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Energiemanagement: Reduzierter Energieverbrauch optimiert Lebenszykluskosten von Abwasseraufbereitungsanlagen

04.10.2010
Betreiber von Abwasseraufbereitungsanlagen sind heute mit einer überalterten Infrastruktur, sich ständig verschärfenden Vorschriften, eskalierenden Betriebs- und Energiekosten sowie gekürzten Budgets konfrontiert. Mittel für Modernisierungen sind oft nur schwer zu beschaffen. Höhere Anforderungen müssen also zu niedrigeren Kosten erfüllt werden.

Siemens unterstützt Anlagenbetreiber dabei, durch ein besseres Energiemanagement nachhaltiger zu wirtschaften. Mit der Analyse und Modellierung der Energieflüsse, innovativen Technologien, Automatisierungstechnik und Finanzierungskonzepten kann Siemens dazu beitragen, Abwasseranlagen auf den Weg zum „Netto-Null”-Energieverbrauch zu bringen.


Diese Abwasserreinigungsanlage integriert einen vertikalen Schleifenreaktor von Siemens, eine TowBro-Klärstufe und ein Cannibal-System zur Erzielung einer hohen Ablaufqualität, eine Verringerung der zu entsorgenden Feststoffe und einer Reduzierung der Energiekosten. Foto: Siemens AG.

„Unsere Energiemanagement-Angebote reichen von der Reduzierung von Biofeststoffen über die neuesten biologischen Klärprozesse, hocheffiziente Belüftungslösungen und Regelungssysteme bis hin zur Projektfinanzierung”, sagte Lutz Kranz, weltweit verantwortlich für die Geschäftseinheit Kommunale Abwasserreinigung bei Siemens Water Technologies.

„Allerdings gibt es keine überall einsetzbare Universallösung. Daher betrachten wir das gesamte Projekt, um die Wasserqualität und den Behandlungsbedarf zu ermitteln und sprechen dann Empfehlungen für mögliche Lösungen aus, die sowohl mehrere Aufbereitungstechnologien als auch Automatisierungstechnik umfassen können. Außerdem prüfen wir, ob wir attraktive Finanzierungsmöglichkeiten anbieten können, um Projekte anzustoßen, die bei hoher Rentabilität eine Minimierung des Energiebedarfs erwarten lassen.”

Siemens untersucht zusammen mit Ingenieurbüros und dem Anlagenbetreiber, ob es im Rahmen des verfügbaren Budgets sinnvoll ist, einen bestimmten Teilbereich oder die gesamte Wasseraufbereitung zu verbessern. Wichtigstes Ziel ist es, die Lebenszykluskosten zu verringern.

Langfristig wird eine Anlage angestrebt, die dem Ideal des „Netto-Null”-Energieverbrauchs am nächsten kommt.

Um die passende technische Lösung für die Abwasseraufbereitung zu ermitteln, ist die Kenntnis des Energieverbrauchs ein wesentliches Element. Hierzu benutzen die Siemens-Ingenieure ein spezielles „Power-Calculator”-Tool, das die Trends bei den regionalen Energiekosten, das erwartete Abwasservolumen und die tageszeitlichen Durchflussmuster berücksichtigt. Auf dieser Basis werden für verschiedene Systeme aus dem Siemens-Technologieangebot Vergleichsrechnungen durchgeführt und so diejenige Lösung identifiziert, welche die größte Energiekostensenkung erwarten lässt.

Reduzierung des Energieeinsatzes

Die Abwasserbehandlung hat traditionell einen Anteil von rund 25 Prozent am gesamten kommunalen Energieeinsatz. Allein bei Betrieb und Wartung der Abwasseranlage sind die Energiekosten nach den Arbeitskosten die zweitgrößte Position. Davon entfallen auf biologische Verfahren je nach Auslegung der Anlage 55 bis 70 Prozent des Energieverbrauchs. Hierbei sind der Energieaufwand und sonstige Kosten für die Entwässerung und Entsorgung von Biofeststoffen noch nicht eingerechnet.

Siemens bietet ein Optimierungsprogramm für biologische Verfahren an, das spezifische Kostenfaktoren wie Energie, Personal oder Entsorgung untersucht. Darüber hinaus berücksichtigt es wichtige Prozesse, darunter die biologische Behandlung, die Feststoffabtrennung und -behandlung sowie die Prozessautomatisierung. Damit lassen sich die Energiekosten spürbar senken. So konnte beispielsweise in einer Aufbereitungsanlage in Kalifornien mit dem Cannibal-Interchange-Bioreaktorsystem die Biofeststofferzeugung um 70 Prozent und die Lüftungsanforderungen in der aeroben Belebtschlammstufe um mehr als 90 Prozent reduziert werden.

Der Einsatz von Regelungs- und Telemetriesystemen ist eine weitere Möglichkeit, den Anlagenbetrieb effizienter zu gestalten. Dabei fasst Siemens die Steuerung aller Prozesse in einem gemeinsamen, einfach zu bedienenden Leitsystem zusammen. Dies maximiert die Energieeffizienz der Behandlungsverfahren.

Außerdem bietet es dem Anlagenbetreiber und dem Bedienpersonal eine gemeinsame Koordinationsplattform für den Betrieb und die Steuerung der Anlage. Ein Beispiel hierfür ist das Link2Site-Flex-System, eine „Wireless-to-Web”-Lösung für die Fernüberwachung und -bedienung, die auch auf bestehende Anlagen und -komponenten aufgesetzt werden kann. Damit lassen sich Wartungs- und Servicekosten einsparen.

Für Kommunen, die eine Alternative zu traditionellen Finanzierungsmethoden benötigen, bietet Siemens Financial Services eine steuerbegünstigte Finanzierung an, bei der die Anschaffungskosten über die Lebensdauer der jeweiligen Anlagen verteilt werden. Diese Vorgehensweise berücksichtigt nicht nur die Laufzeit der bestehenden Anlagen, sondern trägt auch dazu bei, die Technik auf dem neuesten Stand zu halten.

Ebenso können die Siemens-Finanzierungslösungen dazu dienen, alternative Projektrealisierungsmodelle zu unterstützen, wie Anlagenleasing, „Design-Build”, „Design-Build-Finance” oder Verträge mit garantierter Energieeinsparung. Letztere werden bei Betreibern kommunaler Abwasseraufbereitungsanlagen vor allem in Nordamerika immer beliebter, um Anlagenverbesserungen zu finanzieren, mit denen sich Energieeinsatz, Betriebskosten und Arbeitskosten reduzieren lassen. Die Projektaufwendungen werden teilweise oder vollständig durch garantierte Einsparungen beglichen, die aus den Prozessverbesserungen in der Anlage resultieren. Dazu zählen die Reduzierung der Biofeststoffmenge, die Erzeugung und Nutzung von Methangas, die Einsparung und Wiederverwendung von Wasser, die Installation hocheffizienter Trockner, Verbesserungen des Belüftungssystems oder bei der Scada-Technik.

Innovationen für die Zukunft

„Die Zukunft des Energiemanagements hängt davon ab, dass wir in der Lage sind, die Lücke zwischen den Verbesserungen, die wir heute bereits für unsere Kunden realisieren können, und dem Erreichen eines „Netto-Null”-Energieverbrauchs zu schließen”, sagte Marc Roehl, Produktmanager für Lösungen zur Klärschlammbehandlung bei Siemens Water Technologies. „Wir wissen, dass in kommunalen Abwässern zehnmal so viel Energie steckt wie zu ihrer Behandlung benötigt wird. Aber wir nutzen bisher nur einen Bruchteil dieser Energie. Wir arbeiten daran, dies zu ändern.”

Siemens ist führend in der Erforschung und Entwicklung neuer Technologien und Prozesse, um diese Energie nutzbar zu machen. So ist beispielsweise die mechanisch optimierte Biotrocknung (MOB) – ein neu entwickeltes, derzeit in Pilotprojekten getestetes Verfahren – die Antwort auf Forderungen der Industrie nach einem vielseitigen Endprodukt. Es kann als Dünger oder Brennstoff verwendet werden und lässt sich mit einem geringeren Energieaufwand als bei thermischen Standardtrocknungsverfahren herstellen. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren auch dann die Kompostierung von Biofeststoffen, wenn Holzabfälle und andere kohlenstoffreiche Bodenverbesserer nicht in ausreichender Menge zur Verfügung stehen.

Die Forschungsarbeiten an dieser „grünen” Lösung für die Abwasseraufbereitung finden im globalen Forschungs- und Entwicklungszentrum von Siemens Water Technologies in Singapur statt. Das neue Verfahren soll nicht nur zur Energiegewinnung aus kommunalen Abwässern dienen, sondern auch die Biofeststoffmenge um 30 Prozent reduzieren. Der Energiegehalt des Abwassers wird in Form von Biogas gewonnen. Ziel ist eine von externer Energiezufuhr weitgehend unabhängige Anlage. Die geringere Feststoffmenge bedeutet niedrigere Handhabungskosten für die Betreiber sowie reduzierte Transport- und Bearbeitungskosten. Pilottests sollen im Oktober 2010 durchgeführt werden. Die kommerzielle Einführung des neuen Verfahrens ist für 2012 geplant.

Weitere Informationen über Wasseraufbereitungslösungen finden Sie unter:
http://www.siemens.com/water
Cannibal und Link2Site sind Warenzeichen von Siemens Water Technologies, Tochtergesellschaften oder verbundenen Unternehmen in bestimmten Ländern.

Der Siemens-Sektor Industry (Erlangen) ist der weltweit führende Anbieter von umweltfreundlicher Produktions-, Transport-, Gebäude- und Lichttechnik. Mit durchgängigen Automatisierungstechnologien und umfassenden Branchenlösungen steigert Siemens die Produktivität, Effizienz und Flexibilität seiner Kunden aus Industrie und Infrastruktur. Der Sektor besteht aus den sechs Divisionen Building Technologies, Drive Technologies, Industry Automation, Industry Solutions, Mobility und Osram. Mit weltweit rund 207.000 Mitarbeitern (30. September) erzielte Siemens Industry im Geschäftjahr 2009 einen Umsatz von rund 35 Mrd. Euro.

Die Siemens-Division Industry Solutions (Erlangen) ist mit den Geschäftsaktivitäten Siemens VAI Metals Technologies, Water Technologies und Industrial Technologies einer der weltweit führenden Lösungsanbieter und Dienstleister für Industrie- und Infrastrukturanlagen. Dies umfasst die Planung und Errichtung, den Betrieb und den Service für den gesamten Lebenszyklus. Eine breite Palette von Umweltlösungen unterstützt Industrieunternehmen dabei, Energie, Wasser oder Betriebsmittel effizient einzusetzen, Emissionen zu reduzieren und Umweltrichtlinien einzuhalten. Mit weltweit rund 31.000 Mitarbeitern (30. September) erzielte Siemens Industry Solutions im Geschäftsjahr 2009 einen Umsatz von 6,8 Mrd. Euro.

Stefanie Schiller | Siemens Industry
Weitere Informationen:
http://www.siemens.com/water
http://www.siemens.com/industry
http://www.siemens.de/industry-solutions

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