Online monitering af energieffektivitet pa renseanlæg. Afrapportering for projekt støttet af VTU Fonden

Transkript

1 Online monitering af energieffektivitet pa renseanlæg Afrapportering for projekt støttet af VTU Fonden

2 1 Projekt, ID : Udvikling og implementering af en baseline model til sikring af grundlag for finansiering af energieffektivisering gennem ESCO modellen i spildevandssektoren. Hovedansøger: Middelfart Spildevand A/S Strandvejen Middelfart Ansvarlig: Allan Bruus, Direktør for Middelfart Spildevand A/S Projektpartner: Middelfart Spildevand A/S (projektejer) EnviDan (projektleder) Grontmij (rådgiver) Picca (leverandør) DHI (kvalitetssikring) CLEAN (formidling og salg) Udarbejdet af: Carsten Møller, CLEAN Bilag: Bilag 1. Formidlingsaktiviteter for projektet Bilag 2. Litteraturstudie Indholdsfortegnelse 1. Perspektivering Evaluering Teknisk notat... 3

3 2 1. Perspektivering 1.1 Forretningsplan og muligheder Middelfart Spildevand A/S har med dette projekt ønsket at kortlægge det aktuelle energiforbrug (en baseline) på Middelfart Renseanlæg og ud fra en baselinemodel påvise om de energieffektiviseringsmuligheder, der tidligere er blevet afdækket, kunne danne grundlag for at forvandle det eksisterende energiforbrugende renseanlæg til et energi neutralt eller producerende anlæg. Projektgruppens konklusion er, at der er udviklet en operationel baseline model, der kan bruges til at kortlægge anlæggets umiddelbare energiforbrug og som efterfølgende også vil kunne virke som et effektivt styringsværktøj. Der vurderes at modellen kan anvendes på andre anlæg, både nationalt og internationalt. Samtlige spildevands og slamstrømme på rensningsanlægget er blevet kortlagte, og der er gennemført effektmålinger på eksisterende udstyr for at sikre det bedst mulige datagrundlag for baseline modellen. Ydermere er der installeret nyt udstyr for at styrke datagrundlaget i modellen. Der er udarbejdet energinøgletal for samtlige procestrin samt samlede nøgletal for anlægget som helhed. Der er lavet en visuel opsætning, som gør det muligt at følge udviklingen i nøgletallene grafisk over tid samt udpege og prioritere indsatsen for gennemførelsen af energiforbedrende tiltag på et velfunderet grundlag. Finansieringen af denne forandringsproces kan bl.a. ske gennem den såkaldte ESCO model. Projektet i Middelfart forventes udbudt, hvor det vindende Energy Service Company får til opgave at implementere projektet. Dermed sikres et dansk ESCO demonstrationsprojekt på spildevandsområdet. Selve udbuddet er ikke med i dette projekt, men gennemføres af Middelfart Spildevand. Forudsætningen for at gennemføre et sådant ESCO projekt har været, at der kunne etableres en baselinemodel, der klart kunne dokumenter et spildevandsanlæg energiforbrug via projektets udviklede online moniteringsværktøj, kan energibesparelser per forbedringstiltag fastlægges. Den udviklede baselinemodel vil fremover gøre bl.a. ESCO projekter mulige i hele vand og spildevandsbranchen, både nationalt og internationalt, og dermed er der skabt grundlaget for dansk eksport. Baseline modellen er fortsat kompliceret, og der forestår et arbejde med at sikre, at konceptet bliver transparent og operationelt med henblik på et øget projektsalg i Europa. Over 60 % af alle spildevandsanlæg i EU ligger, som Middelfart Renseanlæg, mellem og PE, så markedssegmentet er stort. De deltagende partnere arbejder på at sammensætte et konsortium, der kan stå for det internationale projektsalg og sikre kunderne en pakkeløsning med såvel State of The Art løsninger samt implementering gennem ESCO. Der er planlagt møde omkring kommercialisering, samarbejde og rettigheder d. 21. april Der er enighed i gruppen om at afdække muligheden for at ansøge Markedsmodningsfonden om tilskud til en praktisk operationel Go to Market proces i Der er gennem Innovation Express i december 2014 sikret midler til den indledende markedsafdækning af forretningsmodellen i Polen, og der arbejdes

4 3 med at formulere konceptpapirer for flere EU projekter, herunder i samarbejde med Energy in Water under Interreg. Det vurderes at konsortiet af danske virksomheder vil kunne sikre nye danske arbejdspladser. Det er komplekst at gå ind på spildevandsanlæg med dette koncept og forretningsmodel, og derfor er gruppen enig i at se konservativt på genereringen af konceptet og dermed skabelsen af danske arbejdspladser. Vurderingen er, at der i løbet af 2015 kan sikres grundlag for de første 2 projekter, og at en reel implementering med samlet ESCO model kan implementeres fra sommeren Med en gennemsnitlig og forventet projektsum på kr. 15 mio. per projekt, forventes der at kunne skabes 5 arbejdspladser i 2016, 10 arbejdspladser i 2017 og 30 arbejdspladser i Formidlingsaktiviteter Der har gennem projektperioden været gennemført en række formidlingsaktiviteter, som har skabt stor interesse nationalt som internationalt. Der er ingen tvivl om, at dette koncept har potentialet til noget stort, når det danske konsortium er parat til at agere professionelt og med de nødvendige ressourcer. Bilag 1 viser de gennemførte formidlingsaktiviteter i løbet af projektets levetid. Der er endnu ikke kommet investortilsagn, men det vurderes, at der kunne skabes interesse for modellen hos såvel eksisterende finansielle institutioner og fonde samt hos pensionsselskaberne. 2. Evaluering 2.1 Projektets mål Projektgruppen har ønsket at udvikle en baseline model med tilhørende monitoreringssystemer for energieffektiviteten, der vil kunne sikre, at eksisterende renseanlæg kan energieffektiviseres gennem finansiering fra f.eks. ESCO modeller. Målet er efter projektgruppens vurdering nået, men der forestår et stort arbejde med at markedsmodne og kommercialisere konceptet. 2.2 Projektets nyhedsværdi Projektet er kommet i mål med sin ambition og nyhedsværdien er stor, interessen er klart til stede nationalt som internationalt, hvor det vurderes, at den udviklede model kan sikre, at mange vandværker og renseanlæg kan blive energieffektiviseret ved hjælp af modellen. Eksport og markedspotentialet er stort, men det kræver mange ressourcer og risikovillighed hos de deltagende virksomheder at realisere potentialet en øvelse, der er sat i gang, men som ikke når at blive færdig inden afslutning af VTU projektet. 3. Teknisk notat Middelfart Renseanlæg modtager spildevand fra Middelfart by og omegn. Dimensionsringsgrundlaget for Middelfart Renseanlæg er PE, med en årlig belastning på omkring PE. Det rensede spildevand fra anlægget ledes ud til Snævringen ved Lillebælt.

5 4 Anlægget blev sat i drift i 1982, som et mekanisk anlæg med rist, sandfang og klaringstank. I 1990 blev anlægget udbygget med en procestank, og fungerer i dag som et to trins anlæg. I dag bliver primærslam og biologisk overskudslam behandlet i en rådnetank inden slutafvanding. Afvandet slam køres på landbrugsjord. Figur 1 viser et flowdiagram af Middelfart Renseanlæg. Med den nuværende belastning ligger energiforbruget på Middelfart Renseanlæg på ca KWh/PE (ekskl. Egenproduktion; tal fra ). Figur 1. Flowdiagram for Middelfart Renseanlæg 3.1 Forsøgsbeskrivelse Et forstudie fra 2012 har tidligere konkluderet, at der var besparelsespotentiale for energiforbruget på Middelfart Renseanlæg. Forstudiet viste dog, at der var behov for at finde en baseline over energisituationen på anlægget, inden finanseringsværktøjer såsom ESCO kunne implementeres. Med dette incitament er der i indeværende projekt opsat en standardiseret baseline model, som koblet med et online monitoreringsværktøj, kan vise energieffektiviteten på Middelfart Renseanlæg i den nuværende driftssituation.

6 5 Forsøgsopsætningen for baseline modellen gennemgås i det følgende afsnit. Projektgruppen har tilstræbt at skabe en baseline model, der favner over samtlige procestrin på renseanlægget i relation til energiforbrug. Dette for at opnå et mere helhedsorienteret billede af energiforbruget. Erfaring fra tidligere tiltag inden for energioptimering viser at man primært har fokuseret på procesdelen, der erfaringsmæssigt har et markant energiforbrug. I baseline modellen er der sat omkring 50 nøgletal op for energiforbrug fordelt på 14 områder på renseanlægget. Størstedelen af nøgletallene er baseret på onlinemålinger og/eller effektmålinger, så man herved får dynamiske nøgletal, som til enhver tid kan vise energieffektiviteten på de enkelte procestrin. Ud fra onlinemonitorering af baseline modellen kan det prioriteres, hvor der skal gøres en indsats i forhold til energieffektivisering med henblik på at anvende f.eks. ESCO modellen til finansiering og implementering af forbedringstiltag til reducering af energiforbruget på anlægget. Projektets formål kan opsummeres til følgende: 1) Udvikling og implementering af baseline model. 2) Forslag til forbedringstiltag for reduktion af energiforbrug på Middelfart Renseanlæg. I afsnit 3.4 vil udvalgte resultater fra baseline modellen blive præsenteret og diskuteret i forhold til potentialet for energioptimering. 3.2 Forsøgsopstilling Generelt: Opsætningen af baseline modellen er gennemført på Middelfart Renseanlæg og omfatter ikke det tilhørende opland. Grunden til at oplandet ikke er inkluderet i projektet er, at det eksisterende udstyr ikke var godt instrumenteret til formålet og desuden vanskeligt at integrere tilfredsstillende i de eksisterende systemer. Arbejdet med at forbedre eksisterende udstyr er igangsæt. Dataindsamling: Effekt forbruget på renseanlægget registreres kun sparsomt i dag, og kun med 1 hovedmåler. Det vil, også i fremtidige opgaver, være alt for kostbart at etablere bimålere på alle forbrugere eller procesafsnit. Alle komponenter der er større end 5 kw har derfor fået målt det faktiske effektforbrug under normal belastning. Alle mindre belastninger er aflæst på komponenternes mærkeplader, og ganget med en sandsynlighedsfaktor på eksempelvis 0,75 da de energiforbrugende komponenter meget sjældent er fuldt belastet. Dog udlæses effektforbruget for alle de komponenter der drives af en frekvensomformer, og er således korrekte for alle driftsforhold. Alle målte og aflæste effektmålinger er indlagt som variabler og kan meget nemt ændres hvis komponenter udskiftes med tiden. Der er benyttet renseanlæggets eksisterende flowmålinger på anlægget. I mindre grad har det været nødvendigt at etablere virtuelle flowmålere med mængdeberegninger ud fra eksempelvis pumpe driftstider.

7 6 I forbindelse med projektet har Middelfart Spildevand indkøbt nye målere med det formål at styrke baseline modellen i forhold til onlinemåling af belastning og/eller produktion/forbrug (se tabel 1). To indkøbte gasflowmålere måler gasflow og metanindhold på produceret gas fra rådnetanken på to separate linjer til gasmotorer og gaskedler. For at skabe det fulde overblik over intern varmeproduktion, er der indkøbt en varmemåler. Således kan der sættes en massebalance op på varmeforbrug/produktion. Ydermere, er der indkøbt en TOC/TN analysator, der kan måle belastninger af organisk stof og kvælstof før og efter forklaringstanken. Tabel 1. Indkøbte målere til baselineprojektet, Middelfart Spildevand Lokalitet Måler Onlinemåling Rådnetank/gasdel 2 stk. gasflowmålere etan og flow Rådnetank/gasdel 1 stk. varmemåler Produktion/forbrug af varme Forklaringstank (før og efter) 1 stk. TOC analysator med total N modul TOC (2 målepunkter) Total N (2 målepunkter) I de tilfælde hvor data ikke har været målbart, fx bortkørsel af ristegods og slammængde, har det været nødvendigt at indtaste forbrugsdata manuelt. Systemet kan håndtere en dataindtastning på et vilkårligt tidspunkt. Resultat: Der er således skabt en troværdig og kosteffektiv model for kwh registrering på eksisterende renseanlæg, og en belastningsmåling og virtuel flowmåling, der kan benyttes i andre sammenhænge. Dataplatform: Det eksisterende SCADA system (IGSS) var tiltænkt som platform for databehandlingen, men viste sig ikke at være hurtigt nok til formålet i sin datapræsentation eller fleksibel nok i sin rapporteringer er derfor valgt ihistorian som database for opsamling, behandling og præsentation af data. Data hentes fra de eksisterende Siemens PLC er, og disse PLC er bruges i visse tilfælde også som hjælpelager og udfører nogle få beregninger til ihistorian. Resultat: Der er således skabt en datakilde/database der er uafhængigt af PLC og SCADA hardware og software, hvilket gør modellen fleksibel og brugbar i andre sammenhænge. Dataplatform monitering: Data moniteres i Microsoft Reporting Services, hvortil der er udviklet et rapporteringssystem. Der kan rapporteres på alle nøgleværdier i projektet. Værdierne håndteres typisk som løbende 24 timers gennemsnitsværdier, og er derfor uafhængig af kortvarige belastningsændringer der måtte komme i systemet. Hvor der er tale om manuelt indtastede data er der typisk tale om månedsværdier. 3.3 Dokumentation af funktionalitet

8 7 Implementering og udvikling af baseline model Projektets første formål var at sætte en baseline op for energiforbruget på Middelfart Renseanlæg. Det er lykkedes at implementere og udvikle en standardiseret baseline model, som koblet med et online monitoreringsværktøj kan vise energieffektiviteten på Middelfart Renseanlæg i den nuværende driftssituation. Modellen kan danne grundlag for finansiering af energieffektiviseringsprojekter f.eks. gennem ESCO modellen. I figur 2 ses en oversigt over baseline modellen fra Windows Reporting Services. Figur 2. Baseline model med fordeling af energiforbrug på diverse procestrin og lagkagediagram. Flowdiagrammet for Middelfart Renseanlæg er opdelt i procestrin, hvorunder der er oprettet nøgletal, der viser energiforbrug relateret til flow, mængder m.m. Der kan vælges nøgletal for hvert procestrin ved at klikke på det tilhørende bogstav. Inden for hvert procestrin kan det enkelte nøgletal vises særskilt i en tabel med rullende døgnværdier summeret over timerne for de sidste 24 timer. Der vises ligeledes en gennemsnitsværdi for den valgte periode for det enkelte nøgletal. Ydermere er nøgletal fremvist på en graf, der viser variationerne over den valgte periode. Det er i baseline modellen muligt at vælge længere tidsperioder for fremvisning af nøgletallet. I oversigten af modellen vises gennemsnitsværdier for de overordnede nøgletal for renseanlægget inden for den valgte periode. Lagkagediagrammet viser en opdeling af energiforbruget på hver procesdel. I modellen er der sat diverse nøgletal op for de forskellige procestrin. Nogle nøgletal udgør en mindre andel af det samlede totale energiforbrug, men som tidligere nævnt har det været hensigten, at skabe en model, der er mere helhedsorienteret og også får identificeret de mindre energiforbrug. Hvis der

9 8 f.eks. laves forbedringer på sandfangsdelen grundet driftsoptimering, kan det efterfølgende medføre et ændret energiforbrug, der kan registreres, da der er en baseline for energiforbruget på dette procestrin. På den måde kan konsekvenserne ved tiltag på det enkelte procestrin kvantificeres energimæssigt. Ved større ændringer på renseanlægget, så som implementering af styringer til procesoptimering, kan modellen fortælle om energisituationen før og efter implementeringen, så det kan ses, om der er sket reelle forbedringer på de forskellige procestrin. 3.4 Udvalgte resultater I det følgende præsenteres udvalgte resultater fra baseline modellen fordelt på følgende områder: A. Overordnede nøgletal B. Dynamisk lagkagediagram C. Luftningstanke D. Gasproduktion (Rådnetank) E. COD/N forhold før og efter forklaringstanken F. Oversigt energiproduktion/forbrug A. Overordnede nøgletal, RA: I modellen er der sat en række hovednøgletal op for Middelfart Renseanlæg og disse er repræsenteret af bogstaverne RA (Renseanlæg). Nøgletallene fremgår af tabel 2 og er baseret på gennemsnitsdøgnværdier for perioden januar Der er i forbindelse med projektet udarbejdet et selvstændigt litteraturstudie med fokus på nøgletal for renseanlæg fra tidligere studier både nationalt og internationalt (bilag 2). De mest almindelige nøgletal, der findes i litteraturen for renseanlæg er kwh/pe og kwh/m 3 baseret på årsbelastninger. Tabel 2 viser de overordnede nøgletal fra baseline modellen sammenlignet med nationale og internationale nøgletal fra litteraturstudiet. Nøgletallet kwh/pe/dag er i baseline modellen baseret på en summering af det samlede energiforbrug på renseanlægget over den organiske indløbsbelastning i PE (COD). I baseline modellen er nøgletallet sat op som en døgnværdi baseret på løbende onlinemåling ved hjælp af den nyinstallerede TOC/TN analysator. I tabel 2 er årsværdien for kwh/pe beregnet ud fra den gennemsnitlige døgnværdi, dette for at kunne sammenligne med værdier fra litteraturen, hvor nøgletallet kwh/pe er baseret på årsbelastning. Umiddelbart ligger nøgletallet (årsværdi) fint i forhold til litteraturværdierne både for indland og udland. Det skal dog pointeres, at der er tale om en gennemsnitsværdi baseret på en begrænset periode ( januar 2015). Som det fremgår af tabel 2 ligger kwh/m 3 lavere end litteraturværdierne, dette nøgletal er også registreret i en begrænset periode. Nøgletallet kwh/kg N viser energiforbruget per indløbsmængde af N og er ligeledes baseret på onlinemålinger fra TOC analysatoren, som har et N modul. Den ligger lavere en del lavere end litteraturværdierne, som dog er baseret på fjernet N på renseanlægget.

10 9 Tabel 2. Hovednøgletal for Middelfart renseanlæg sammenlignet med litteraturværdier Nøgletal kwh/pe (COD)/dag kwh/pe (COD)/år Baseline model (ID) RA1 0,11* Baseline model (Resultater) Litteraturværdier, DK (DANVA benchmarking m.fl.) EBC Benchmarking 2013 (udland) DANVA erfaringsværdier (RA: PE) 40* 38, 50, kwh/m 3 RA3 0,12* 0,49 og 0,50 Middelfart Renseanlæg (2010,2011) kwh/kg N RA5 6,0** (red. N) kwh/kg TS RA6 1,3* * baseret på målinger i perioden januar 2015 **baseret på målinger i perioden februar 2015 B. Dynamisk lagkagediagram I baseline modellen er energiforbrugene for hver procesdel sat op i et dynamisk lagkagediagram (figur 3). Dette giver en god oversigt over energiforbruget på renseanlægget. Det dynamiske lagkagediagram opdateres løbende med den aktuelle fordeling af energiforbrugene baseret på døgnværdier. Ud fra lagkagediagrammet ses det, at luftningstankene uden sammenligning er procesdelen med det højeste energiforbrug på renseanlægget med 49,6 % (G2). Posten med resterende energiforbrug (M1) er ligeledes høj med 30,0 %. Den dækker over energiforbrug relateret til bygninger, udendørsbelysning m.m. Herefter kommer energiforbrug på mellempumpestationen med 5,8 % (F2) og rådnetank med 4,1 % (K2). Lagkagediagrammet giver således en indikation af, hvor det er hensigtsmæssigt at fokusere, når der skal igangsættes energioptimeringsprojekter.

11 10 Figur 3. Lagkagediagram over energiforbrug (døgnværdi) på procesdele på Middelfart Renseanlæg C. Luftningstanke Som angivet i afsnittet om det dynamiske lagkagediagram er luftningstankene det sted, hvor størstedelen af energiforbruget foregår på renseanlægget og indeholder derfor umiddelbart det største potentiale i forhold til energibesparelse, hvis man ser bort fra optimering af gasproduktion i rådnetanken. Tabel 3 opsummerer samtlige opsatte nøgletal for procestrinnet G, som omfatter luftningstankene med beregnede værdier for en given periode. Ved hjælp af disse nøgletal kan den umiddelbare energieffektivitet i luftningstankene løbende monitoreres. Der er sat nøgletal op for energiforbrug på specifikt udstyr relateret til tilløbet til biologien, nøgletal G3, G4, og G9. Det er udstyr, som potentielt kan blive udskiftet i energieffektiviseringsprojekter. G10 og G11 er sat op for at sætte energiforbrug op mod reaktorvolumenet i luftningstankene. Nøgletallene kwh/kg COD og kwh/kg N er sat op for at skabe en sammenhæng mellem det samlede energiforbrug i luftningstankene og de stofmæssige mængder, der ledes til luftningstankene. Det er TOC analysatoren med TN modul, som benyttes til kvantificering af COD og N og målingen sker i mellempumpestationen (efter forklaringstank). Energieffektiviteten i luftningstankene i forhold til de stofmæssige mængder, der skal reduceres, kan således monitoreres. Ved indføring af optimeret styring på renseanlægget bør det specielt kunne ses på nøgletallene for luftningstankene, da det er her den primære rensning foregår. Nøgletallet COD/N er et vigtigt nøgletal i forhold til kvaliteten af det indkommende spildevand til luftningstankene og vil blive nærmere beskrevet i et af de følgende afsnit.

12 11 Tabel 3. Nøgletal for luftningstanke Nøgletal ID; Baseline model januar 2015 kwh omfatter kwh/m 3 * G1 0,070 Totalt forbrug, luftningstanke kwh/kwh (RA) G2 0,12 (0,50*) Energiandel, luftningstanke i forhold til totalt energiforbrug, renseanlæg kwh/m 3 (recirkuleret) G5 0,18 Totalt forbrug, luftningstanke kwh/m 3 (tilløb til biologi) G3 0,0065 Recirkuleringspumper kwh/m 3 (tilløb til biologi) G9 0,056 Kompressorer kwh/m 3 (tilløb til biologi) G4 0,0068 Omrørere kwh/kg COD G6 0,66 Totalt forbrug, luftningstanke kwh/kg N G7 2,45 Totalt forbrug, luftningstanke COD/N G8 6,5 kwh/m 3 (reaktorvolumen) G10 0,12* Totalt forbrug, luftningstanke kwh/m 3 (reaktorvolumen) G11 0,012* Omrørere *Værdier for perioden 26/1 19/2 D. Rådnetank Gasproduktion Nøgletal relateret til gasproduktionen har stor relevans, da rådnetanken er det eneste sted på renseanlægget, hvor der produceres energi. Hvis renseanlægget skal være energiproducerende i fremtiden, er det vigtigt at optimere gasproduktionen i rådnetanken, så meget som muligt. De vigtige nøgletal for rådnetanken og gasproduktionen er angivet i tabel 4. Energiforbruget omfatter drift af rådnetank og udstyr til drift af gasproduktionen.

13 12 Tabel 4. Nøgletal for gasproduktion Nøgletal ID, Baseline model kwh/m 3 (flow til rådnetank) K1 1, januar 2015 kwh/kwh (RA) K2 0,011 Nm 3 CH 4 /kg COD til RT K3 2,39 Produceret el/kg COD til RT K4 2,28 Produceret varme/kg COD til RT K5 1,08 Gasproduktionen udnyttes på 2 elmotorer og 2 gaskedler. På figur 4 er vist nøgletallet Nm 3 CH 4 /kg COD til RT, dvs. produktionen af m 3 metangas per tilført kg COD til rådnetanken i perioden januar To nye gasflowmålere, som også måler metanindhold, har gjort det muligt at monitorere gasproduktionen.

14 13 Figur 4. Metan produktion (Nm 3 ) pr kg COD til Rådnetank (primærslam + bioslam) i perioden januar 2015, Middelfart Renseanlæg E. COD/N (før og efter forklaringstank) Der er sat nøgletal op for COD/N forholdet før og efter forklaringstanken. Disse beregnes ud fra onlinemålinger foretaget af den nyindkøbte TOC analysator med TN modul. COD/N forholdet er et mål for, hvor meget organisk stof, der er til rådighed i spildevandet i forhold til kvælstof. Et COD/N forhold over 6 7 er gunstig for kvælstoffjernelse i luftningstankene. Hvis COD/N er mindre kan det lede til utilstrækkelig rensning og behov for ekstra tilsætning af kulstof til processen for at sikre kvaliteten af renset spildevand i udløbet. COD/N efter forklaringstanken monitoreres i dette henseende, da det er det sidste målepunkt inden luftningstankene. Ideen med en overvågning af COD/N forholdet før og efter forklaringstanken opstod efter projektstart, hvor der blev set på supplerende målere til styrkelse af baseline modellen. Der kunne ses et fremtidigt perspektiv i at komme til at benytte analysatoren til en styring af, hvor meget organisk stof, der kunne udtages i forklaringstanken uden, at det ville gå ud over COD/N forholdet på det spildevand, som går til luftningstankene. Figur 5 viser et overblik over COD/N forholdene før og efter forklaringstank. I et energimæssigt perspektiv er det en god ide at optimere udtaget af organisk stof i forklaringstanken, da der kan være potentiale i at tage en større mængde primærslam ud for at øge gasproduktionen på rådnetanken og dermed energiproduktionen på renseanlægget. Udfordringen med at bruge en online analysator til dette formål er, at den skal være relativt driftssikker. Figur 5. Overblik over COD/N forholdene før og efter forklaringstank på Middelfart Renseanlæg. Den blå kurve viser forholdene før og den orange kurve viser forholdene efter forklaringstanken. F. Oversigt energiproduktion/energiforbrug for baseline model

15 14 For at monitorere den totale energiproduktion og det totale energiforbrug på renseanlægget er der sat en oversigt op for produktion og forbrug mht. varme og el i baseline modellen. Ved hjælp af denne oversigt kan der følges med i den aktuelle situation i forhold til energibalancen. Når der udføres energieffektiviseringstiltag kan der ved hjælp af denne oversigt observeres om renseanlægget er blevet mere energiproducerende. I så fald vil egenproduktionen blive større. I den daglige drift kan det observeres, hvilken indflydelse en optimeret såvel som en ugunstig drift har på energisituationen. I tabel 5 vises et udtræk fra baseline modellen af energisituationen den 5. februar 2015, hvor der har været en egenproduktion på 75 % og 17 % for hhv. varme og el på Middelfart Renseanlæg. Tabel 5. Energiproduktion/forbrug for varme og el og angivelse af egenproduktion udtræk fra den 5/ Produktion (kwh) Totalt forbrug (kwh) Andel egenproduktion % El 418, ,01 17,33 Varme 119,62 159,39 74, Forslag til forbedringstiltag for reduktion af energiforbrug Projektets andet formål har været at komme med forslag til forbedringstiltag for energiforbrug på Middelfart Renseanlæg. Dette er baseret på det indgående kendskab til renseanlægget, der er opstået igennem arbejdet med implementering af baseline modellen og driftspersonalets erfaringer. Ved en grundig gennemgang af de forskellige procesafsnit er de største potentialer for optimering af energiforbruget blevet afdækket. Optimering af rådnetanksdrift/gasudnyttelse Der ligger en del potentiale i optimering af rådnetanksdriften i forhold til øget energiproduktion og forbedret gasudnyttelse. Ved at producere mere energi på renseanlægget kan det eksterne energibehov reduceres. Det er inden for dette område, at det største potentiale for energioptimering ligger på renseanlægget. I det følgende beskrives forbedringstiltag, der anbefales sat i værk i forhold til en optimering af energiproduktion ved rådnetanksdrift: Undgå gasspild ved bedre energiudnyttelse: Dette kunne være installation af nye energieffektive gasmotorer med en større virkningsgrad end de nuværende. Det vil øge el produktionen samtidigt med, at varmen fra udstødningsgassen udnyttes mere effektivt. Genanvendelse af varme fra rådnetank: Ved hjælp af en varmeveksler flyttes varmen fra det udgående slam fra rådnetanken til det indgående slam, som derefter kræver mindre tilført varme for at opnå den rette temperatur.

16 15 Optimeret drift af hele RT systemet: Udover de ovenfornævnte tiltag kunne en forbedret omrøring samt vedligehold af temperaturen i tanken øge gasproduktionen. Temperaturen i rådnetanken ligger på nogle tidspunkter af året en del lavere end optimum for den mesofile udrådning. Optimeret udtag af primærslam fra forklaringstank: Udtaget af primærslam til udrådning kan optimeres. Ved hjælp af den nyindkøbte TOC/TN online måler kan udtagelsen af organisk stof monitoreres, så det bliver muligt at tage mere primærslam ud fra forklaringstanken til rådnetanken for en øget gasproduktion og dermed en større energiproduktion. Ved løbende at styre udtaget ud fra online målinger kan det sikres, at udtaget ikke har negativ indflydelse på den biologiske rensning i luftningstankene. Undersøgelse af afsætningsmuligheder for varmeproduktion: Ved at øge energiproduktionen på renseanlægget kan der forekomme en situation, hvor den del af energien, der produceres som varme, ikke kan aftages på renseanlægget. Dette er allerede forekommende, da der i sommerhalvåret produceres mere varme end der er behov for til bygningsopvarming, opvarmning af vand, mv. Derfor anbefales det, at lave en undersøgelse af afsætningsmulighederne for varmeproduktionen. Slamafvanding udskiftning til mere energieffektivt udstyr En grundig gennemgang af slamafvandingsudstyret, både hjælpeudstyr og ventilationsbehov skal indgå, med henblik på eventuelt at udskifte det med mere energieffektivt udstyr Optimeret styring af renseanlægget Middelfart Renseanlæg skal i 2015 have implementeret styresystemet STAR2, der vil optimere processerne på renseanlægget, hvilket ses som et forbedringstiltag i forhold til energiforbruget. Specielt i luftningstankene bør man kunne forvente et lavere energiforbrug gennem en reduktion i beluftningsniveauet. Rejektvandsbehandling/ rensning Behandling/rensning af rejektvand fra slutafvander. Dette vil kunne medvirke til en reduktion af kvælstoftilførslen til procesdelen og derved en reduktion i befluftningsbehovet. Ventilation Regulering af ventilation i de forskellige bygningsafsnit. Det kan undersøges, hvor meget ventilationen kører i de forskellige bygningsafsnit. For at spare på energiforbruget kunne man måske overveje om det var muligt at slukke for ventilationsanlæggene i visse perioder og i andre perioder nedregulere ventilationen i forhold til de igangværende aktiviteter. Udskiftning af udstyr omrøring, pumper og beluftning

17 16 Udskiftning af eksisterende udstyr til mere energieffektivt udstyr vil kunne reducere energiforbruget. Der er dog allerede sket en del udskiftning på Middelfart Renseanlæg i dette henseende. Luftningstankene vil være det mest essentielle procestrin at kigge nærmere på. 3.6 Forbedring af baseline modellen videreudvikling til driftsværktøj? Der er i projektet udviklet og implementeret en standardiseret baseline model, som til enhver tid kan vise energieffektiviteten på Middelfart Renseanlæg. Baseline modellen er sat op for at danne grundlag for finansiering af energieffektiviseringsprojekter. Under programmeringen af baseline modellen i dette udviklingsprojekt er det dog blevet mere og mere klart, at der ligger et stort potentiale i at videreudviklere baseline modellen til et driftsværktøj. Brugervenligheden i opsætningen, visualiseringen og de muligheder, der er for at trække data ud, gør baseline modellen nyttig i en driftsmæssig sammenhæng. Der er behov for at lave tilpasning af modellen, så den får en endnu mere logisk opbygning og en bedre brugerflade. Ved at videreudvikle baseline modellen til et driftsværktøj vil man således i større grad sikre muligheden for kontinuerlig anvendelse af modellen, da driftspersonalet vil blive fortroligt med brugen af denne i den daglige drift. Det vil give en løbende monitorering af energiforbruget, som kan bruges til overvågning og optimering af processerne på renseanlægget. I dette lys ser projektgruppen en ide i en fremtidig ansøgning til VTUF om en videreudvikling af modellen til driftsværktøj.