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Einsparungspotentiale, Betriebsoptimierung auf
Abwasserreinigungsanlagen anhand von Beispielen
Stefan Lindtner
Ingenieurbüro kaltesklareswasser
Erfahrungsaustausch für Führungskräfte der
kommunalen Abwasserwirtschaft
Seite 1
Dr. Stefan Lindtner | Umwelttechnik, Entwicklung und Beratung
Was ist eine Einsparung?
Euro/a
Betriebskosten (absolut)
1.400.000
1.200.000
1.000.000
800.000
600.000
400.000
200.000
0
EW-CSB110
136.439
2003
EW-CSB110
147.331
2004
EW-CSB110
161.241
EW-CSB110
162.114
2005
2006
spez. Betriebskosten [Euro/EW-CSB110/a]
10,00
8,49
7,91
7,96
8,15
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
2003
Dr. Stefan Lindtner | Umwelttechnik, Entwicklung und Beratung
2004
2005
2006
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Kostenarten und deren Verteilung
VARIABLE KOSTEN ~ 40 %
von der Belastung abhängig
Energie 17%
Material
Material 11%
Energie
Reststoffe
Reststoffe 13%
Personal 42%
Personal
Sonstige
7%
Sonstige
Leistungen
Dritter
10%
Leistungen
Dritter
FIXKOSTEN ~ 60 %
von der Belastung unabhängig
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Berechnung von Einsparungen
 Berechnung eines theoretisch erwarteten Wertes in den
Folgejahren und Differenzbildung zum tatsächlichen
Absolutbetrag
 Berechnung des theoretisch erwartenden Wertes wobei
 Variable Betriebskosten proportional der
Kläranlagenbelastung extrapoliert wurden
 Fixe Kostenarten auch in den Folgejahren in gleicher Höhe
angenommen wurden (keine Kostenänderung bei Änderung
der Belastung)
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Berechnung der Einsparung bei fixen
Betriebskosten
Euro/a
Einsparung
600.000
Verteuerung
500.000
400.000
Personalkosten theoretisch
300.000
Personalkosten
tatsächlicher Wert indexiert
200.000
100.000
0
Euro/a
80.000
70.000
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0
Leistungen Dritter theoretisch
Leistungen Dritter
tatsächlicher Wert indexiert
Sonstige Kosten theoretisch
2003
2004
2005
2006
Sonstige Kosten
Tatsächlicher Wert indexiert
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Berechnung der Einsparung bei
variablen Betriebskosten
EW-CSB110
200.000
150.000
100.000
Einsparung
50.000
Verteuerung
Euro/a
600.000
Material- u. Stoffkosten
theoretisch
500.000
Material- u. Stoffkosten
tatsächlicher Wert indexiert
400.000
300.000
Energiekosten theoretisch
200.000
Energiekosten
tatsächlicher Wert indexiert
100.000
Reststoffkosten theoretisch
0
2003
2004
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2005
2006
Reststoffkosten
tatsächlicher Wert indexiert
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Gesamtes theoretisch ermitteltes
Einsparpotenzial
 Berechnet für 13 Anlagen zwischen 30.000 und
1 Mio. EW-Ausbau welche ≥ 3 Jahre beim Benchmarking
teilgenommen hatten
 Summe der Einsparung von 13 Anlagen in den Jahren
2003 bis 2006 ca. 3,4 Mio. Euro
 Durchschnittlich sind dies 85.000 Euro/Anlage/Jahr
bzw. 0,8 Euro/EW-CSB110/a
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Einsparungspotenziale in der Praxis
 Reststoffentsorgung
 Auswirkung geänderter Entsorgungskosten
 Material- und Stoffkosten
 Einsparung durch Preisverhandlung Energiekosten
 Energieverbrauch/-erzeugung und -einsparungspotential
 Energieeinsparung bei bereits sehr niedrigem Energieverbrauch
 Energieeinsparung aufgrund höherem Zulaufpumpenwirkungsgrad
 Energiekostensenkung durch Anschaffung eines BHKWs
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Entsorgungskostenanteil und
Kosten je Art der Entsorgung
Entsorger
Landwirtschaft nass
Landwirtschaft
Kompostierung
Landschaftsbau
Deponie
Verbrennung
Alle
Anzahl
Median der
Kosten
17
2
14
15
2
2
51 Euro/t
49 Euro/t
33 Euro/t
61 Euro/t
24 Euro/t
72 Euro/t
9
61
62 Euro/t
51 Euro/t
Material& Stoffkosten 11%
Energie 17%
Personal 42%
Reststoffe 13%
Sonstige 6%
Leistungen Dritter 10%
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Praxisbeispiel 1: Änderung des
Klärschlamm-Entsorgungsweges
Material- u. Stoffkosten
500.000
theoretisch
450.000
Material- u. Stoffkosten
400.000
350.000
300.000
Energiekosten theoretisch
250.000
200.000
Energiekosten
150.000
100.000
Reststoffkosten theoretisch
50.000
0
2003
2004
2005
2006
Reststoffkosten
jährliche Kostenreduktion von rund 300.000 Euro
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Material- und Stoffkosten
und anteilige Fällmittelkosten
Kondi.-Mittel, Chemikalien,
andere Material & Stoffkosten 7%
Energie 17%
Material& Stoffkosten 11%
davon 4,5 % Konditionierungsmittel für MÜSE
und Schlammentwässerung und 2,5 % für Hilfsprozess I
Fällmittel 4%
Personal 42%
Reststoffe 13%
Sonstige 7%
Leistungen Dritter 10%
Alle
<10.000 EW-Ausbau
10.000-20.000 EW-Ausbau
20.000-100.000 EW-Ausbau
>100.000 EW-Ausbau
Fällmittel Material- und Anteil Fällmittelkosten
kosten
Stoffkosten
an Mat.&Stoffkosten
Euro/EW-CSB110
0,67
2,08
35%
0,64
2,98
40%
0,80
2,23
33%
0,74
2,08
36%
0,54
1,81
28%
Anzahl
80
9
9
44
18
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Praxisbeispiel 2:
Fällmittelkostenverhandlungen
 Im Extremfall betrugen bei einer Anlage die Material- und Stoffkosten 26 % der
Betriebskosten (Fällmittelkosten betrugen 14 % der Gesamtbetriebskosten.
 Aufgrund der Ergebnisse des Benchmark-Vergleiches wurde ein etwas anderes
Produkt zu deutlich niedrigeren Preisen ausverhandelt
 Fällmittelkosten nunmehr 5 % der Betriebskosten
Sonstige
Kosten
10%
Reststoffkosten
15%
10%
5%
16%
Fällmittel
14%
Energiekosten
12%
Leistungen
Dritter
3%
9%
Chemikalien,
Kondi.-Mittel
12%
13%
Personalkosten
34%
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42%
5%
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Reduktion der Fällmittelkosten
Material- u. Stoffkosten
theoretisch
160.000
140.000
Material- u. Stoffkosten
120.000
100.000
Energiekosten theoretisch
80.000
Energiekosten
60.000
40.000
Reststoffkosten theoretisch
20.000
0
2003
2004
2005
2006
Reststoffkosten
 Aufgrund von Fällmittelumstellung und Preisverhandlungen
Kostenreduktion von rund 38.000 Euro im zweiten
und rund 100.000 Euro im dritten Teilnahmejahr
verglichen zur theoretischen Kostenentwicklung
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Energiekostenanteil
und Einflussfaktoren
Energieverbrauch
Bezugspreis je kWh
Eigenstromabdeckung
Material& Stoffkosten 11%
Energie 17%
Reststoffe 13%
Personal 42%
Sonstige 7%
Leistungen Dritter 10%
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Spez. Energieverbrauch
österreichischer Kläranlagen
[kWh/EW/a]
60,0
spez. Energieverbrauch ARAs mit Faulung
spez. Energieverbrauch ARAs mit aerober Stabilisierung
50,0
Vertrauensbereiche
38 kWh/EW/a = 4,4 W/PE
40,0
29 kWh/EW/a = 3,3 W/PE
30,0
20,0
10,0
0,0
1
47
Datenbasis: 47 Kläranlagen der vergangenen 4 Benchmarkjahre
(Mittelwerte bei jenen Anlagen die mehrere Jahre teilgenommen hatten)
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Berechnung des energetischen
Einsparungspotentiales
 Abweichung vom Median (zumindest aber vom
Vertrauensbereich) * EW-CSB110 * Bezugspreis
 Beispiel: Anlage mit 20.000 EW-CSB110
Energieverbrauch 35 kWh/EW/a
Bezugskosten: 0,1 Euro/kWh
20.000 EW-CSB110*5 kWh/EW/a*0,1Euro/kWh
Einsparungspotential = 10.000 Euro/a
 Energieoptimierung darf niemals zu Lasten der Qualität der
Abwasserreinigung gehen
 Vor allem bei aerob stabilisierenden Anlagen darf nicht darauf
vergessen werden, dass auch die Schlammstabilisierung Ziel sein
kann
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Seite 16
Praxisbeispiel 3: Energieeffizienz
durch neues Regelungskonzept
 Notwendigkeit der Erneuerung der Gebläsestationen
 Beim Benchmarking-Forschungsprojekt und Forschungsprojekt
„Energieoptimierung von Kläranlagen“ wurde hoher Energieverbrauch
festgestellt
 Abwasserverband Amstetten nahm dies zum Anlass, nicht nur die
Gebläse zu erneuern, sondern das gesamte MSR-Konzept der
Sauerstoffzufuhr überarbeiten zu lassen.
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Seite 17
Änderungen, Investitionen
und deren Kosten
 Erneuerung von
 13 Drehkolbengebläsen (32 kW) inklusive Gebläsehaus über den
Belebungsbecken
 acht Sauerstoffsonden
 zwei BHKWs
 Verfahrenstechnische Änderungen




Außerbetriebnahme der direkt gekoppelten Gasmotoren
Außerbetriebnahme der vier Rezirkulationspumpen
Ausstattung der Stufe C mit verstopfungsfreien Belüftern und Rührwerken
Ausbaukapazität von 130.000 auf 150.000 EW-Ausbau angehoben
 Die Kosten
 der beschriebenen Maßnahmen betrugen insgesamt 1,5 Mio. Euro.
 bei 20 jährigen Lebensdauer  75.000 Euro jährliche Abschreibung
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Energieverbrauch und Zukauf in den
Jahren 1999, 2003 bis 2006
1999
6122
5286
2003
6306
4310
2004
6078
4140
2005
6348
4317
2006
7225 kWh/d
4070 kWh/d
977
2316
1715
695
0 kWh/d
1226
280
683
1103
4572 kWh/d
Energieverbrauch1)
erforderlicher Zukauf 2)
7099
4896
8622
6026
7793
5395
7043
5245
7225 kWh/d
2653 kWh/d
EW-CSB110
71.477
86.053
87.332
95.870
Energieverbrauch/EW
erforderlicher Zukauf/EW
36
25
37
26
33
23
27
20
Kläranlage
Biologie
el. Energieäquivalent
Gasmotor
BHKW
113.761
23 kWh/EW/a
9 kWh/EW/a
Reduktion um 16 kWh/EW/a
* 114.000 EW-CSB110
= 1.824.0000 kWh/a
* 0,1 Euro/kWh
~ 180.000 Euro/a
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Praxisbeispiel 4:
Verringerung des Energieverbrauches
 Verringerung des Energieverbrauches durch diverse
Einsparungsmaßnahmen trotz steigender Belastung
Energieverbrauch
[kWh/d]
EW-CSB110
spez. Energieverbrauch
[kWh/EW-CSB110/a]
2004
2005
2006
8.416
7.912
8.038
147.331
161.241
162.114
21
18
18
 Verringerung des spez. Energieverbrauches um 3 kWh/EW-CSB110/a
entspricht bei 162.114 Einwohnerwerten und 10 Cent je kWh einem
Gesamtbetrag von 48.600 Euro/Jahr.
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Seite 20
Praxisbeispiel 5: Steigerung des
Zulaufpumpenwirkungsgrades
 Abweichung des Wirkungsgrades der Zulaufpumpwerkes im Vergleich
zur Prozess-Benchmark.
 Ursache: Saugseite strömungstechnische Probleme der Zulaufpumpen.
el Arbeit PW
el Arbeit PW
Wirkungsgrad
kWh/a
kWh/m3
%
Einsparung
Einsparung
Einsparung
kWh/m3
kWh/a
€/a
2006
1.506.720
0,0398
54
2007
1.121.280
0,0369
58
2008
970.632
0,0322
67
Ziel
0,0288
75
0,0029
88.972
9.787
0,0076
229.424
25.237
0,0110
331.578
36.474
 Maßnahmen: Betonausschnitt (rund 4.000 Euro) und Erneuerung einer
von drei alten Pumpen (17.264 Euro)
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Praxisbeispiel 6:
Faulgasnutzung mittels BHKW
 Anlage mit 18.000 EW-CSB110 ohne BHKW-Faulgasnutzung und
hohem Faulgasanfall von 25 Liter/EW/d





450m³ Faulgas je Tag
Faulgas mit 33 % CO2-Gehalt  Energieinhalt = 3.000 kWh/d
El. Wirkungsgrad BHKW ~ 25%  el. Energie = 750 kWh/d
Bezugskosten von ~ 0,1 €/kWh 
Jahresersparnis ~ 30.000 Euro
 Kosten BHKW
 150.000 Investitionskosten (ohne Förderung)  bei einer Nutzungsdauer
von 10 Jahren = 15.000 Euro Jahresabschreibung
 Betriebskosten BHKW pro Jahr ~ 15.000 Euro
 Jahreskosten ~ 30.000 Euro (ohne Förderung und Finanzierungsbedarf)
Datensicherheit ist wesentliche Voraussetzung für die Schaffung einer soliden
Entscheidungsgrundlage.
Beträgt beispielsweise der Faulgasanfall aufgrund eines Messfehlers nicht 25 sondern
22 Liter/EW/d sinkt die Jahresersparnis auf 24.200 Euro
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Kontaktadresse
Ingenieurbüro kaltesklareswasser
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A-1020 Wien | Obere Augartenstr. 18A/5/1
Tel.: 01-333 90 81
Fax: 01-333 90 82
Mobil: 0664-464 06 95
E [email protected] | www.k2w.at
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