Optimierung Betrieb von Rührwerken Austausch von Rührwerken Auf der Folie werden die wesentlichen Sofortmaßnahmen der vom StMUV geförderten Energieanalysen genannt. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

34 Kurzfristige Maßnahmen der geförderten Energieanalysen
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Kurzfristige Maßnahmen der geförderten Energieanalysen Nachrüstung alter Gebläse mit Frequenzumformern Implementierung einer Gleitdruckregelung Optimierung der Steuerung Austausch zu groß dimensionierter Sandfanggebläse Verbesserung der Durchmischung im Faulbehälter Anbringen einer Faulturmisolierung Optimierung Faulbehältertemperatur Nachrüstung einer Überschussschlammeindickung Optimierung Betrieb von Hebewerken durch höheren Einstau Anpassung des Pumpenbestands an die notwendige Pumpleistung Auf der Folie werden die wesentlichen kurzfristigen Maßnahmen der vom StMUV geförderten Energieanalysen genannt. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

35 Abhängige Maßnahmen der geförderten Energieanalysen
Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216 4. Energieanalyse Abhängige Maßnahmen der geförderten Energieanalysen Erneuerung energieineffizienter Gebläse, verbunden mit einer Anpassung der Aggregate an den tatsächlichen Sauerstoffbedarf Neubau und Austausch ineffizienter BHKWs Austausch ineffizienter Pumpen bzw. Antriebe Umstellung auf anaerobe Schlammstabilisierung Auf der Folie werden die wesentlichen abhängigen Maßnahmen der vom StMUV geförderten Energieanalysen genannt. Bild rechts: GFM Beratende Ingenieure GmbH © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /

36 Energiecheck und –analyse nach DWA-A 216
5. Zusammenfassung Die energetische Optimierung von Abwasseranlagen ist aus wirtschaftlicher und rechtlicher Sicht erforderlich.. Der energieeffiziente Anlagenbetrieb ist ein Schwerpunkt der NB-Arbeit. Im Arbeitsblatt DWA-A 216 werden Instrumente zur Energieoptimierung beschrieben: Energiecheck und –analyse. Der Energiecheck durch das Betriebspersonal ermöglicht mit wenigen Kennzahlen eine „Positionsbestimmung“ der eigenen Anlage im Vergleich mit „ähnlichen“ Anlagen. Der Energiecheck sollte jährlich wiederholt werden, um Rückschlüsse auf die energetische Entwicklung der Anlage zu ermöglichen. Lässt der Energiecheck Optimierungspotenzial erkennen, sollte eine Energieanalyse durch ein Fachbüro durchgeführt werden. Bei den meisten Anlagen sind energetische Optimierungsmaßnahmen wirtschaftlich möglich. Bei den vom StMUV geförderten Energieanalysen amortisierten sich die durchgeführten Sofortmaßnahmen bereits nach ein bis zwei Jahren. © LfU / Referat 67 / Hardy Loy /