Leuchtturmprojekt Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) (Handlungsoptionen für ARA) Andreas Hurni GV KBKV, 27. März 2015, Belp Inhalte • Neue Herausforderungen für die Siedlungswasserwirtschaft • Energie in der Siedlungswasserwirtschaft • Strommarkt • Leuchtturmprojekt des BFE • Handlungsoptionen Wasserversorgung • Handlungsoptionen ARA Neue Herausforderungen für die Siedlungswasserwirtschaft • Energieeffizienz (Energiestrategie 2050, neue Gesetze / Normen, Grossverbrauchermodell Kantone) > Erlaubt eine Reduktion des Stromverbrauchs • Anpassungen Gewässerschutzgesetzgebung (Mikroverunreinigungen) > Zunahme des Stromverbrauchs der betroffenen ARA • Strommarktliberalisierung für Grossverbraucher / Schwankungen des Strompreises (Strombörse) > Ermöglicht Kostenoptimierung in WV und ARA • Zunahme Stromanteil aus neuen erneuerbaren Quellen (Wind, PV…) > Zunahme des Bedarfes an Systemdienstleistungen für die Stromnetzstabilisierung (Regelleistung) Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Trink- und Abwasserkraftwerke Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Energie in ARA Klärgasproduktion (Schlammbehandlung) Strom- und Wärmeproduktion mit BHKW/MGT Energieautarke ARA (Jahresbilanz) Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Abwasserwärmenutzung vor/nach ARA Energie in der Siedlungswasserwirtschaft Energieeffizienz und -optimierung • Pumpen, Motoren, Gebläse… • Softwaretools • Grob- und Feinanalysen PW/ARA • Handbücher / Leitfäden Energie in WV und ARA Strommarkt • Marktliberalisierung per 1.1.2009 Trennung Energie / Netz • Freier Marktzugang für Konsumenten > 100’000 kWh/a • Spotmarkt: Handel für den folgenden Tag, jede Stunde hat einen anderen Preis • Intradaymarkt: nach Ende Spotmarkt, Kauf und Verkauf am gleichen Tag • Systemdienstleistungen: swissgrid braucht Flexibilität um das Stromnetz zu stabilisieren (ca. +/- 800 MW) Strommarkt – Elektrizitätspreise Strombörse Swissix – Sommer 2012 Strommarkt – Systemdienstleistungen Erlöse für Tertiärregelleistung 2012 Preise in CHF/ MW – 4-Stundenblocks 60 50 40 TRL- 30 TRL+ 20 10 0 00:00 - 04:00 04:00 - 08:00 08:00 - 12:00 12:00 - 16:00 16:00 - 20:00 20:00 - 00:00 Strommarkt Vergleich aktuelle Strompreise WV mit Preisen der Strombörse Preis in EUR/MWh pro Tagesstunde 90.00 80.00 70.00 60.00 Typische mittlere Wirkenergiepreise 50.00 EEX Ganzes Jahr 2012 EEX Jan/Feb+Nov/Dez 2012 40.00 EEX Mai-Aug 2012 30.00 20.00 10.00 0.00 -1 4 9 14 19 24 Leuchtturmprojekt BFE Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) • Forschungsprojekt «Lastverschiebungspotential von Infrastrukturanlagen» von InfraWatt (BFE) 2012 • Zertifikatsarbeit «Effizienz- und Lastverschiebungspotentiale in der Wasserversorgung» (Andreas Hurni e Rafael Osswald), CAS «Effiziente Energienutzung» Institut WERZ, Zug, 2013 • Projekteingabe Leuchtturmprojekt durch InfraWatt /Ryser Ingenieure und Alpiq Herbst 2013 • Ziel: Technische Anbindung von 5 – 10 grossen WV und ARA (Lastverschiebungspotential > 5 MW) • Projektgenehmigung durch GL BFE am 18. Februar 2014 • Projektrealisierung Mai 2014 - Mai 2016 Leuchtturmprojekt BFE Bisherige Arbeiten • Startsitzung mit BFE am 12. Mai 2014 • Entwicklung Software und Business-Plan durch Alpiq • Kontaktaufnahme mit WV und ARA durch Ryser Ingenieure • Stand Projektpartner: WV Region Bern, WW Reinach, WV Regionen Lugano und Bellinzona sowie ARA Morgental, Werdhölzli und Fällanden; Kontakte mit WV Genf und Lausanne erfolgt • Finanzielle Beteiligung der Projektpartner für die Potentialanalyse • Vorbereitung für die Integration ins Stromnetz (Kontakte mit PLSAnbietern, Software…) • Erste Tests für Juni 2015 vorgesehen (WVRB und ARA Morgental) Leuchtturmprojekt Projektpartner WV und ARA WV ARA LP FP Leuchtturmprojekt BFE Wichtige Grundsätze Wasser ist das wichtigste Lebensmittel Die Trinkwasserqualität bzw. die optimale Reinigungsleistung einer ARA haben höchste Priorität und dürfen nicht gefährdet werden Versorgungs- bzw. Entsorgungssicherheit müssen jederzeit sichergestellt sein Leuchtturmprojekt BFE Beispiel WV Winterthur • Heberfassung Hornsäge, 541 m • • Grundwasserfassungen, 440 - 460 m • Reservoire Ganzenbüehl und Waldhof, 509 m bzw. 506 m • Hauptzone, 405 m - 485m • Nebenzonen, 506 m – 640 m Leuchtturmprojekt BFE Beispiel WV Winterthur Rund 10 Mio. m3 pro Jahr Natürliche Zuflüsse ca. 70% 5 relevante GWPW (Pel = 0.76 MW) Hauptzone mit zwei Reservoiren (15 000 m3) 13 Nebenzonen und Stufenpumpwerke (Pel = 0.40 MW) Reservoire Nebenzonen (14 000 m3), die ab der Hauptzone gefüllt werden • 20000 Wasserverbräuche unter der Woche • • • • • • 18000 16000 14000 NZ -Sommer m3 12000 10000 NZ - Winter 8000 HZ- Sommer 6000 HZ - Winter 4000 2000 0 Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Leuchtturmprojekt BFE Hydraulisches Modell Dient zu Bestimmung des Lastverschiebungspotentials in der WV: - 2 Versorgungszonen und der Verbindung Stündliche Werte für Wasserverbrauch und natürliche Zuflüsse Berechnung der stündlichen Reservoirstände Eingabedaten: Wasserförderung in den Pumpwerken Leuchtturmprojekt Hydraulisches Modell Zur Bestimmung des Lastverschiebungspotentials braucht es eine stündliche Bilanzierung der WV Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoption «Strompreisoptimierung» Leuchtturmprojekt BFE Strompreisoptimierung und Systemdienstleistungen Lastverschiebungspotential ca. 500 kW Leuchtturmprojekt BFE Optimierungspotential WV Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA • Lastspitzenmanagment (Reduktion der Verbrauchsspitzen) • Systemdienstleistungen mit BHKW (zukünftig evtl. auch Gebläse) – z.T. Sekundärregelmarkt (höhere Erlöse) • Energieeffizienz • Abwasserwärmenutzung (+ Nutzung Überschusswärme BHKW) Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA Vorgehen ARA • Analyse Lastgangdaten der ARA (15-Minutenwerte) über z.B. ein Jahr – Prüfung möglicher Optionen für das Brechen der Lastspitzen • Analyse der Klärgasproduktion / verfügbaren Gasometervolumens • Entwicklung eines vereinfachten Modells für Gasteil (Input Klärgasproduktion – Output Gasverbrauch BHKW in Abhängigkeit von dessen Leistung und stündlicher Füllstand) für die Festlegung des Lastverschiebungspotentials • Grob- / Feinanalyse Energieeffizienz Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA • Lastspitzenmanagment (Reduktion der Verbrauchsspitzen) Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA • Systemdienstleistungen mit BHKW – Variation der Leistung nach oben und unten (zukünftig evtl. auch Gebläse) – z.T. Sekundärregelmarkt möglich (höhere Erlöse) Leuchtturmprojekt BFE Handlungsoptionen ARA • Energieeffizienz (Leitfaden Energie in ARA - Förderprogramm ProKilowatt) Leuchtturmprojekt Regelpooling mit Infrastrukturanlagen (WV und ARA) Handlungsoptionen für ARA Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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