Kanton St. Gallen, Amt für Umwelt und Energie ARA-Pumpen und Energieoptimierung, Übersicht Förderprogramme ARA Klärmeistertagung 2. Juni 2015 Inhaltsverzeichnis • • • • • • • • • • • • • Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Meine Person, Büro Verein InfraWatt Stromverbrauch Abwasserpumpen Grundlagen meines Vortrages Kaufentscheid für eine Pumpe Lyfe-Cycle Kosten einer Pumpe Pumpen und Laufradtypen Pumpenwirkungsgrade Verstopfungen und Defekte Erfahrungen aus Untersuchungen Beispiel Red. Reibungsverluste und ZASE ARA Emmenspitz Faustformel für Pumpenleistungs-Ermittlung Fördermoderprogramme auf ARA Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 2 1 Meine Person, Büro Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Meine Person, Büro Seite 3 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Ryser Ingenieure AG • Gründungsjahr 1912 • Unabhängige Gesellschaft beratender Ingenieure • Reine Mitarbeiter-Aktiengesellschaft • Projektierung und Bauleitung von bisher weit über tausend Wasserversorgungen, Kanalisationen und Abwasserreinigungs-anlagen für mehr als 200 Bauherren, Gemeinden und Industrien Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 4 2 Meine Person, Büro Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie 34 Mitarbeitende, davon 15 IngenieurInnen Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Verein InfraWatt Seite 5 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Der Verein InfraWatt – Partner von EnergieSchweiz/Bund InfraWatt – Dachverband der Infrastrukturanlagen: - Abwasser (VSA) Abfall (VBSA) Abwärme (VFS) Trinkwasser (SVGW) Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 6 3 Verein InfraWatt Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Ziele des Vereins: • Förderung Energienutzung (Abwasser, Abfall, Abwärme und Trinkwasser) • Auslösung und Umsetzung von konkreten Projekten im In- und Ausland Konkrete Zielvorgaben (zusätzlich bis 2030 in CH): • 20% der Gebäude mit Abwärme/erneuerbaren Energien abdecken • zusätzlich 1‘000 Mio. kWh/a erneuerbaren Strom Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Stromverbrauch Pumpen Seite 7 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie ARA CH: • 400 Mio. kWh/a • Pumpen auf ARA 80 Mio. kWh/a • Pumpen im Kanal 50 Mio. kWh/a Anteil der Kläranlagen am Stromverbrauch der kommunalen Gebäude und Anlagen in der Schweiz. [ENERGIE EXTRA 2003] aus Leitfaden «Energie in ARA» VSA und BFE • Total Pumpen ca. 130 Mio. kWh/a Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 8 4 Grundlage meines Vortrages Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Inhaltsverzeichnis: • Sonderbauwerke in der Siedlungsentwässerung • Energieeffizienz durch vorausschauende Planung • Energieeffizienz im Betrieb • Betriebssicherheit Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Grundlage meines Vortrages Seite 9 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Inhaltsverzeichnis Kapitel 2 Siedlungsentwässerung: pumpen und heben Strategien zur Energieoptimierung • Energiebedarf senken • Einsatz effizienter Anlagen und Systeme • Förderanlagen richtig konzipieren • Anlagen optimal warten und betreiben • Hilfsenergieverbrauch minimieren Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 10 5 Kaufentscheid für eine Pumpe • • • Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Wieviel Geld habe ich zur Verfügung? Fördert sie in etwa die gleiche Menge auf die gleiche Höhe wie die bisherige Pumpe? Wann wird sie geliefert? Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 11 Kanton St. Gallen Life-Cycle Kosten einer Pumpe Amt für Umwelt und Energie Optimierungspotential! Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 12 6 Kanton St. Gallen Pumpen- und Laufradtypen Amt für Umwelt und Energie Archimedes-Schnecke - Wartungsarm, robust - Schonende Förderung Offenes Laufrad (Schraubenrad oder Kanalrad) Freistromlaufrad (Vortexlaufrad oder Wirbelrad) - Grosser Durchgang - geringes Verstopfungsrisiko - Guter Wirkungsgrad Tiefer Energieverbrauch Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Kanton St. Gallen Pumpenwirkungsgrade Pumpenart Fördermedium Schneckentrogpumpen Rohabwasser Schneckentrogpumpen Rücklaufschlamm, interner Kreislauf Kreiselpumpe m. Freistromrad (Wirbelrad) Amt für Umwelt und Energie 50 63 60 spez. spez. Quelle Strom-verb. Strom-verb. min max (Wh/m3*m) (Wh/m3*m) 60 4.5 5.4 DWA 72 HB 70 3.9 4.7 DWA Rohabwasser 63 45 72 55 4.9 HB 6.0 DWA Kreiselpumpe m. Einkanalrad Rohabwasser 27 50 63 60 4.7 HB 5.4 DWA Kreiselpumpe m. Mehrkanalrad Rücklaufschlamm, interner Kreislauf 54 65 72 75 3.6 HB 4.2 DWA 58.5 58.5 73.8 73.8 65 75 3.6 4.2 DWA 58.5 65 63 73.8 80 81 3.4 HB 4.2 DWA HB 50 60 4.2 5.4 DWA Kreiselpumpe m. offenem Kanalrad (N-Laufrad) Kreiselpumpe m. Schraubenzentrifugalrad (Spiralrad) Kreiselpumpe m. Axialrad (Propellerpumpe) Rücklaufschlamm, interner Kreislauf Exzenterschneckenpumpe Schlämme interner Kreislauf Seite 13 Wirkungsgrad ?ges min Wirkungsgrad ?ges max HB HB 63 72 Quellen: DWA - Leitfaden Senkung des Stromverbrauchs auf Kläranlagen, HB - Handbuch Energie in ARA HB Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 14 7 Pumpenwirkungsgrade Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Pumpenvergleich mit unterschiedlichen Laufradformen Bei der Evaluation einer Pumpe lohnt es sich, verschiedene Pumpentypen hinsichtlich des bestmöglichen Wirkungsgrades miteinander zu vergleichen. ACHTUNG: Der Wirkungsgrad alleine garantiert keine optimalen Betriebskosten. Die einwandfreie Funktion der Pumpe (Verstopfungen, Defekte) ist mindestens so stark zu berücksichtigen, da ansonsten der Anteil Wartungskosten derart massiv erhöht wird, dass alle Energiekosten-einsparungen für die aufwändige Wartung investiert werden. Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Verstopfungen und Defekte Seite 15 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 16 8 Verstopfungen und Defekte Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Verstopfungen und Defekte Seite 17 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie • • • • • • • • Definition der Förderaufgabe Bestimmen des Lastgangs Festlegen einer Förderstrategie Auswahl des Fördersystems (Pumpen, Motoren, Antriebe) Dimensionierung der Förderanlage Festlegen des MSR-Konzeptes Funktions- und Steuerungsbeschrieb Bauliche Umsetzung der Förderaufgabe Quelle: Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft Aachen (FiW) Entwicklung von Sparmassnahmen, Optimierungsmöglichkeiten oder neuen energiesparenden Techniken bzw. Konzeptionen der bzw. in der Kanalisation Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 18 9 Erfahrungen aus Untersuchungen Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie • Besuch eines Pumpwerkes in der CH (1 Druckleitung) • 1. von 3 Pumpen lief bei Trockenwetter an • Nach 1 Minute schaltete sich Pumpe 2 dazu • Nach einer weiteren Minute schalteten sich die beiden Pumpen gestaffelt wieder aus • Frage: sinnvoller Betrieb? Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme ZASE ARA Emmenspitz Seite 19 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Ausgangslage: PW Gaswerk / Stufenpumpwerk, erbaut 1976 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 20 10 ZASE ARA Emmenspitz Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Elektrische Steuerung & Einrichtungen mehr oder weniger im Originalzustand Nur Stufenschaltung der Schnecken Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme ZASE ARA Emmenspitz Seite 21 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Trockenwetterschnecke 1 1993 ersetzt die anderen Schnecken noch im Originalzustand Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 22 11 Kanton St. Gallen ZASE ARA Emmenspitz Amt für Umwelt und Energie Ø-Jahresbetriebsstunden: Trockenwetter: - Schnecke 1 - Schnecke 2 - Schnecke 3 = = = 7’824 Std 1’633 Std 790 Std Regenwetter: - Schnecke 5 - Schnecke 6 = = 25 Std 85 Std Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme ZASE ARA Emmenspitz Seite 23 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 24 12 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie gewählte Variante ZASE ARA Emmenspitz Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme ZASE ARA Emmenspitz Resultate: • Energieverbrauch alt: • Energieverbrauch neu: Einsparung: • Energiekosten alt: • Energiekosten neu: Einsparung: Seite 25 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie 250‘000 kWh/a 160‘000 kWh/a 90‘000 kWh/a 77‘000 CHF/a 55‘000 CHF/a 22‘000 CHF/a Payback < 2 Jahre Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 26 13 Faustformel für Pumpenleistungs-Ermittlung • Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Gesamtleistungsbedarf P1 [kW] Q [l/s] ● hmano [m] P1 [kW] = Pumpe + Motor [%] ● 102 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Übersicht Förderprogramme Seite 27 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 28 14 Förderprogramme ARA Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Übersicht: • Kostendeckende Einspeisevergütung KEV (Förderung erneuerbarer Energieproduktion) • Energieeffiziente ARA (Förderung von Effizienzmassnahmen) • KliK (Förderung Reduktion Treibhausgase) – Direkte Eingaben über Klik – Mitmachen am Programm über Intermediär InfraWatt • Abwasserwärmenutzung? • Kanton St. Gallen? Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme KEV Seite 29 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Deutlicher Anstieg per 1.1.2015 von 0.6 auf 1.1 Rappen/kWh Es hat mehr Geld für die erneuerbare Energieproduktion Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 30 15 KEV Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie gesetzlich maximaler Zuschlag, welcher durch die Änderung des Energiegesetzes (EnG) per 1.1.2014 von bisher 0.9 Rp./kWh auf neu 1.4 Rp./kWh angehoben wurde (maximal 2.3 Rp./kWh möglich)! Jährlich verfügbare KEV-Gelder nach Abzug aller weiteren Kosten 547.3 Mio. CHF Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme KEV Seite 31 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie • Jährlich verfügbare KEV nach Abzug aller weiteren Kosten: 547.3 Mio. CHF • Vergütungen aus Fonds an realisierte Anlagen: - 364.7 Mio. CHF • Vergütungen aus Fonds an Anlagen mit pos. Bescheid (noch nicht realisiert): - 592.4 Mio. CHF • Total: - 409.8 Mio. CHF Die KEV ist somit momentan um 409.8 Mio. CHF überbucht. Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 32 16 KEV Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Quelle: Energieverordnung EnV vom 1.6.2015 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme KEV Seite 33 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Quelle: Energieverordnung EnV vom 1.6.2015 Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 34 17 KEV Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Quelle: Energieverordnung EnV vom 1.6.2015 • KEV Entschädigung von Rp./kWh über Zeitraum x wird zu Gunsten einer Einmalentschädigung analog PV-Anlagen weichen • Vorgaben Oberzolldirektion betr. Co-Substrate (Positivliste) berücksichtigen! Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Energieeffiziente ARA Seite 35 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 36 18 Energieeffiziente ARA Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Energieeffiziente ARA Seite 37 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 38 19 Energieeffiziente ARA Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Knackpunkte: • Nur Stromeinsparung wird gefördert • Massnahmen müssen umgesetzt werden (Geld fliesst nur dann!) • Bei Grossverbrauchermodell keine Förderung, ausser Payback > 8 Jahre • Nicht vor dem 1.9.2014 realisiert • Einsparungen unter 5’000 kWh werden nicht gefördert • «Topf» ist vorerst auf ca. 1 Mio. CHF limitiert Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Energieeffiziente ARA Seite 39 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 40 20 Energieeffiziente ARA Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Energieeffiziente ARA Seite 41 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Einsparung für ara region bern ag: ca. 550’000 kWh Förderbeitrag für ara region bern ag: ca. 120’000.- CHF Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 42 21 Klik Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie In Zahlen ausgedrückt: • Pflicht zur Reduktion von ca. 6,5 Mio. t CO2 bis 2020 • Ca. 1 Milliarde CHF bis 2020 zur Verfügung • Monatliche Akontozahlungen der Mineralölgesellschaften pro Tonne zu kompensierendem CO2 • Entspricht ca. 1 bis 2 Rappen pro Liter Treibstoff. Der Gesetzgeber hat eine Obergrenze von durchschnittlich 5 Rappen pro Liter Treibstoff festgesetzt • Die Stiftung KliK finanziert ausschliesslich beim Bundesamt für Umwelt BAFU registrierte Projekte Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Klik Seite 43 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Förderung von Klik: • (Einzel-) Projekte und Programme • Direkte Akquisition oder über Intermediäre • InfraWatt im Bereich Infrastrukturanlagen und somit Kläranlagen als Intermediär anerkannt • Programme mit geringeren (formalen) Anforderungen in Erarbeitung (vereinfachtes Bewilligungsverfahren) • Abwärmenutzung aus Trink- und Abwasser resp. Fern/Nahwärme (Kenngrösse kW pro Laufmeter Fernwärmeleitung) InfraWatt, Durena und Neosys • Methanschlupfminderung (gefasst und zerstört) South Pole Carbon Frühestens ab Herbst/Winter 2014 aktiv! Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 44 22 Klik Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Anforderungen an die Förderung: • KliK unterstützt nur Projekte, die vollumfänglich den Vorschriften des CO2-Gesetzes entsprechen • Einzelprojekte > 1’000 Tonnen CO2-Äquivalent bis 2020 Eigene Kenngrösse: Projekte > 300 t CO2/a • je kleiner die CO2-Einsparung im Projekt, desto früher muss dieses realisiert werden! (Errechnet aus Einzelprojekt > 1’000 t CO2 bis 2020) • Additional gemäss Vorgaben BAFU (Bescheinigung) Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Klik Seite 45 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 46 23 Kanton St. Gallen Amt für Umwelt und Energie Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? [email protected] Klärmeistertagung 2.6.2015: ARA Pumpen, Energie und Förderprogramme Seite 47 24
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