Fakultät Bauingenieurwesen

Energiemanagement in der Wasserversorgung

Reinwasserpumpe im Wasserwerk Sdier & Darstellung eines der 2 Typen von Turbinenstandorten

Veranlassung

Für einen Erfolg der Energiewende in Deutschland sind umfangreiche Energieeffizienzsteigerungen notwendig, auch in der Wasserversorgung. Seit der Überführung der Energieeffizienz-Richtlinie in die deutsche nationale Gesetzgebung Ende 2015 sind durch das neue Energiedienstleistungsgesetz (EDL-G) viele Wasserversorgungsunternehmen (WVU) dazu rechtlich verpflichtet, ein Energiemanagementsystem nach ISO 50001 oder wiederkehrende Energieaudits nach DIN 16247-1 im Turnus von 4 Jahren einzuführen. Wer noch nicht verpflichtet ist, rechnet sicherheitshalber damit in den nächsten Jahren. Viele WVU haben dieser Pflicht erst einmal formal entsprochen. Nun besteht aber ein großer Bedarf, eine kontinuierliche energetische Verbesserung herbeizuführen und nachzuweisen.

Förderung auf Bundes- und Landesebene

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts "Energieeffizienz in der Wasserversorgung" (ENWAS, Förderkennzeichen 03FH018I3) (2013-2017) wurden viele praktische Erfahrungen gewonnen. Daraus ging hervor, dass insbesondere kleine und mittlere WVU Bedarf haben, Energiemaßnahmen initial bewerten zu können. So können sowohl unwirtschaftliche Maßnahmen als auch verborgene Potentiale frühzeitig erkannt werden, bevor die Umsetzung von Maßnahmen in Auftrag gegeben werden. Im Rahmen des ENWAS-Projekts wurde ein Bündel an Excel-Tools (die sogenannte "Toolbox") entwickelt, welche konkrete Ansätze zur Lösung spezifischer Probleme anbietet. Diese werden durch die HTW Dresden für die Bewertung von Energiemaßnahmen verwendet, stehen aber gleichzeitig kostenlos zur Verfügung zur Verwendung durch interessierte WVU und Büros. Um darauf aufzubauen, läuft seit 2018 bis Ende 2020 das Ergänzungsprojekt "Energiemanagement-Toolbox für kleine und mittlere Zweckverbände der Wasserwirtschaft in Sachsen", gefördert durch das Sächsische Ministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK). Dadurch soll die bestehende Toolbox verbessert und erweitert werden.

Energiemanagement-Toolbox

Folgende 6 Tools stehen kostenfrei zur Verfügung

Energiemanagement-Toolbox

Die Tools können über die folgenden Download-Links hinter dem Namen des jeweiligen Tools bezogen werden. Sollte es Schwierigkeiten geben, kann auch per Email angefragt werden. 

(1) Energiemaßnahmenübersicht und -bewerter

  • unterstützt eine schnelle, subjektive Priorisierung von Energiemaßnahmen für und durch WVU, z.B: im Gespräch mit einem Berater
  • berücksichtigt dadurch Entscheidungsfaktoren wie menschliche Hemmschwellen und Gepflogenheiten
  • fokussiert die Aufmerksamkeit auf jene Maßnahmen, die mit größter Wahrscheinlichkeit umgesetzt werden, auch wenn andere Maßnahmen technisch oder wirtschaftlich vielversprechender erscheinen

(2) Kleinturbinen-Selektor

  • Grobanalyse zur Berechnung der zu erwartenden hydraulischen und elektrischen Leistung mit begrenzten Informationen zu den Standorten
  • Feinanalyse zur Ermittlung der optimalen Turbinenparameter anhand von aktuellen Einzelwerten (z.B. Druck, Durchfluss) und historischen Zeitreihen (z.B. von Abgabedurchfluss)
  • Spezialisiert auf Standorte mit Speicherbehältern zum Ausgleich unterschiedlicher Zu- und Abflüsse
  • Vorschläge zu Turbinenherstellern, bei denen der Nutzer Angebote erfragen kann, sowie Hinweise dazu, was bei Anfragen zu beachten ist
  • Grobe Kostenschätzung mit notwendigen Positionen sowie konservativ geschätzte Amortisationszeit
  • Fallbeispiel

(3) Brunnengalerie-Betriebsoptimierer

  • setzt voraus, dass Brunnen in unterschiedlichen Kombinationen betrieben werden können, z.B. 15 Brunnen in 5er Kombinationen
  • historisch-statistische Analyse mit minimalen Informationen über den hydrau­lischen Zustand
  • bewertet Brunnenkombinationen nach ihrem spezifischen Energiebedarf, um energetisch *günstige" Kombinationen zu identifizieren und bevorzugt betreiben zu können
  • Energieeinsparung durch Verschiebung der Betriebsstundenverteilung, ohne bauliche Maßnahmen
  • Fallbeispiel

(4) Pumpenkennlinien-Drehzahl-Umwandler

  • ermöglicht die Umwandlung einer vom Nutzer vorgegebenen Kennlinie von der Nenndrehzahl (z.B. bei typischer 50 Hz-Stromversorgung) in beliebig andere wählbare Drehzahlen
  • basiert auf den Affinitätsgesetzen, die für viele (aber nicht alle) Kreiselpumpen annähernd gelten
  • erlaubt eine Auswertung (z.B. Vergleich von gemessenen bzw. herstellergelieferten Kennlinien) von untersuchten frequenzgeregelten Pumpen, die nicht bei 50 Hz und deshalb nicht bei ihrer Nenndrehzahl betrieben werden
  • ist im Zusammenhang mit dem geplanten Tool „Pumpenanlagen-Bewerter“ zu sehen

(5) Delta-Event-Zeitreihen-Entfitzer/Zeitrichter

  • wandelt Messdatenzeitreihen mit willkürlichem Zeitraster (z. B. nach dem Delta-Event-Messverfahren) in Zeitreihen mit einem konstanten, wählbaren Intervall, z. B. 15-Min, zur besseren Datenverarbeitung
  • Fallbeispiel

(6) (Beta-Version) Pumpenbewerter & -optimierer

  • Berechnung des Wirkungsgrades und Priorisierung von Pumpen zur weiteren Untersuchung
  • Energetischer Ist-Soll-Vergleich einer Pumpe über den Verlauf der Pumpenkennlinie
  • Ermittlung von Einsparpotentialen durch Ersatz oder Optimierung, mit wirtschaftlicher Bewertung

Literatur

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Aktualisiert von J. Ebermann