Vortrag Weiss: Benchmarking als Einstieg zur Erschließung von

Benchmarking als Einstieg zur Erschließung von
Energieeinsparpotenzialen
Matthias Weiß
Benchmarking Wasserwirtschaft in BadenWürttemberg
21.03.2012 in Filderstadt
Zweckverband
Bodensee-Wasserversorgung
Hauptstraße 163
70563 Stuttgart
Tel.: 0711 / 973-0
Fax: 0711 / 973-2030
Email: [email protected]
Inhalt
1.
2.
3.
4.
Strukturelle Rahmenbedingungen
Energiemanagement und Benchmarking
Kennzahlen: Basis für Verbesserungen
Zusammenfassung und Ausblick
2
1
Wasserversorgung
in
Inhalt
Baden-Württemberg
Ausgangssituation
Benchmarking – etabliertes Instrument der
Branche
Weiterentwicklung von Methodik und Instrumenten
Ausblick
I
Quelle: VKU – Holländer-Gutachten
3
Wasserversorgung der Stadt Wien
139,91 Mio. m³ Wasserabgabe 2009
Aufgewendete Energie 9 Mio. kWh
Gewonnene Energie
65 Mio. kWh
4
2
Ziele des Erneuerbaren Energien
Gesetzes
Im Interesse des Klima- und Umweltschutzes
eine nachhaltige Energieversorgung zu
ermöglichen,
dies zu leistbaren Kosten umzusetzen,
fossile Energieträger zu schonen und
die Erzeugung von Strom aus regenerativen
Energiequellen zu fördern.
Bis ins Jahr 2020 soll der regenerative Anteil auf
mindestens 35 % gesteigert werden.
EEG in der Fassung ab 01.01.2012
5
Warum Energiemanagement?
- Energiewirtschaftliche Situation
Wasserversorgungs- und Abwasserunternehmen sind energetische
Großverbraucher mit bundesweitem Stromverbrauch von etwa
6,6 TWh/a (Strombedarf, gesamt 2010: 612 TWh, Anteil: 1 %! )
Der Energiekostenanteil beträgt bis zu 20 % der Gesamt-Betriebskosten
und stellt damit ein bedeutendes Kostenvolumen dar
Prozessabläufe in der Wasserversorgung weisen trotz erfolgter
Optimierung zum Teil noch Effizienzreserven bis 20 % auf.
Steigerungen der Energiepreise schlagen sich auf Wassertarife nieder
– Faktor Tarifstabilität
Zahlreiche Bundesländer forcieren die Steigerung der „Energieeffizienz
in öffentlichen Einrichtungen“
Energiewende, einschließlich rechtlicher Vorgaben, und Klimadebatte
induzieren weiteren Handlungsbedarf
Die „dynamische Gesetzgebung“, die die Energiewirtschaft betrifft,
diskutiert Nachweise der Energieeffizienz
In Anlehnung an RWW, Dr C. Donner, 16.11.2010
6
3
Inhalt
1.
2.
3.
4.
Strukturelle Rahmenbedingungen
Energiemanagement und Benchmarking
Kennzahlen: Basis für Verbesserungen
Zusammenfassung und Ausblick
7
Aufgaben des Energiemanagements
Energiemanagement
Planung und Steuerung des
Energiebedarfs
(EMS nach: DIN ISO 50001)
Energiecontrolling
(Anlagenbetrieb,
Dokumentation, Bewertung,
Prognose)
Energieoptimierung
(Betriebskonzept, Umsetzung v. Maßnahmen, …)
Energieeffizienz
(Benchmark, …)
Deckung des
Energiebedarfs
Energieeinkauf
(Ausschreibung, Börse, …)
Energierückgewinnung
(Trinkwasserturbinen,
Abwärmenutzung, …)
Energieerzeugung
(erneuerbare Energien)
Energieverkauf
(Eigennutzung, Bilanzkreise)
In Anlehnung an RWW, Dr C. Donner, 16.11.2010
8
4
Energiemanagement nach DIN ISO 50001
- PDCA-Zyklus
Act – Einführung neuer Standards
und Prozesse auf breiter Front
(Investitionen, Änderungen der
Betriebsabläufe, Änderungen der
Organisation)
A
Check – Überwachung und C
Messung der Prozesse mit
Blick auf Einhaltung der
Verpflichtungen und
Dokumentation der Ergebnisse
P
D
Plan – Definition von Zielen
und Prozessen zur Erzielung
der Ergebnisse (EnergieStrategie, Einsparziele, ..)
jährliches Management –
Review
Do – Umsetzung von
Einführung Maßnahmen,
Einführung von Prozessen
Energiemanagement: ein Werkzeug zur geplanten und
strukturierten Erhöhung der Energieeffizienz
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Benchmarking und Energiemanagement
haben einen vergleichbaren Ansatz
konkrete Erstmaßnahmen
Abweichung
Mittel- und langfristige Maßnahmen
Nicht veränderbar
Bestwert
Istwert
Kennzahlenvergleich
Zukünftiger Istwert
(Zielwert)
Ursachenanalyse
Benchmarking
10
5
Leistungsmerkmale
Leistungen der Wasserversorgung
Sicherheit
Kundenservice
Nachhaltigkeit
Wirtschaftlichkeit
- Beschwerden
- Servicequalität
- Öffentlichkeitsarbeit u.
Kundeninformation
- Ressourcenherkunft
- Ressourcenschutz Wasser
- RessourcenVerbrauch
Wasser/
Energie/
Rohstoffe
- Substanzerhaltung
- Personelle u.
soziale Kriterien
- Kostenaufteilung
- Kostenanalyse
- Investionen
- Energiekosten
- Personal
Qualität
- Ressourcenaus- - Qualität der
lastung
Dienstleistung
- Anlagenausund des Trinklastung
wassers
- Zentrale Über- Anlagenüberwachung
wachung und
- Qualität des
Dokumentation
Trinkwassers
- Rohrnetzver- Zuverlässigkeit luste und
der
Schäden
Versorgung
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Energiemanagement nach DIN ISO 50001
Kontinuierlicher
Verbesserungsprozess
(- PDCA-Zyklus)
Energiepolitik
Existenz des Technischen
Sicherheitsmanagements
von Vorteil
Planen P
Planung
Management
Review P
Internes
Audit
Externes Audit
- offizieller Nachweis
C
- Zertifikat
- regelmäßige Überprüfung
Einführen u.
betreiben DA
Überwachen
C
und Messen
C
Korrektur- u.
Vorbeugemaßnahmen
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Inhalt
1.
2.
3.
4.
Strukturelle Rahmenbedingungen
Energiemanagement und Benchmarking
Kennzahlen: Basis für Verbesserungen
Zusammenfassung und Ausblick
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DVGW-Wasserinformationen Nr. 77
Juli 2010
Handlungsempfehlungen zu
Energieeinsparung /
Energieeffizienz
Systematische Erfassung der
Energieverbräuche
Katalog der Beurteilungskriterien
Energiekennzahlen zu den
Hauptprozessen
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7
Anlagenstruktur zur Energieanalyse
Wasserwerk
Wasserverteilung
Wasseraufbereitung
Trinkwasserspeicherung
Wassergewinnung
Reinwasserspeicherung
Reinwasserförderung
Druckerhöhung
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Beispiel: Energetische Betrachtung im
„Bilanzkreis Bodensee-Wasserversorgung“
Konvention:
•
Spezifischer Energieaufwand
[kWh/m³] gilt für das Gesamtsystem (auch für jede Übergabestelle)
•
Technische Optimierungen
können nur gemäß den jeweiligen
spezifischen örtlichen Bedingungen umgesetzt werden.
•
Effizienzsteigerungen kommen
allen Verbandsmitgliedern zugute
(Energieaufwand, Kosten).
16
8
Kennzahlen im Energiemanagement
Spezifischer Energieeinsatz:
Energie pro abgegebene Trinkwassermenge
[kWh/m³]
Spezifische Energie(rück)gewinnung
Energieerzeugung pro abgegebene Trinkwassermenge
[kWh/m³]
Energieinhalt des bezogenen Trinkwassers
Energie pro bezogener Trinkwassermenge
[kWh/m³]
Spezifische Energiekosten
Kosten der Energiebeschaffung pro Energieeinheit
[€/kWh]
Spezifische Einspeisevergütung
Erlös der Energieerzeugung pro Energieeinheit
[€/kWh]
In Anlehnung Dipl.-Ing. J. Clauß, EnBW Stuttgart, 27.10.2011
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Kennzahlen im Energiemanagement
Weitergehende Anforderungen
a) Erfassung und Analyse aller eingesetzten Energieträger
- Standortabgrenzung
- Energieströme (Strom, Gas, Wärme, Kälte)
- Absolute und relative Einsatzmengen (kWh, %)
- Absolute und relative Kosten je Energieträger (€, %)
- Dokumentation der Messsysteme und Kalibrierung
b) Erfassung und Analyse aller energieverbrauchenden Anlagen und
Geräte
c) Bewertung der Einsparpotentiale
- Bewertung nach kWh, CO2-Reduktion und Kosten
- Positive Bewertung wenn Amortisationszeit < techn. Nutzungsdauer
- Abweichung dann, wenn technischer Zusatznutzen
18
9
Benchmark und Messlatte
- Spez. Energieverbräuche in der Wasserversorgung 1)
Spezifischer Energieverbrauch kWh/m³
Strukturelle Rahmenbedingungen beachten!
1)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
Wasserversorgung
Wasserwerke
Wasserverteilung
gesamt (422 WVU)
(27 WVU)
(35 WVU)
90 P 2)
0,96
75 P
0,74
50 P
0,58
25 P
0,62
0,58
0,52
0,44
0,28
0,2
10 P
0,27
0,21
0,14
0,03
0,20
0,12
0,18
0,0
M. Plath, K. Wichmann, EWP 1/2011, DVGW- Forschungsvorhaben
2)
Perzentilwerte
19
Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung
- anzutreffend Wirkungsgrade von Pumpen
Wirkungsgrad η
(Hydraulische Arbeit / Energieverbrauch)
1,0
0,9
0,87
0,82
0,8
0,74
0,72
0,7
90 P *)
0,64
75 P
0,56
Median
0,48
25 P
0,38
0,6
0,5
0,4
0,63
0,57
0,52
Rohwasserpumpen
BWV
0,3
0,2
0,1
0,0
0,23
DVGW-Forschungsprojekt
„Energieeffizienz in der Wasserversorgung“
2010
10 P
Brunnenpumpen
Reinwasserpumpen
*) Perzentilwert
20
10
Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung
- Grundwasserfassung 5 der LW
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Betriebspunkt: (Tauchpumpe)
Q
= 0,200 [ m³/s ]
h
= 47,3
[ mWS ]
η
= 0,60
[1]
P
= 155
[ kW ]
Aspez
= 0,215 [ kWh/m³ ]
A
= 880.770 [ kWh/a ]
21
Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung
- Grundwasserfassung 5 der LW
Zweckverband
Landeswasserversorgung
Betriebspunkt: (Inline-Pumpe)
Q
= 0,200 [ m³/s ]
h
= 47,3
[ mWS ]
η
= 0,85
[1]
P
= 110
[ kW ]
Aspez
= 0,153 [ kWh/m³ ]
A
= 646.147 [ kWh/a ]
22
11
Betrieb, Instandhaltung, Erneuerung
Verbesserungen und Potenziale, weitere Beispiele
Bereich
Maßnahme
Gewinnung
Reinigung
Entnahmetürme;
Reduktion von
Widerständen
Einsparung p.a.
211.725 kWh/a
54,6 t CO2/a
Einsparung Stromkosten
Gewinnung
Optimierung
Kühlwasserführung
Seepumpwerk
20.440 kWh/a
5,3 t CO2/a
Einsparung Stromkosten
Gebäude
Wärmedämmung im Zuge
Erneuerung Dachhaut
Lagerhalle
500 l Heizöl, 5000 kWh,
1,33 t CO2,
Einsparung Heizöl
Allgemeines
Erlaubnis nichtöffentlicher Wege zur
betrieblichen Nutzung
20.000 km /a
16.000 kWh/a , 4,2 t CO2/a
Einspar. Treibstoffkosten
23
Zusätzliche Potenziale
Energierückgewinnung, weiterer Ausbau
Umfrage Umweltministerium Baden-Württemberg
genutztes Potential in BaWü 40 GWh/a
Zusätzliches Potential ca. 5 GWh/a (2 MW Ausbauleistung)
Investitionskosten (grob)
• 5 – 10 kW:
> 5.000 €/kW
• 10 – 25 kW:
∼ 3.000 €/kW
• > 25 kW:
1.500 – 3.000 €/kW
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Inhalt
1.
2.
3.
4.
Strukturelle Rahmenbedingungen
Energiemanagement und Benchmarking
Kennzahlen: Basis für Verbesserungen
Zusammenfassung und Ausblick
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Zusammenfassung und Ausblick
Energieeffizienz in der Trinkwasserversorgung und in der
Abwasserentsorgung hat wichtige Bedeutung erlangt (Energiewandel,
Klimaschutz, Energiekosten, gesetzliche Regelungen)
Benchmarking und Energiemanagement
fördern einen kontinuierlicher Verbesserungsprozess
sind Voraussetzung für einen wirtschaftlichen und energieeffizienten
Betrieb der Wasserversorgung
Kennzahlenvergleich BW muss kontinuierlich angepasst werden
DVGW-Landesgruppe Baden-Württemberg
Fachtagung am 19.06.2012 in Tübingen:
„Energieeffizienz in der Wasserversorgung - Kostenreduktion und CO2Einsparung durch Steigerung der Energieeffizienz"
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