Page 1

Energieeffizienz in der Wasserversorgung DI Dr. Roman NEUNTEUFEL 14.11.2013, Infotag WASSER 2013, Burgenland


2

Inhalt

nergieeffizienz in der Wasserversorgung (ÖVGW Studie, 2012) Ziel der Studie Physikalische Grundlagen Datengrundlage der Studie Energieverbrauch Sparpotential Energieerzeugung durch WVU

irtschaftlichkeitsabschätzung von Energiegewinnung (Trinkwasserkraftwerk) Beispiel: WLV Nördliches Burgenland

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


3

Fragestellungen der Studie Energieeffizienz Überblick über den Energiebedarf schaffen… Wie viel Energie wofür verwendet? Unterschiede durch verschiedene Rahmenbedingungen? Mögliche Einsparungspotentiale abschätzen… Steigerung der Energieeffizienz (Pumpeneffizienz) Was kann Wasserverlustmanagement Überblick über die Energieproduktion schaffen… Existierende Stromproduktion durch Trinkwasserkraftwerke? Anteil der „Eigenversorgung“ der Wasserversorgung? Erweiterungspotentiale? 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


Physikalische Grundlagen (Energieerzeugung / Energieverbrauch) eistung (P) x Zeit (t) = Energiemenge (E) 1 Kilowatt x 1 Stunde = 1 Kilowattstunde

lektrische Leistung = Pel = U x I Elektromotor 230 Volt x 10 Ampere = 2300 Watt oder 2,3 Kilowatt (kW)

ρ = Dichte des Wassers [1000 kg/m³] g = Erdbeschleunigung [9,81 m/s²] h = Nettofallhöhe [im Beispiel: 100 m] Q = Zufluss [im Beispiel: 1 m³/s]

14.11.2013

100 m

4

espeicherte Energie = Epot = Masse x g x h 1000 kg x g x h = 981 kWs = 0,2725 kWh

ydraulische Leistung = Phy = Q x ρ x h x g Pumpe / Turbine: Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien 1 m³/s x 1000 x 100 m x 9,81  981 kW


5

Datengrundlage der Studie zur Energieeffizienz DW-Daten, Fragebogen, E-Mail und Telefonkontakte Plausibilitätsprüfung

Datensätze repräsentieren rund 68 % der zentral versorgten Bevölkerung 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


Gesamter Stromverbrauch in der Wasserversorgung

2010 wurden 64,3 TWh Strom verbraucht und es wurden 62 TWh Strom produziert

(Quelle: E-Control Austria)

6

Hochgerechneter Stromverbrauch fßr die zentrale Trinkwasserversorgung im Jahr 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


7

Energieverbrauch Im Durchschnitt: 0,33 kWh/m³ Systemeinspeisung 195 l/Ed Stromverbrauch:

Maximalwert: 2,09

0,064 kWh pro versorgtem Einwohner am Tag oder

23 kWh pro versorgtem Einwohner im Jahr 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien

+ Mittelwert aller Einzelwerte ● mengengewichteter Mittelwert


8

Energieverbrauch pro m³ und pro 100 m Normierung anhand der tatsächlichen Pumphöhe 0,2725 kWh / m³ / 100 m ist der physikalisch mögliche Grenzwert Dient zur Beurteilung des Wirkungsgrades Österreichischer Durchschnitt: 0,6 - 0,7 kWh/m³/100m Bandbreite: 0,35 bis 1,7 kWh/m³/100m

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


9

Wirkungsgrad von Wasserpumpen / Pumpwerken

80 % nur unter optimalen Bedingungen erreichbar Durch wechselnde Bedingungen (Druck, Menge) zumeist nur 50 % möglich

80 % ist der maximal erreichbare Grenzwert bei Berücksichtigung aller Verluste

Leitfaden zur Optimierung der Energienutzung

+ Mittelwert aller Einzelwerte ● mengengewichteter Mittelwert

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


10

EINSPARUNGSPOTENTIAL

1. Pumpeneffizienz

Beispiel realistische Schätzung: Alle WVU unter 40 %: auf durchschnittlich 40 % Wirkungsgrad rund 1 kWh pro versorgten Einwohner im Jahr

Beispiel ambitionierte Schätzung: Alle WVU unter 50 %: auf durchschnittlich 50 % Wirkungsgrad rund 2,7 kWh pro versorgten Einwohner im Jahr

Einsparungen durch Steigerung der Pumpeneffizienz realistisch 4 % maximal 12 %

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


11

EINSPARUNGSPOTENTIAL

2. Wasserverlustmanagement

Beispiel realistische Schätzung: Alle WVU über 19 % *): auf durchschnittlich 19 % reale Verluste rund 0,14 kWh pro versorgten Einwohner im Jahr

Beispiel ambitionierte Schätzung: Alle WVU über 11 % **): auf durchschnittlich 11 % reale Verluste rund 0,43 kWh pro versorgten Einwohner im Jahr

Einsparungen durch verbessertes Wasserverlustmanagement realistisch 0,6 % maximal 2 % *) obere Quartile; **) Median der Wasserverluste in der Studie 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


12

Stromproduktion durch Trinkwasserkraftwerke (TWKW) Stichprobe 30 WVU produzierten im Jahr 2010 gemeinsam 120 Mio. kWh

Hochrechnung gesamte Stromerzeugung durch Trinkwasserkraftwerke 127 Mio. kWh

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


13

Wirkungsgrad der Stromerzeugung Abhängig von Anlagentype

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


14

Verbesserung / Erweiterungspotentiale der Stromerzeugung Effizienzsteigerung bestehender Anlagen Nicht zu erwarten weil: Alle Peltonturbinen nahe 80 %:  typischer Bereich für diesen Turbinentyp Alle PAT ebenso einen für diese Bauart typischen Wirkungsgrad Durchflüsse nicht auf Energie sondern Versorgungssicherheit optimiert

Erweiterungspotentiale (Umfrageergebnis) Durch Steigerung der aktuellen Stromproduktion und Durch neue Stromproduzenten

 Hochrechnung insgesamt potentielle Stromproduktion: 162 Mio. kWh pro Jahr

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


15

Zusammenfassung Energieeffizienz in der Wasserversorgung tromverbrauch Stromverbrauch Wasserversorgung 0,064 kWh pro Einwohner am Tag = 35 min Fernsehen oder 4 Minuten kochen auf E-Herd (1 Platte) 78 % Pumpen, 15 % Aufbereitung, 8 % sonstiger Verbrauch Gesamt: in 40 Tagen von einem Donaukraftwerk produziert

insparungspotential durch effizientere Pumpen 4 % durch Reduktion der Wasserverluste 0,6 %

= Jahresleistung einer Windkraftanlage

nergieerzeugung Hochgerechnete, derzeitige Stromerzeugung 127 GWh Anteil der „Eigenversorgung“ der Wasserversorgung 72 % 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien Erweiterungspotentiale auf maximal 91 % theoretisch möglich


16

Wirtschaftlichkeitsabschätzung von Trinkwasserkraftwerken Beispiel: WLV Nördliches Burgenland Untersuchung von drei Möglichkeiten zur Energiegewinnung statt Druckminderung (Schacht St. Margarethen und Schacht Schützen) 1) DST St. Margarethen (Verbindung GHB Zagersdorf – GHB Seewinkel) 2) DST St. Margarethen (von TL058 in Richtung TL005, Schützen) 3) Schacht Schützen (Transportleitung TL 101)

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


17

Wirtschaftlichkeitsabschätzung von Trinkwasserkraftwerken Durchflussszenarien (1) mit Hilfe des Netzmodells ermittelt :

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


18

Wirtschaftlichkeitsabschätzung von Trinkwasserkraftwerken Kosten & Erlöse (1) mittels Barwertmethode verglichen:

14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien


19

Wirtschaftlichkeitsabschätzung - Zusammenfassung Margarethen (1)

Margarethen (2)

Schützen (3)

Bemessungsdurchfluss

48 l/s

25 l/s

64 l/s

Nettofallhöhe

23 m

50 m

60 m

0,044 €/kWh

0,039 €/kWh

0,022 €/kWh

26 Jahre

22 Jahre

10 Jahre

Bedingungen

Unsicherheit durch jahreszeitliche Schwankungen

nur eingeschränkter Betrieb möglich

nur bei geändertem Betrieb möglich

Empfehlung

nein

eher nein

offen

Energiegestehungskosten Amortisationszeit

Amortisationszeit stark vom Einspeisetarif abhängig

Versorgungssicherheit steht im Vordergrund 14.11.2013 Energieeffizienz in der Wasserversorgung – NEUNTEUFEL - BOKU Wien

Ee & wirtschaftlichkeit margten  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you