Energiegewinnung im Wasserverteilungsnetz durch Intelligentes Druckmanagement - EWID Prof. Dr.-Ing. F. Wolfgang Günthert M.Sc. Frank Krönlein M.Sc. Salomé Parra Universität der Bundeswehr München Institut für Wasserwesen Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik Essen, 02. Februar 2016

ERWAS-Statuskonferenz, 02./03.02.2016, Essen

Prof. Dr.-Ing. F. Wolfgang Günthert SWA

Projektidee

PaT + IDm

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Projektpartner

-

Koordination Versuche Wirtschaftlichkeit Leitfaden

- Elektronik - Automation - Telekommunikation

EWID Energiegewinnung im Wasserverteilungsnetz durch Intelligentes Druckmanagement

- Pumpenkompetenz - PaT - Hydraulik

- Intelligentes Druckmanagement - Regelungstechnik

- Betriebserfahrung - Erprobung - Bewertung

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Arbeitspakete 1. Ermittlung Grunddaten, Wirtschaftlichkeits- und Potentialbewertung 2. Netzcharakterisierung und –modellierung 3. Systementwicklung 4. Technikumserprobung 5. Verifizierung im Netz 6. Wirtschaftlichkeit und Randbedingungen 7. Potentialanalyse

8. Leitfaden und Verbreitung

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Darstellung und Bewertung der Zwischenergebnisse

Ermittlung Grunddaten, Wirtschaftlichkeits- und Potentialbewertung

• Erhebung relevanter Daten bei den beiden teilnehmenden Wasserversorgern AWAAmmersee Wasser- und Abwasserbetriebe gKU (AWA) und Wasserversorgungszweckverband Perlenbach (PER) pvor

pnach

∆pmittel

Qmittel

Qmittel

[bar]

[bar]

[bar]

[l/s]

[m3/h]

AWA

8,5

4,8

3,7

1,2

4,3

ca. 700

DN 150

PER

9,4

4,0

5,4

7,0

25,2

ca. 1.200

DN 150

• Ermittlung der theoretisch Energieausbeuten/Potential Pel = ɳges * ρ * g * ∆h * Q

versorgte Einwohner Dimensionierung

möglichen

Pel [W] AWA

≈ 300 W

PER

≈ 2.600 W 5

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Darstellung und Bewertung der Zwischenergebnisse

Potential- und Wirtschaftlichkeitsanalyse Wirtschaftlichkeit - PER

Einnahmen

Ausgaben Ausgaben für PaT + IDm

• Stromverkauf/einsparung

• Investitionskosten ca. 75.000 €

• Reduzierung realer Wasserverluste

• Laufende Kosten ca. 2.000 €/a

• Vermeidung von Rohrschäden

• Reinvestitionskosten

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Darstellung und Bewertung der Zwischenergebnisse

Potential- und Wirtschaftlichkeitsanalyse – PER Wirtschaftlichkeit (Kapitalwertmethode) / Amortisation

EEG Ökostrom Strombörse

(mit Gestehungskosten von 0,7 €/m3 bei den Wasserverlusten)

+ zusätzlicher Nutzen: besseres Monitoring des Trinkwasserverteilungsnetzes (zusätzliche Netzinformationen/Dokumentation: Druck und Durchfluss) 7

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Darstellung und Bewertung der Zwischenergebnisse

Netzcharakterisierung und –modellierung Netztopologie und Netzeigenschaften (Lage, DN, Material, Höhe, etc.) als Eingangsdaten

AWA

 Berechnung von p, v und Q zur Ermittlung der krit. Punkte

PER

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Darstellung und Bewertung der Zwischenergebnisse

Systementwicklung Inselbetrieb

Netzeinspeisung

Bauabschnitt 1: IST-Zustand

Bauabschnitt 2: PaT-System im Bypass 9

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Darstellung und Bewertung der Zwischenergebnisse

Technikumserprobung – PaT-System im Bypass Eingespeiste Leistung in Abhängigkeit von Durchfluss und Druck

Vordruck Durchfluss gesamt

Drehzahl [1/min]

Leistung [kW]

Druck [bar]

Durchfluss [l/s]

Durchfluss PAT eingespeiste Leistung < rückgewonnene Leistung Nachdruck kritischer Druck

Durchfluss DRV Uhrzeit 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 10

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Zusammenfassung und Ausblick • Dezentrale Nutzung (Inselbetrieb) und Einspeisung der Rückgewonnenen Energie in das Stromnetz (Netzeinspeisung) werden erprobt. • Regelung PaT: aktuell über den Nachdruck => künftig über den Druck am kritischen Punkt.

• EWID-System • ist technisch umsetzbar. • bringt zusätzlichen technischen und betrieblichen Nutzen.

• kann wirtschaftlich sein.

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Prof. Dr.-Ing. F. Wolfgang Günthert Universität der Bundeswehr München Institut für Wasserwesen Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik Werner-Heisenberg-Weg 39 85577 Neubiberg Tel: 089 / 6004-2156 Fax: 089 / 6004-3858 E-Mail: [email protected]

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