Svenskt Vatten APRIL 2013 BILAGA ENERGISPECIAL Många vinster med energieffektivisering Biogasrevolution i branschen
VI VILL BIDRA TILL EN HÅLLBAR UTVECKLING FÖR FISKARE OCH DISKARE Vattenresursplanering i Sudan. Minskad risk för översvämning i Mölndal. Rent dricksvatten i ryska städer. Alla är exempel på hur Sweco tillsammans med våra uppdragsgivare söker och utvecklar lösningar för ett mer hållbart samhälle. Vi hjälper våra kunder att ta helhetsgreppet som krävs för att utföra projekt som tar hänsyn till både människor, miljö och ekonomi. Vad kan vi göra för dig? Läs mer om våra konsulttjänster på www.sweco.se
INNEHÅLL ENERGIPROJEKTET Energiprojektet med bra genomslag i branschen...4 Vatten- och avloppsförsörjning allt mer energieffektiv...5 Bidrag till 72 energiinvesteringar väl spridda i landet...6 DRICKSVATTEN Se till att pumpen arbetar på pumpkurvans topp!...7 Värme från dricksvatten i Umeå...8 Solfångare och värmepump i Görvälnverket...8 LEDNINGSNÄT Läckande ledningar kostar energi...9 Genväg genom Fjärås Bräcka sparar mycket el...10 Mindre pumpar i Mönsterås...10 AVLOPP Energiutmaningar inom avloppstekniken...12 Biogas mest effektiv som fordonsgas...13 Energibesparing och bättre rening i Ockelbo...14 Optimering av värmeåtervinning i Skutskär...15 Nya luftningsreaktorer i Edsbyn...16 Termofil rötning med värmeåtervinning i Borås...16 Propelleromrörare i slamluftning i Eslöv...17 Energioptimerad syretillförsel i Käppalaverket...17 Driftoptimering hos Gryaab...17 Energinyckeltal för reningsverk utvecklat för VASS...18 Utbildning i energieffektivisering för drifttekniker...19 Belöna energimedveten personal!...20 Klimatsmarta vattentjänster arbetet går vidare...21 Mer att läsa om energi...23 Omslagsbild: I avloppspumpstation P12 i Halmstad har man energieffektiviserat genom att byta till effektivare pumpar och motorer samt ett bättre utformat rörsystem. Foto: Gunilla Lundkvist 13 7 19 www.svensktvatten.se 10 Svenskt Vatten/Energispecial är en bilaga till Tidningen Svenskt Vatten nr 2 2013. Bilagan ges ut av Svenskt Vatten Utveckling (SVU) som är kommunernas eget forskningsprogram inom kommunal VA-teknik. Ansvarig utgivare: Lena Söderberg, Svenskt Vatten Redaktion: Daniel Hellström, Svenskt Vatten, Anders Lingsten, Lingsten Konsult AB Redaktör och skribent: Birgitta Johansson, Primula Ordval Grafer: Pertti Salonen Grafisk form: Stefan Olsson, Stefan Olsson Produktion AB Tryck: Åkessons TryckeriAktiebolag Annonser: Migge Sarrion SVENSKT VATTEN # 2013 3
ENERGIPROJEKTET Foto: Bo Brink Roger Bergström med från start Roger Bergström var initiativtagare till energiprojektet under sin tid som vd för Svenskt Vatten. Till projektets viktigaste resultat hör att energifrågorna har fått ökat Roger Bergström fokus, att den stora idérikedomen hos medlemmarna har kunnat tillvaratas, och att det nu finns en insikt om att större enheter ger större energieffektivitet, säger han. Han rekommenderar kommunerna att ta del av projektresultaten och fortsatt satsa på energieffektivisering eftersom det gagnar både miljön och ekonomin. Nya idéer och ny teknik från energiprojektet sprids bland annat vid utbildningar, som här i Borlänge hösten 2011 där projektledaren Anders Lingsten var kursledare. Energiprojektet med bra genomslag i branschen Efter åtta års arbete 2005 2012 har Svenskt Vattens energiprojekt avslutats. Genomslaget av nya idéer och ny teknik är stort i branschen och exportpotentialen är stor. Därav Energimyndighetens goda vilja när Svenskt Vattens första ansökan beviljades. Den följdes av två andra som också beviljades. I den här tidningen presenteras en del av arbetet i energiprojektet. Svenskt Vattens energieffektiviseringsprojekt började med en kartläggning av nuläget år 2005 och en uppskattning av effektiviseringspotentialen. Dessa låg sedan till grund för en ansökan till Energimyndigheten. Syftet med energiprojektet har varit att öka energimedvetenheten och att energieffektivisera VA-branschen genom att minska användningen av högvärdig och fossil energi. Den största potentialen finns i förbättrad användning av biogas, bättre utnyttjande av spillvärme i avloppsvatten och minskad elanvändning. Stort intresse i branschen Projektet har rönt stort intresse bland Svenskt Vattens medlemmar, säger projektledaren Anders Lingsten. Vi har engagerat 60 procent av VAbranschen och även leverantörer av tjänster och utrustning. Något liknande landsomfattande projekt har inte ägt rum tidigare. De deltagande VA-organisationerna var från början ett 40-tal men ökade till ett 70-tal i etapp 3. De är föredömen för övriga och vi informerar om deras resultat via branschtidningar, driftdagar, seminarier och utbildningar. Projektet har också rönt intresse från utlandet och vi har medverkat vid flera internationella konferenser. Energiprojektet har innehållit en mängd olika aktiviteter, bland annat bidrag till energibesparande investeringar, utbildning och insatser för att öka branschens energimedvetenhet. Vi har beviljat ungefär 25,5 miljoner kronor i bidrag till projekt som ökar energieffektiviteten, väl spridda över landet. Investeringarna har medfört en minskad årlig kostnad för branschen på cirka 29 miljoner kronor. Bidragen har alltså gett mycket hög ekonomisk utväxling och dessutom bättre miljö, säger Anders Lingsten. Energiprojektet har drivits av en liten organisation med Anders Lingsten, Lingsten Konsult AB, som projektledare, Daniel Hellström, Svenskt Vatten, som ordförande i en styrgrupp som dessutom har bestått av Jan Magnusson, Energimyndigheten, Roger Bergström, sakkunnig, och Magnus Borneke, Varim (tidigare Rune Simonsson och Henrik Held). Mats Lundkvist, Sweco Environment, har varit utredare i projektet. Energimyndigheten föll för god spridning Vår positiva bedömning av Svenskt Vattens ansökningar har sin grund i att VA-sektorn skiljer sig från andra sektorer, säger Jan Magnusson på Energimyndigheten. VAsektorn har en branschorganisation med nästan samtliga företag som medlemmar. Den kan tänka långsiktigt (10 20 år) eftersom den inte har några kortsiktiga ekonomiska krav, och företagen är inte konkurrenter och har inget behov av att dölja nya idéer och ny teknik för varandra. Vi räknade därför med att delprojekten skulle få ett mycket starkare genomslag än i andra branscher. VA-sektorns betydelse för Sveriges energibalans är liten, med undantag för biogas. Men möjligheten att få nästan hela branschen att på sikt växla till ökad energieffektivitet kompenserade för den måttliga volymen. Dessutom är vattenhantering ett globalt problem, och den stora exportpotentialen för nya lösningar hade betydelse för beslutet. Det viktigaste resultatet från projektet är att ny teknik och nya metoder har provats och introducerats och att även små VA-verk har gjort detta, säger Jan Jan Magnusson Magnusson. Energimyndigheten har cirka 370 anställda och ligger i Eskilstuna. Myndigheten stöttar forskning och utveckling för ny kunskap kring tillförsel, omvandling, distribution och användning av energi. Stöd lämnas till pilot- och demonstrationsanläggningar där ny teknik prövas, och myndigheten medverkar i internationell energiforskning som bland annat handlar om ökad användning av förnybara energikällor. 4 SVENSKT VATTEN # 2013
Trots att allt fler försörjs med kommunalt vatten och avlopp och trots högre krav på vattentjänsterna har den totala elanvändningen i Sveriges VA-verk minskat med 2 procent mellan 2005 och 2011. Räknat per person eller per liter vatten blir minskningen större än så. År när det regnar mycket går det åt mera el till pumpning. Dessutom ställs det i dag krav på fler barriärer i vattenverkan och längre gående avloppsrening. Stora vatten- och avloppsverk har lättare att få låga nyckeltal än små. De svenska VA-verken använder varje år ungefär 1,3 TWh el och 0,28 TWh annan energi. Elenergianvändningen fördelade sig år 2011 som i figur 1, där siffrorna för år 2008 anges inom parentes. Elanvändning 2011 (och 2008) GWh/år Vatten- och avloppsförsörjning allt mer energieffektiv Avloppsreningsverk 574 (573) Vattenverk 375 (395) Vattennät 94 (90) Avloppsnät 175 (174) Figur 1. Elanvändning i GWh i den svenska VA-verksamheten år 2011 (siffror för år 2008 inom parentes). Elanvändningens utveckling GWh/år 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 2005 2008 2011 År Vattenverk (-2 %, -7 GWh) Vattennät (-5 %, -5 GWh) Avloppsnät (+22 %, +32 GWh) Avloppsreningsverk (-9 %, -56 GWh) Summa (-3 %, -36 GWh) Figur 2. Elanvändning i VA-verksamheten åren 2005, 2008 och 2011. Förändringen i total elanvändning mellan åren 2005 och 2011 framgår av figur 2. Den totala elanvändningen har minskat med cirka 3 procent eller 36 GWh. Den stora minskningen har skett på avloppsreningsverken där den största potentialen för energieffektivisering finns. Ett av målen för energiprojektet i etapp 3 var att elanvändningen skulle minska med 75 GWh, ett mål som alltså inte är uppnått. Det finns många faktorer att ta hänsyn till när resultatet utvärderas. Sveriges befolkning har ökat med cirka 5 procent från 2005 till 2011. Årsnederbörden har stor betydelse för elanvändning för pumpning och rening av avloppsvattnet. Dessutom har kraven höjts för både vattenverken och avloppsreningsverken genom krav på fler barriärer och längre gående avloppsrening. Om man tar hänsyn även till dessa faktorer är energieffektiviseringen mycket större än 2 procent. I slutrapporten för energiprojektet kommer de här faktorerna att kvantifieras. Foto: Thomas Henrikson Nyckeltal för benchmarking En möjlighet att få bättre jämförelsesiffror är att studera olika nyckeltal. Ett exempel är nyckeltalet el per producerad vattenmängd i vattenverken. Figur 3 visar att elanvändningen per producerad mängd vatten har sjunkit med nästan 7 procent från år 2005 till år 2011. Elanvändning per m 3 dricksvatten kwh/m 3 0,60 0,43 0,43 0,40 0,40 0,20 0 2005 2008 2011 Figur 3. Nyckeltalet elenergi per producerad mängd dricksvatten har sjunkit sedan energiprojektet startade år 2005. Inom energiprojektet har det tagits fram en mängd olika nyckeltal som används till benchmarking. Det innebär att företrädare för olika organisationer träffas och studerar sina nyckeltal gemensamt. De som är bäst får berätta hur de gör för att vara energieffektiva, så att de som har sämre nyckeltal kan åka hem och förbättra. Nyckeltalet elanvändning per ansluten person tar bara hänsyn till elanvändningen i VA-försörjningen. För att göra en heltäckande bedömning av energieffektivitet måste man studera en mängd andra faktorer, bland annat användning av andra energikällor, naturliga förutsättningar, reningsresultat, biogasproduktion och kemikalieåtgång. De fem kommuner som hade bästa värdet för nyckeltalet elanvändning per ansluten person under 2011 framgår av tabell 1. Som kuriosa kan nämnas att den kommun som har högsta värdet på det här nyckeltalet har en elanvändning på 450 kwh per ansluten person. Spridningen i nyckeltal är alltså stor. Generellt kan man säga att det är lättare att vara energieffektiv per person eller m 3 för ett verk som har många anslutna. Men ett exempel på att det går att göra mycket även på små verk är Gästrike Vatten AB som har tre kommuner med på 6 i topp-listan över mest förbättrade nyckeltal mellan 2005 och 2011. Tabell 1. Sveriges fem bästa kommuner i nyckeltalet elanvändning per ansluten person till VA-verksamheten år 2011. Enheter för energi 1 TWh (terawattimme) = 1 000 GWh 1 GWh (gigawattimme) = 1 000 MWh 1 MWh (megawattimme) = 1 000 kwh År El/ansluten (kwh/pers) 1. Västerås 104 2. Borlänge 108 3. Linköping 116 4. Uppsala 118 5. Tidaholm 119 SVENSKT VATTEN # 2013 5
ENERGIPROJEKTET Bidrag till 72 energiinvesteringar väl spridda i landet Bidrag till energiprojekt: Vattenverk Ledningsnät Avlopp Boden Luleå Umeå Inom energiprojektet har totalt 72 projekt fått bidrag. Projektansökningarna rangordnades efter kriterier som pay off-tid, innehåll av ny teknik och kvalitet på ansökan. De med högst sammanvägt totalbetyg fick bidrag. Antal bidrag som beviljades stöd bestämdes utifrån tillgängliga medel så att bidragsandelen blev minst 15 procent. Projekten är väl spridda över landet som framgår av kartan. Vattenverksprojekten (12 stycken) handlar bland annat om byte av pumpar och kompressorer, styrsystem för luftavfuktare, resurseffektiv ultrafiltrering, installation av värmepumpar och solfångare. Ledningsnätsprojekten (5 stycken) handlar om minskning av tillskottsvatten, en ny läcksökningmetod, ledningsborrning samt ny driftstrategi och styrning av vattendistributionen. Avloppsprojekten (55 stycken) handlar bland annat om värmeåtervinning ur avloppsvatten och rötat slam, drifttidsoptimering, ventilationsåtgärder, reduktion av metanspill, effektivare biogasproduktion, anslutning till fjärrvärme, omrörning i slamluftningen, optimering av syretillförseln, effektivare pumpning till biosteg, ammoniumstyrning av biosteget, installation av gasmotor och gasturbin, biologisk fosforrening, försedimentering, eftersedimentering samt återvinning av rörelseenergi i utgående vatten. Sundsvall Ovanåker Söderhamn Ockelbo Gävle Ludvika Säter Älvkarleby Avesta Uppsala Västerås Karlstad Köping Karlskoga Stockholm Årjäng Örebro Säffle Finspång Tanum Götene Vänersborg Norrköping Skövde Motala Trollhättan Mjölby Göteborg Ulricehamn Kungsbacka Borås Sävsjö Varberg Mönsterås Växjö Eslöv Kalmar 6 SVENSKT VATTEN # 2013
Se till att pumpen arbetar på pumpkurvans topp! Det finns många gamla pumpar kvar på landets vattenverk eftersom slitaget är lågt. Desto mer finns att göra för att effektivisera elanvändningen. Finessen är att hamna rätt så att pumpens verkningsgrad motsvarar den kapacitet som krävs av den, säger Ingvar Stening hos Norrköping Vatten. Väl omgärdat av stängsel och larm ligger Borgs vattenverk i utkanten av Norrköping, 32 m över havet. Verket renar råvatten från Motala ström och pumpar varje dygn ut mer än 12 miljoner m 3 dricksvatten till 115 000 personer, till både lågzon och högzon. Underhållsingenjör Ingvar Stening är projektledare för Norrköping Vattens energieffektiviseringsprojekt. Energifrågor ger fina arbetsuppgifter som aldrig tar slut, säger han. Det börjar bli lönsamt att arbeta med de här frågorna. Lågzonspump med rätt dimension Tillsammans med Ingvar Stening tar jag en spiraltrappa ner till den bombsäkra maskinhallen 10 m ner i berget. Där finns de pumpar som Ingvar tänker byta ut, en i taget. DRICKSVATTEN Lågzonspumpning Borgs vattenverk kwh/m 3 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0 sept okt nov dec jan feb mars april maj juni juli aug sept okt nov dec 2011 2012 Figur 1. Den nya pumpen i Borgs vattenverk installerades i januari 2012. Den gamla pumpen använde 0,13 kwh/m 3. Månaden efter installationen sjönk energianvändningen till 0,08 kwh/m 3 och ligger nu konstant strax under det värdet. Där finns också en ny lågzonspump som har köpts in för cirka 1 miljon kronor och med ett bidrag på 120 000 kronor från Svenskt Vattens energiprojekt. Vi har 30 m uppfordringshöjd, men den gamla pumpen som köptes på 1970- talet var gjord för 41 m. Enligt pumpkurvan innebar det att verkningsgraden var långt ifrån den bästa tänkbara. Den nya pumpen har rätt tryck, 90 procent verkningsgrad och kan gå dygnet runt. Den pumpar 800 m 3 vatten per timme och körs mot reservoaren där vattennivån stiger på natten och sjunker på dagen. Det gör att vi valde en konstantgående pump och inte en varvtalsstyrd, säger Ingvar Stening. Den nya pumpen har minskat elanvändningen för lågszonspumpningen från 0,13 till 0,08 kwh/m 3. Vi sparar 335 000 kwh per år på en enda åtgärd. Nyckeln till hög energibesparing är att hamna rätt på pumpkurvan. Det handlar bara om kunskap, och sådan är det brist på i Sverige i dag. Man har också renoverat en högzonspump som drivs av en vattenturbin. Pumphuset tätades och pumphjulet rengjordes och belades med komposit. Energiåtgången sjönk från 0,11 till 0,06 kwh/m 3 och besparingen är 275 000 kwh/år. Investeringen i nya pumpar går ganska snabbt att räkna hem. Borgs vattenverk har också fått bidrag från Svenskt Vattens energiprojekt till en bergvärmepump för att värma upp verket. Den sparar 100 000 kwh/år. Råd till andra vattenverk Kolla upp att pumparna ligger rätt på pumpkurvan när det gäller verkningsgraden. Mät tryck och effekt. Gå en utbildning, till exempel Svenskt Vattens fördjupade dimensioneringskurs. Foto: Birgitta Johansson Ingvar Stening visar den nya lågzonspumpen i maskinhallen på Borgs vattenverk. Till höger syns den feldimensionerade lågzonspumpen från 1970-talet. Den nya pumpen sparar 335 000 kwh/år åt Norrköping Vatten. SVENSKT VATTEN # 2013 7
DRICKSVATTEN Värme från dricksvatten i Umeå En elpanna på 270 kw från 1971 behövde bytas ut på Forslunda vattenverk som försörjer 96 000 personer med dricksvatten. Det gjordes en energiutredning med olika alternativ, och man fastnade för att installera värmepump mot dricksvattnet. Med ett bidrag från energiprojektet installerade vi två värmepumpar på 60 kw vardera. Värmepumparna tar energin från utgående dricksvatten, men vi har en trycklös mellankrets mellan värmepumpen och dricksvattnet för att förhindra att glykol kan förorena dricksvatten. Det är ett effektivt skydd för konsumenten. Om det blir fel i värmeväxlaren så går vätskan in i mellankretsen, säger Erik Ring som är sektionschef för vatten hos Umeva. Vi bytte också ut och installerade fler radiatorer eftersom vi var tvungna att byta systemtemperatur från 80/60 till 60/40 o C. För att få ut samma värmemängd med den lägre utgående temperatur som värmepumpen ger var vi tvungna att öka volymen på värmesystemet. Från början hade man bara vatten i mellankretsen som då hela tiden frös till is. Värmepumparna var så effektiva att man var tvungen att fylla mellankretsen med en livsmedelsgodkänd spritlösning: E-therm KBS BIO. Personalen kan följa och se alla värden från värmepumparna i vårt operatörssystem. Fördelen med det är att vi har fått en daglig rutin att följa upp att allt är okej med vårt värmesystem, säger Erik Ring. År 2012 producerade värmepumparna totalt 345 MWh, och den totala energibesparingen var 240 MWh. Forslunda vattenverk i Umeå värms numera med värme från dricksvatten via en värmepump. För att skapa fullständig säkerhet för konsumenten finns en trycklös mellankrets. Dricksvattnet till vänster går ner till växlaren för mellankretsen. I mellankretsen ser man cirkulationspumpen och det genomskinliga påfyllningskärlet för spritlösningen. Till höger om Erik Ring syns växlaren för värmepumpskretsen, det röda påfyllningskärlet för glykol och längst till höger värmepumpen. Skissen visar samma sak som fotot. Växlare Foto: Urban Gregorsson Mellankrets (Livsmedelsgodkänd spritlösning) Värme ur dricksvatten Växlare Värmepumpskrets (Propylenglykol 30 %) Dricksvatten Värmepump Uppvärmning Forslunda vattenverk Solfångare och värmepump i Görvälnverket Solfångare och värmepumpar är en lyckad kombination hos Norrvattens vattenverk. Värmepumpen tar energi ur råvattnet. År 2005 togs en stor värmepump i drift på Görvälnverket vid Mälaren väster om Stockholm. Det innebar att värmeproduktionen från befintliga oljepannor reducerades med över 90 procent, säger produktionschef Bertil Johansson. I samband med en senare översyn av värmesystemet ville vi helt och hållet ersätta befintliga oljepannor med alternativa värmekällor. Vi bestämde oss för att installera ytterligare en värmepump och dessutom solfångare. Vi rev ut oljepannorna och ersatte dem med elpannor som back-up och stöd vid kallt väder. Solfångarna i kombination med värmepumpen används i huvudsak för värme och tappvarmvatten under sommaren men ger ett tillskott även på vintern. Solfångarna är av typen vakuumrörssolfångare med tillhörande system för energiackumulering. Efter lite inkörningsproblem har anläggningen fungerat bra i tre år nu. Vi sparar ungefär 70 000 kwh/år. En annan fördel är att vi minimerar vår miljöbelastning genom att utnyttja naturliga energikällor och optimera energiutnyttjandet, säger Bertil Johansson. Foto: Cornelis Reitz På Görvälnverkets tak finns det totalt 43 m 2 solfångare av typen vakuumrörssolfångare, med effekten 650 W/m 2. 8 SVENSKT VATTEN # 2013
LEDNINGSNÄT Foto: Norrköping Vatten Här tas prover ur en spillvattenbrunn i jakten på inläckage av tillskottsvatten. Läckande ledningar kostar energi En normal vattenläcka på 100 liter per minut motsvarar 4 300 kwh per månad och ungefär lika många kronor. Helt i onödan. I Sverige har vi ett svinn av dricksvatten som motsvarar uppåt 200 GWh per år. Norrköping vatten har fått bidrag från Svenskt Vattens energiprojekt för att systematiskt minska tillskottsvatten i ledningsnätet. Tillsammans med bland andra FOI har man också fått bidrag för att utveckla en ny läcksökningsmetod. I lunchrummet på Borgs vattenverk träffar jag två eldsjälar i Norrköping Vattens läcksökningsgrupp, driftchef Maria Rothman och utredningsingenjör Jenny Uusijärvi. Norrköping Vatten köper 14 GWh energi varje år. Mer än 4 av dessa kan härledas till utläckande dricksvatten och tillskottsvatten. Vi hoppas att vi på sikt ska kunna minska detta till hälften. Men först måste vi förstå varifrån tillskottsvattnet kommer och var det läcker ut från dricksvattennätet. Det gäller att få full koll innan man kan få full funktion, säger Maria Maria Rothman och Jenny Uusijärvi. Rothman. Fokus på läcksökning Under åren 2007 2009 fokuserade hela Norrköping Vatten på utläckande dricksvatten och tillskottsvatten, och ett omfattande läcksökningsarbete resulterade i många åtgärder. Vi har relinat spill- och dagvattenledningar, tätat brunnar och bytt ut galvaniserade vattenledningar, säger Jenny Uusijärvi. Från och med 2010 har vi en strategisk läcksökningsgrupp som fortsätter att arbeta både med utläckage i dricksvattennätet och tillskottsvatten i spillvattennätet. Vi hittar fler och fler orsaker till våra problem och utvecklar våra arbetsmetoder. År 2009 fick projektet bidrag från Svenskt Vattens energiprojekt. Det har genererat en SVU-rapport som också innehåller en handbok för läcksökningsarbete. Rapporten handlar till stor del om Skärblacka där stora insatser gjordes inför en planerad nedläggning av både vatten- och reningsverket. Länsstyrelsen ställde krav på att tillskottsvattnet skulle minska från 75 procent till 50 procent för att minska vattenvolymen som skulle pumpas till Norrköping. Efter en del åtgärder kunde trenden vändas och tillskottsvattnet sjönk till 62 procent. Det motsvarar en energibesparing på 265 000 kwh/år. För att upptäcka tillskottsvatten i spillvattennätet använder vi ammoniummetoden som innebär att vi tar prov på spillvattnet för att hitta de ledningssträckor där vattnet innehåller mindre ammonium än spillvatten normalt gör. Vi gör också tv-inspektioner och kontrollerar stuprörsanslutningar. Och vi har upptäckt att skarven mellan huvudledning och servisledning kan vara en riktig bov när det gäller inläckage, säger Jenny Uusijärvi. Läcksökning med radar Norrköping Vatten, Tekniska verken i Linköping och Göteborg Vatten har samarbetat kring en läcksökningsutrustning som bygger på dopplereffekten, med bidrag från Svenskt Vattens energiprojekt. Det här är ett spetsprojekt med lite osäker utgång, men med stor nytta om det kan genomföras eftersom metoden fungerar även för plaströr till skillnad från dagens läcksökningsmetoder. Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI) står för forskningsdelen, och företaget Cinside står för mjukvaran och bygger utrustningen. Metoden har testats på ett läcksökningsfält i Borås och ett försöksfält i Linköping. I dag finns det två färdiga funktionsmodeller som har visat att tekniken fungerar. Nu behöver metoden utvecklas så att vi kan mäta längre ner i marken samt klara av fuktig mark. Vi måste också kunna se pågående läckor och dessutom särskilja läckage av dricksvatten från spill- och dagvatten. Vi bedömer att det behövs ytterligare två Den läcksökningsutrustning som förhoppningsvis finns på marknaden om ett par år är stor som en portfölj och väger mindre än 5 kg. års forskning och sedan ett år till innan utrustningen finns på marknaden, säger Maria Rothman. Kostnaden för nästa fas är 5 miljoner kronor. De tre deltagande VA-verksamheterna står för hälften, men det saknas cirka 2,5 miljoner kronor. Maria Rothman hoppas att fler svenska kommuner ska vilja medverka i projektet. Läs mer i SVU-rapporterna 2013 02 och 2013 03 (se sidan 23). SVENSKT VATTEN # 2013 9
LEDNINGSNÄT Genväg genom Fjärås Bräcka sparar mycket el Fjärås Bräcka ligger tvärs över Lygnerns dalgång och har komplex geologisk uppbyggnad. Området är avsatt som naturreservat. Projektet ställde därför höga miljökrav på entreprenören när det gällde till exempel att klä in maskiner med gummiduk och att ha ett ronderande vaktbolag. Sjövatten pumpas från sjön Lygnern till infiltrationsbassängerna på andra sidan åsen. Tidigare ledningsdragning gav en uppfordringshöjd på cirka 35 m. Att utnyttja hävertverkan var inte möjligt på grund av för stora undertryck. Syftet med att borra genom åsen och förändra ledningsdragningen var att minska uppfordringshöjden och få en betydande minskning av elanvändningen. Projektet startade med att vi utförde en förundersökning och en riskanalys, säger VA-chef Anders Janson. Vi ansökte hos länsstyrelsen om dispens från reservatsföreskrifter och strandskyddsbestämmelser. När vi fick klartecken upphandlade vi entreprenör. Vi informerade de boende i området och satte sedan i gång med grävning och borrning. Under arbetets gång körde borrutrustningen fast i åsen och vi fick avbryta arbetet under några veckor. Vi bestämde i samråd med entreprenören att vi i stället skulle hammarborra hela sträckan genom åsen. Borrningen lyckades och vi drog igenom den nya råvattenledningen, installerade nya pumpar med högre verkningsgrad, gjorde inkopplingarna och provkörde. Vi har numera säkrat upp med två matningar för råvatten till våra infiltrationsbassänger. Projektet kostade nästan 4 miljoner kronor. Energiprojektet bidrog med drygt en halv miljon. Återbetalningstiden är cirka 11 år. Kungsbacka kommun har gjort en långhålsborrning genom den mäktiga israndsbildningen Fjärås Bräcka för att minska uppfordringshöjden för råvatten som ska infiltreras genom åsen. Efter en tids drift har det visat sig att elbesparingen blir cirka 255 MWh/år. Foto: Olle Andersson Kungsbacka sparar 255 MWh/år på sin borrning genom åsen för en ny råvattenledning. Mindre pumpar i Mönsterås Finsjö vattenverk i Mönsterås kommun har bytt styrning och pumpar för att spara el. Landskapets utseende längs ledningssträckningen utnyttjas optimalt. Mellan vattenverket i Finsjö och vattentornet i Mönsterås går en överföringsledning på 315 mm via Fliseryd. Vattentornet i Fliseryd har markhöjden 49 m över havet och toppen 85 m över havet. Motsvarande siffror för vattentornet i Mönsterås är 6 m och 45 m. I Fliseryd går det åt cirka 100 m 3 per dygn och i Mönsterås cirka 900 m 3. I samband med att distributionspumparna i vattenverket skulle ersättas med nya kom frågan upp från vår drifttekniker Jan Pernius om vi inte kunde använda mindre pumpar genom att använda en ny driftstrategi, säger VA-ingenjör Christer Holmgren. Som läget var då pumpades vattnet från vattenverket direkt utan fler tryckstegringar VA-ingenjör Christer Holmgren är nöjd med de nya mindre pumparna i Finsjö vattenverk. Foto: Claus Kempe till vattentornen i Fliseryd och Mönsterås. I Habbestorp på vägen till Mönsterås fanns en tryckreduceringsstation som sänkte inkommande tryck för anpassning till nivåerna i Mönsterås vattentorn. Inom VA-avdelningen diskuterade vi möjligheten att förändra driften så att tryckreduceringen inte skulle behövas. Förslaget var att utgående tryck från Finsjö vattenverk skulle vara så lågt att bara nivån i Mönsterås vattentorn kunde hållas. För Fliseryd skulle en ny tryckstegringsstation stå för tryckhållningen. En konsult fick utföra en vattenledningsberäkning, säger Christer Holmgren. Resultatet blev att vattenverkets befintliga pumpar på 22 kw byttes till pumpar på 5,5 kw. En ny tryckstegringsstation byggdes i Fliseryd med pumpar på 2,2 kw. Samtidigt byttes datastyrningen ut för att passa det nya körsättet. Vi har nu haft detta i drift i cirka 2 år och har bara positiva erfarenheter. Besparingen är ungefär 150 000 kr per år för minskade energikostnader, säger Christer Holmgren. 10 SVENSKT VATTEN # 2013
AVLOPP Foto: Thomas Henrikson Foto: Nordicphotos Avloppsbehandling med energifokus Reningsverken har stor potential att effektivisera sin elanvändning. Dessutom kan det organiska materialet utnyttjas betydligt effektivare, inte minst genom ökad produktion och bättre användning av biogas. På de följande sidorna presenteras dels avloppsreningens möjligheter att energieffektivisera rent allmänt, dels ett antal avloppsprojekt som har fått bidrag från energiprojektet, vad de har gjort och hur mycket de har sparat i energikostnader. Det är projekt i Ockelbo, Skutskär, Edsbyn, Borås, Eslöv, Lidingö och Göteborg. SVENSKT VATTEN # 2013 11
AVLOPP Foto: Thomas Henrikson Mycket av den högvärdiga energi som lämnar reningsverken går ut med det rötade slammet i form av organiskt material ofta nästan lika mycket som finns i den producerade biogasen. Energiutmaningar inom avloppstekniken Den största potentialen för energieffektivisering inom vatten och avlopp finns på reningsverken. Att energieffektivisera innebär dels att använda högvärdig energi mer effektivt, till exempel använda mindre elenergi vid pumpning och luftning, dels att ersätta högvärdig energi med lågvärdig energi där det går, till exempel värma reningsverket med fjärrvärme i stället för med biogas. Energi finns i olika former: elenergi, rörelseenergi, kemisk energi och värme. Energiformerna har olika kvalitet eller arbetsförmåga. Energikvalitet kallas också exergi. Högvärdig energi har hög exergi, till exempel elenergi som kan driva motorer och få lampor att lysa. Värmeenergi har låg exergi. Energi kan inte förstöras utan bara omvandlas; det som förstörs är exergin. Det är viktigt att hushålla med energi och att använda rätt energi för rätt ändamål. Både elenergi och biogas är energiformer med hög kvalitet och det är slöseri att använda dem för direktuppvärmning Om man summerar energi utan att ta hänsyn till dess värde, begår man samma fel som en kassör som räknar sin kassa genom att ange hur många slantar den innehåller, utan att skilja mellan enkronor och femöringar. Sagt av Hannes Alfvén, professor och nobelpristagare Exergianalys ger en helt annan bild Daniel Hellström, Svenskt Vatten, har räknat på ett tänkt reningsverk med ett inkommande flöde på 300 l per person och dygn, och jämfört energianalys med exergianalys. Vid en energianalys där man inte tar hänsyn till energikvalitet är värmen i avloppsvattnet det helt dominerande energiflödet i ett reningsverk (vänstra stapeln i figur 1); det är värme som kan utvinnas med värmepump. Om man i stället gör en exergianalys och tar hänsyn till kvaliteten hos olika energiflöden är det omsättningen av organiskt material som dominerar, och utnyttjandet av det organiska materialet kan ökas väsentligt genom ökad produktion och bättre användning av biogas. Potentialen för effektivare elanvändning är också stor, säger Daniel Hellström. Avloppsvatten innehåller cirka 3,8 kwh/kg organiskt material (COD). Varje person genererar drygt 200 kwh per år Det är mer än medianvärdet för den totala elanvändningen i hela VA-verksamheten. Organiskt material är alltså en betydande energikälla som kan nyttjas bättre. Men en betydande del av det organiska materialet används som kolkälla för kvävereningen. Kvävereningen konkurrerar alltså med biogasproduktionen om det organiska Energi- och exergiflöden i ett reningsverk Procent 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Energi Exergi Biogas El-drift Värme-drift Avloppsvärme Figur 1. Några energi- och exergiflöden för ett tänkt reningsverk i procent av det totala energi- respektive exergiflödet som ingår i exemplet. materialet. Kväverening är en energikrävande process eftersom det behövs både luftning för nitrifikation och kolkälla för denitrifikation. I energistatistiken ser vi också en tydlig effekt av att ökade kvävekrav ger ökad förbrukning av kolkälla. Ett sätt att förbättra exergieffektiviteten är därför att vidareutveckla den så kallade anammoxprocessen, där det krävs mindre syre än vid vanlig kväverening och inte någon organisk kolkälla, säger Daniel Hellström. Pumpning och luftning Reningsverk påverkar klimatet, direkt genom utsläpp av metan och lustgas och indirekt via energianvändning. Reningsverken kan också hjälpa till att minska samhällets klimatpåverkan genom att bidra till att biogas ersätter fossila bränslen. Men för energieffektiviseringsarbetet är troligen kostnaderna en viktigare drivkraft eftersom energinotan utgör en stor och ökande del av reningsverkens driftkostnader, menar professor emeritus Gustaf Olsson, Lunds universitet, som har ägnat sin forskning åt industriell automation och under år 2012 kom ut med boken Water and Energy Threats and Opportunities (IWA Publications). Pumpning och luftning är de stora elenergianvändarna, säger han. För att reglera syrehalten i luftningsbassängerna är styrbara blåsmaskiner en grundförutsättning för energibesparing. När det gäller pumpar måste man tänka på att maximum för pumpens verkningsgrad stämmer med de flöden man oftast har. I vissa fall kan varvtalsreglering bidra till minskad elanvändning, särskilt då lyfthöjderna är måttliga. Genom utläckage förloras stora mängder dricksvatten, medan mycket vatten läcker in i avloppsrören. Allt detta betyder energiförluster på grund av onödig pumpning och behandling av mer avloppsvatten. Både underhåll av rör och automatisk läckdetektering och läcklokalisering bör prioriteras för att spara energi, säger Gustaf Olsson. 12 SVENSKT VATTEN # 2013
Biogas mest effektiv som fordonsgas Synen på biogas och hur den kan användas har förändrats över tiden. Från att ha varit reningsverkens fria energiresurs som facklades bort när inte värmen från gaspannan behövdes så har biogasen i dubbel mening uppgraderats till en energikälla med hög kvalitet som bäst lämpar sig för fordonsdrift. Det organiska material som kommer in till ett reningsverk innehåller mycket energi av ganska hög kvalitet (exergi). Energin i det organiska materialet tas i dag delvis omhand genom att en del av slammet omvandlas till biogas i Biogasproduktion i Sverige rötningsprocessen. År 2011 GWh/år 1600 producerades nästan 1,5 TWh 1400 1200 1000 biogas i Sverige, varav 43 procent i 135 stycken reningsverk med rötning av slam. Produktionsökningen 800 för renings- 600 400 200 verken var under perioden 2006 2011 knappt 10 procent (figur 1). 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Deponier År Industrianläggningar Gårdsanläggningar Samrötningsanläggningar Avloppsreningsverk Figur 1. Total biogasproduktion i Sverige åren 2006 2011 fördelat på olika anläggningstyper. Ändrad syn på biogas I Sverige har biogasens historia gått i vågor. Slamrötningen drog igång på 1930-talet. Huvudsyftet var att minska slammängderna och stabilisera slammet. Samtidigt fick man biogas (metan) som redan på 1940-talet användes som drivmedel, bland annat till bilar i Borås. På reningsverken har man länge sett biogasen som en fri energiresurs för verkens eget energibehov ett synsätt som fortfarande finns kvar i stor i utsträckning. Gasen har ofta eldats i en gaspanna för uppvärmning av lokalerna och facklats bort när inte värmen har behövts. Numera ses biogas som en värdefull resurs som ska användas på bästa sätt. Med tanke på gasens höga energikvalitet är det bästa sättet att använda den till fordonsbränsle, men då måste den uppgraderas genom att man tar bort koldioxiden. På framför allt mindre anläggningar är det svårt att få ekonomi i framställning av fordonsbränsle. Då kan det vara en bra lösning att använda gasen till att driva ett litet kraftvärmeverk som genererar el och värme som sedan används på avloppsreningsverket. Tanken att i större utsträckning använda biogasen till fordonsdrift började slå rot i slutet av 1990-talet. Stadsbussarna i bland annat Uppsala, Linköping och Trollhättan började drivas med biogas. På andra ställen som Kalmar och Stockholm satsade man mer på person- och tjänstebilar. Utvecklingen har sedan fortsatt och i dag finns det 47 uppgraderingsanläggningar i landet, varav 33 år 2011 var kopplade till reningsverk. Allt mer biogas till fordonsdrift 28 GWh elektricitet producerades från reningsverkens biogas år 2011. Vid produktionen av el är verkningsgraden 30 35 procent. Det betyder att ungefär en tredjedel av energin omvandlas till el medan två tredjedelar omvandlas till värme. Därför är det viktigt att nyttiggöra värmen eftersom energiverkningsgraden då ökar till 70 80 procent. Totalt användes knappt 14 miljoner Nm 3 (normalkubikmeter) biogas till elproduktion eller kombinerad el- och värmeproduktion år 2011. Värmen används till stor del för uppvärmning av rötningsprocessen Användning av biogas från reningsverk GWh/år 400 350 300 250 200 150 Uppgraderad Värme inklusive förluster 100 Fackling 50 El 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 År Figur 2. Användning av biogas från reningsverk i GWh per år. För 2006 saknas data för faktisk mängd producerad el; där finns endast uppgifter om gas till gasmotorer. Med antagande om 35 procent elverkningsgrad har elproduktionen för 2006 räknats fram (resten redovisas som värme inkl. förluster ). och reningsverkens egna lokaler. Hur biogasen från reningsverken används framgår av figur 2. Den totala mängden är ungefär 630 GWh/år. Under perioden 2006 2011 har mängden gas som går till uppgradering ökat från 157 GWh/år till 351 GWh/år. Relaterat till den totala gasproduktionen på reningsverken innebär det att andelen gas som uppgraderas till fordonsbränsle har ökat från 27 till 56 procent under denna period. Andelen gas som går till uppvärmning (inklusive förluster) har under samma tid minskat från 55 till 32 procent. Foto: Borås Energi och Miljö AB Biogasstatistiken sammanställs på uppdrag av Energimyndigheten av Energigas Sverige i samarbete med LRF, Avfall Sverige och Svenskt Vatten. Rapporter med årlig statistik finns att hämta på www.energimyndigheten.se. SVENSKT VATTEN # 2013 13
AVLOPP Energibesparing och bättre rening i Ockelbo I Ockelbo reningsverk har man slagit flera flugor i samma smäll sparat energi och pengar, och fått bättre arbetsmiljö och minskade utsläpp. Potentialen att energieffektivisera är stor på gamla verk, säger processingenjör Richard Faber, Gästrike Vatten. FÖRE I Ockelbo avloppsreningsverk med knappt 3 000 anslutna har man med hjälp av bidrag från energiprojektet byggt om dels processen i biosteget, dels värme och ventilation i både process- och personalbyggnader. Man har bytt blåsmaskiner, bytt luftningssystem i biobassäng och sandfång, EFTER De gamla blåsmaskinerna i Ockelbo reningsverk var på 19 kw och minst en av dem var i drift hela tiden (t.v.). De två helt nya blåsmaskinerna är på 5,5 kw och kan regleras; oftast räcker det att en av dem är i drift (t.h.). bytt returslampumpar, installerat frekvensstyrningsinstrument och PLC, tagit bort oljetanken, installerat tre värmepumpar och bytt ventilationsaggregat. Nettoförtjänsten på investeringen är mellan 10 000 och 50 000 kronor per år. Man sparar cirka 400 MWh/år, använder inga fossila bränslen för uppvärmning och får dessutom minskade BOD-halter i utgående vatten. Det har också blivit bättre luft på hela anläggningen och bättre ergonomi, enligt Richard Faber. Den stora energivinsten i processen gör vi genom ett effektivare luftarsystem och styrning av blåsmaskinerna mot önskad syrehalt, säger han. Genom det nya styrsystemet har vi fått ökade möjligheter att optimera driften av biosteget och även möjlighet att på sikt automatisera hela anläggningen. Även för Gästrike Vatten som ansvarar för driften i Ockelbo reningsverk har projektet gett vinster. En framgångsfaktor för den här typen av större projekt är att alla nyckelfunktioner samarbetar, bland annat drift-, el- och processteknik. Vi har utvecklat vårt samarbete och fått möjlighet att ta ett helhetsgrepp för att uppgradera äldre utrustning till modern teknik. Foto: Richard Faber I Ockelbo reningsverk är ventilationen ombyggd. Ventilationsaggregatet syns till höger nere i bassänghallen. Här är det slutbesiktning av biosteget med från vänster driftchef Anders Larsson, entreprenören Ingmar Glämsta, elansvarige Pieter Buddenbaum och till höger drifttekniker Åke Stark. Bassängen har fått nya luftningsgrindar som finfördelar luften mer än tidigare så att den biologiska processen blir effektivare och BOD-halten i utgående vatten i genomsnitt lägre. Längst bak till höger i bilden syns lite av det nya ventilationsaggregatet. Till vänster om aggregatet står den vita värmepumpen. De svarta rören ovanför kommer från slutsedimenteringsbassängen som värmen till värmepumpen tas ifrån. Värmepumpen värmer i sin tur ventilationsluften. 14 SVENSKT VATTEN # 2013
Optimering av värmeåtervinning i Skutskär FÖRE UNDER EFTER I Skutskärs reningsverk finns nu ett helt nytt ventilationsaggregat som har möjlighet att ta vara på värme i frånluften. Jan-Erik Molander på bilden till vänster var biträdande projektledare under spillvärmeprojektet i Skutskär. På Skutskärs reningsverk i Älvkarleby kommun har man använt pengar från energiprojektet för att optimera återvinningen av spillvärme inom värme- och ventilationssystemet. FÖRE EFTER För cirka 1,5 miljoner kronor i total investeringskostnad har man fått bland annat ett nytt ventilationsaggregat med nytt styrsystem, nya radiatorer i kontorsbyggnaden och nya cirkulationspumpar. Energibesparingen är 200 MWh värme år 2012 jämfört med den årliga användningen under perioden 2008 2010. Nu kan vi värmeväxla på frånluften, och vi har byggt bort att cirkulationspumparna för värmeanläggningen motverkade varandra, säger Richard Faber, Gästrike Vatten. Vi har också installerat en ackumulatortank på 3 m 3 och anslutit alla värmekällor till den. Det gör att alla enheter kan arbeta optimalt utan att påverka varandra. Energianvändningen blir lägre och driften säkrare. Andra goda effekter av projektet är att arbetsmiljön har förbättrats i både kontors- och processbyggnader och att både chefer och driftpersonal har lärt sig att det finns en hel del att vinna på energiåtgärder. I verkstaden kan det behövas lite högre temperatur än i bassänghallen vid längre arbetspass. Tidigare fanns där en gammal värmefläkt som gick på direktel. Nu är värmetillförseln till verkstaden ansluten till värmesystemet som vid Skutskär reningsverk har olika värmekällor, bland annat en värmepump och en pelletpanna. Foto: Richard Faber Kontorsbyggnaden vid Skutskärs reningsverk har fått nya radiatorer. Bland annat den här cirkulationspumpen har tagits bort helt därför att den inte behövdes. Tidigare hade felaktiga cirkulationsströmmar motverkat varandra. SVENSKT VATTEN # 2013 15
AVLOPP Nya luftningsreaktorer i Edsbyn De nya luftningsreaktorerna är så energieffektiva att VA-människor på studiebesök inte tror sina öron. Därför diskuterar man nu på Edsbyns reningsverk att följa upp energiåtgången mer exakt genom att sätta energimätning på reaktorerna. Edsbyns reningsverk i Ovanåkers kommun i Hälsingland har cirka 6 000 anslutna. Här har man ersatt gamla ejektorluftare, cirkulationspumpar och blåsmaskiner med två luftningsreaktorer som är utförda med dubbelmantling så att värme från avloppsvattnet enkelt kan utvinnas med hjälp av värmepumpar. Två nya värmepumpar med ständigt hög verkningsgrad har anslutits och ersatt tidigare uppvärmning med gammal värmepump, olja och el. Total installerad effekt för luftning i de båda bassängerna är bara 16 kw och under större delen av tiden går aggregaten på halvfart. Den beräknade energiåtgången i luftningen är mindre än 250 kwh per dygn, enligt VA-ingenjör Johan Olanders. Investeringen möjliggjorde också att vi genom god tillgång på billig värme kunde bygga ut våra lokaler och sammanföra personal från ledningsnät och reningsverk, säger han. Totalkostnaden för projektet är cirka 1,3 miljoner kronor. Elbesparingen i luftningen är minst 120 MWh/år. Den totala energibesparingen blir cirka 200 MWh/år om man räknar in energin för de utökade lokalerna. Till fördelarna med de nya luftningsreaktorerna hör att de är robusta och har litet underhållsbehov. Maskinutrustningen ligger ovanför vattenytan så att luftningsbassängerna aldrig behöver tömmas. En annan fördel är att miljön i reningsverkets bassänghallar har blivit bättre när det gäller temperatur och buller, säger Johan Olanders. Här sätts en av luftningsreaktorerna på plats i luftningsbassängen i Edsbyns reningsverk. Foto: Stewe Norell Termofil rötning med värmeåtervinning i Borås Den termofila rötningen på Gässlösa reningsverk i Borås togs i drift hösten 2010. Genom att gå över från mesofil till termofil rötning har man ökat biogasproduktionen avsevärt. Termofil rötning kostar mer energi än mesofil och för att kompensera detta återvinns värme från rötslam till råslam. David Malm manövrerar värmepumpen som återvinner energi från rötslam till råslam i Gässlösa reningsverk. Foto: Fredrik Seger För att energieffektivisera har två projekt genomförts på Gässlösa reningsverk. I det första installerades två slam/vatten-värmeväxlare för att återvinna värmen från rötslammet och värma det ingående flödet. Det här skedde under år 2008 och energibesparingen var cirka 2 000 MWh/år, säger projektledaren Anders Fransson. Under 2009 2010 kompletterades anläggningen med en värmepump med låg förångningstemperatur och värmeväxlare för att återvinna ytterligare värme från rötslammet. När värmepumpen var installerad kunde vi gå över från mesofil till termofil rötning. Det svåraste under resans gång har varit att nå rätt temperatur i rötningen. Man är uppe i cirka 50 grader och har alltså inte nått maximal termofil rötning än. Orsaken till att temperaturen pendlar är att rötkammarna är gjorda av betong och saknar isolering. Gässlösa reningsverk har 110 000 anslutna och producerade vid projektets start cirka 1 miljon normalkubikmeter (Nm 3 ) biogas. År 2012 var gasproduktionen uppe i hela 2 457 000 Nm 3, och större delen av ökningen beror på den termofila rötningen. Det här ger en nettobesparing på 5 600 MWh/år, säger Anders Fransson. 16 SVENSKT VATTEN # 2013
Propelleromrörare i slamluftning i Eslöv En propeller i stället för luft från blåsmaskinen rör om i slamluftningsbassängen och beräknas spara uppåt 9 000 kwh per månad åt Ellingeverket i Eslöv. En slamluftningsbassäng behandlar rejektvatten från slamcentrifugeringen. Bassängen har tallriksluftare som syresätter vattnet med hjälp av en blåsmaskin. För att processen ska fungera måste bassängen vara totalomrörd. Omrörningen skedde före åtgärden bara med luft från blåsmaskinen. Större delen av belastningen på reningsverket kommer från en livsmedelsindustri. Därför är bassängen lågbelastad en stor del av året och behovet av luft är lågt. Under dessa perioder var det omrörningsbehovet som bestämde hur mycket luft som tillfördes, säger Göran Johnsson, VA Syd. Med bidrag från energiprojektet installerade vi en dränkt propelleromrörare som sköter omrörningen i stället för luften. Omröraren startar när luftbehovet är lågt. Då kan vi låta blåsmaskinen gå ner till minsta varvtal och under kortare perioder stänga den helt. Omröraren använder mycket mindre energi än blåsmaskinen. Omröraren med styrning togs drift i november 2011. Under 2012 gjorde problem med en annan blåsmaskin att man periodvis måste gå tillbaka till det gamla styrsättet. Beräknat utifrån de månader som systemet har varit i drift sparar man mellan 6 000 och 9 000 kwh per månad jämfört med det gamla driftsättet. Det är möjligt att det går att optimera driften av blåsmaskinen ytterligare genom att installera en mätare som mäter ammoniumhalten i bassängen och därmed indikerar hur mycket luft som måste tillföras. Kostnaden för inköp och installation av omröraren samt elinstallationer var cirka 220 000 kronor. Energioptimerad syretillförsel på Käppalaverket Käppalaverkets strategier för styrning av luftningen i biobassängerna har förfinats under årtiondena och fokus har lagts allt mer på energibesparande åtgärder. Ett sådant projekt fick stöd av Svenskt Vattens energiprojekt. Det gällde installation av instrument för en mer avancerad och energieffektiv styrning av luftningsprocessen. Vanligtvis styrs syrehalten i de luftade bassängerna mot börvärden som sätts av driftoperatörerna. Ett problem är att belastningen och därmed syrebehovet ändrar sig över tiden och att börvärdena konstant måste justeras för att utgående kvävehalter ska hållas inom ramen för reningsverkets utsläppsvillkor. Resultatet blir ofta att onödigt höga eller för låga syrehalter hålls i bassängerna, med onödig energiåtgång som resultat. Genom att mäta utgående ammoniumhalt online och installera syrehaltsmätare i fler luftade zoner har vi på Käppalaverket infört en mer avancerad styrning som säkerställer optimala syrehalter och luftflöden för rådande förhållanden, säger processchef Andreas Thunberg. Projektet utvärderades till en början i en av reningsverkets elva linjer men har nu utökats till åtta linjer. Under 2013 beräknas samtliga linjer vara modifierade med en minskad luftförbrukning på totalt 20 procent, och med bibehållna reningsresultat. Den sänkta luftförbrukningen motsvarar en årlig energibesparing på cirka 1 GWh. Käppalaverket har också undersökt om mekanisk förbehandling av slam före rötning är en bra metod för att öka gasutbytet. Resultaten i labb- och pilotskala var mycket lovande. Med bidrag från energiprojektet gjordes fullskaleförsök, som tyvärr inte nådde hela vägen fram med följden att installationen avvecklades. Erfarenheterna finns sammanställda i en SVUrapport 2012 07 (se sidan 23). Drifttekniker Tofik Massiri kontrollerar en av de syrehaltsmätare som används i den nya styrningen av syrehalter på Käppalaverket. Foto: Tommy Söderstam Johan Eidenby har medverkat i driftoptimeringsprojektet hos Gryaab. Driftoptimering hos Gryaab Gryaab i Göteborg har optimerat driften i sina ventilationsanläggningar med bidrag från Svenskt Vattens energiprojekt. Det har lett till besparing av både el och värmeenergi. Anläggningarna projekterades och byggdes under tider när energikostnaden var låg. I dag är det andra tider och det lönar sig att energieffektivisera. Vi har behovsanpassat luftflöden, drifttider och temperaturer, säger Johan Eidenby, chef på El-gruppen. Luftflödena har varit överdimensionerade för de verksamheter de har betjänat. Nya luftflöden har projekterats och fläktarnas varvtal har sedan anpassats efter dem. En del ventilationssystem har varit i drift under hela dygnet och ventilerat lokaler under tider när det inte har varit någon verksamhet. Drifttiderna har nu omprogrammerats i systemens styrenheter. Vissa lokaler har hållit högre temperatur än vad som har krävts. Ventilationen har använts för uppvärmning av lokaler i stället för radiatorsystemen. Nu har vi sänkt tilluftstemperaturer och det innebär både lägre energianvändning och bättre inomhusklimat. Besparingen på fjärrvärme blev cirka 1 000 MWh/år och på el cirka 250 MWh/ år. Totalt gav det en besparing på ungefär 600 000 kr/år. Kostnaden för projektet var ungefär 1 miljon kronor. Foto: Ulrika Wahlström SVENSKT VATTEN # 2013 17
AVLOPP Energinyckeltal för reningsverk utvecklat för VASS VASS-nyckeltal avloppsreningsverk som har utvecklats inom ramen för energiprojektet innebär att det går att jämföra fler energirelaterade parametrar för reningsverk. Det blir också möjligt att ta hänsyn till ett antal förklaringsfaktorer vid jämförelser av enskilda reningsverk så att jämförelserna blir så rättvisande som möjligt, säger Daniel Hellström, Svenskt Vatten. Hittills har anläggningsdata samlats in via energiundersökningarna som gjorts inom ramen för energiprojektet samt via Biogas- VASS som har använts under flera år för insamling av nationell statistik över biogasproduktion vid reningsverk. Benchmarking på olika nivåer Nyckeltal är vanligtvis ett mått på en prestation, en resursförbrukning eller en kostnad. För ett reningsverk kan basen vara antalet anslutna personer eller personekvivalenter, eller debiterat antal kubikmeter avloppsvatten. Nyckeltal kan också vara en prestation i förhållande till en resursinsats, exempelvis kubikmeter producerad biogas i förhållande till tillfört organiskt material. Egna beräknade nyckeltal kan jämföras med andras nyckeltal, det som kallas benchmarking. Det är speciellt intressant att jämföra resultaten med de verk som uppvisar de bästa värdena. Det är mycket som kan behöva jämföras när det gäller reningsverk, till exempel kostnader, resursanvändning (personal energi, kemikalier) och reningsprestanda. Resurserna för att delta i ett jämförelsearbete kan skilja mellan vattentjänstföretagen och därför kan man delta på olika ambitionsnivåer. På den lägsta ambitionsnivån behöver 46 data lämnas in varav en stor del redan finns sammanställda i miljörapporten. Den mest omfattande nivån kräver att man lämnar över 200 uppgifter, säger Daniel Hellström. Exergiindex tar hänsyn till energikvalitet I arbetet utvecklades även ett resurseffektivitetsindex (exergiindex) för att möjliggöra jämförelse där man tar hänsyn till de olika energislagens kvalitet (el, fjärrvärme, gas, kolkälla, med mera). De exergiindex som används är kopplade till avloppsreningsverkens uppgift att behandla avloppsvatten och beaktar bara själva driften av reningsverken. Ett index, ExEff, mäter utnyttjandegraden av den tillförda exergin för hela reningsverket genom att relatera den exergi som levereras ut från reningsverket i form av bland annat externt levererad gas och producerad el till den exergi som tillförs reningsverket i form av inkommande avloppsvatten, el, kemikalier och kolkälla för drift samt eventuellt substrat till rötning. Systemgränsen går i princip vid staketet för reningsverket. Svenskt Vattens datasystem VASS har varit i drift sedan år 2001 och visar jämförelser på kommunnivå. Benchmarking av reningsverk måste ske på anläggningsnivå, och detta vidareutvecklas nu i VASS. Foto: IPN/Nordicphotos Exergieffektivitet (ExEff) Procent 35 30 Exergieffektiva 25 reningsverk 20 15 Inte fullt så exergieffektiva reningsverk 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 kwh/ansluten/år Reningsverk utan gasproduktion Reningsverk med gasproduktion Figur 1. Figuren visar vilka reningsverk som är mest exergieffektiva. Det är bra att ligga uppe i vänstra hörnet och mindre bra att ligga nere i högra hörnet. Nettoexergiförbrukning Ett annat mått är nettoexergiförbrukningen i förhållande till antalet anslutna. Nettoexergiförbrukningen är skillnaden mellan den exergi som på olika sätt tillförs reningsverket och den exergi som levereras ut från reningsverket i form av bland annat gas och el. Generellt har större reningsverk lägre specifik driftexergi än mindre reningsverk. Omsättningen av organiskt material, som användning av kolkälla, samt produktion och användning av biogas har stor betydelse för reningsverkets exergieffektivitet. Reningsverk med biogasproduktion där gasen levereras externt har relativt hög exergieffektivitet (se figur1). En detaljerad redovisning av testomgången finns i SVU-rapport 2011-15 Nyckeltal för reningsverk verktyg för effektivare resursanvändning. En översikt med en internationell översikt finns i SVU-rapport 2010-10 Benchmarking och nyckeltal vid avloppsreningsverk. 18 SVENSKT VATTEN # 2013
Utbildning i energieffektivisering för drifttekniker Inom ramen för energiprojektet har en tvådagarsutbildning för driftpersonal tagits fram. Kursen ingår numera i Svenskt Vattens kursutbud. Den tar upp hur vatten- och avloppsförsörjningen kan energieffektiviseras, från vattentäkt till utsläpp av renat avloppsvatten. Kursen har hittills genomförts fyra gånger: i november 2010 hos Tekniska Verken i Linköping med besök på Nykvarns reningsverk, i augusti 2011 på Ryaverket i Göteborg, i oktober 2011 i Borlänge med besök på Borlänge reningsverk och i oktober 2012 på Kungsängens reningsverk i Uppsala. I kursen ingår följande moment: Nyckeltal inom VA-branschen, Energieffektivisering av avloppsrening, Dimensionering av pumpar och ledningar, Energieffektivisering för uppvärmning, ventilation och belysning, Praktiska erfarenheter av energieffektivisering, Benchmarking (grupparbete) samt studiebesök. Bo Brink Henrik Held Fem föreläsare på kursen Föreläsare på kursen i Uppsala var projektledaren Anders Lingsten, Carl-Henrik Böhme, Sweco, Bo Brink, tidigare Laholms VA, Henrik Held, Xylem, och Daniel Hellström, Svenskt Vatten. Anders Lingsten talade om nyckeltal och gav goda exempel. Daniel Hellström talade om energi- och exergianvändning inom avloppsrening. Carl-Henrik Böhme pratade om energibesparingar i byggnaderna. Han gick igenom de principer som gäller för uppvärmning UTBILDNING av luft och klimatskal och hur de samspelar med väder och vind. Han tog upp frågor om ventilation, avfuktning och belysning samt lönsamhet för olika åtgärder. Det viktigaste är att deltagarna tar med sig nya glasögon hem och nyfiket undersöker hur status är i dag, analyserar vad som är de största problemen och tar initiativ till diskussioner i hela driftorganisationen om hur man kan spara, säger Carl-Henrik Böhme. Henrik Held hade fokus på dimensionering av energieffektiva pumpar och ledningar. Han gick igenom pumptyper, prestandakurvor och användningsområden. Han diskuterade process- och energioptimering av befintliga och nya anläggningar utifrån olika dimensioneringskriterier och styrstrategier, bland annat varvtalsreglering. Han jämförde pumpsystemlösningar och redde ut vilka investeringskalkylmodeller som passar bäst till olika projekt. Ett råd deltagarna får är att fokusera på systemet och inte på den enskilda produkten; den största energislukaren är rörsystemet och inte motorn. Utmana ursprungliga dimensioneringskriterier för befintligt pumpsystem och undvik överdimensionering av nytt pumpsystem. Gör det inte för krångligt. Använd nyckeltalet specifik energi, kwh/m 3, och enkla investeringskalkylmodeller som till exempel återbetalningstid vid utvärdering, säger Henrik Held. Bo Brink redogjorde för praktiska erfarenheter av energieffektivisering. Han visade exempel på hur VA-personalen i Laholm med enkla insatser och på eget initiativ har minskat energikostnaderna och utsläppen. Han visade också på olika sätt att uppmuntra och belöna personalens insatser: studiebesök på VA-verk, gruppresor till VA-mässor, miljöpris, belöningar och stipendier. Det viktigaste när man kommer hem efter en kurs är att fundera på vad som går att göra i de egna anläggningarna ute i driften. Energiprojektets faktablad och webbsidor ger exempel på genomförda energiprojekt. Studiebesök och kunskapsutbyte med grannkommuner är också givande och kostnadseffektivt, säger Bo Brink. Kursen inspirerade Örebrotekniker Drifttekniker Erik Johansson och elektriker Jari Riihinen på Skebäcksverket i Örebro deltog i kursen i Uppsala hösten 2012. Vi har redan gjort en hel del hos oss, men kursen inspirerade oss att leta effektiviseringsmöjligheter på flera håll. Ett exempel är närvarostyrd belysning som vi nu bygger in när vi genomför andra åtgärder. Det gäller att inte underskatta de enkla åtgärderna. Vi har också beställt ett exjobb som ska reda ut vad vi vinner på att styra primärslampumpningen med hjälp av TS-mätning, säger Erik Johansson. Jari Riihinen lyfter fram motordrift där man kan spara energi genom att se till att motorn inte är större än den behöver vara. Vi energioptimerar med frekvensomformare bland annat i pumpstationer där pumparna ska kunna styras av olika flöden. Och vi har ersatt hydrauldrift med små elmotorer på skrapspel i slambassängerna. Vi byter också till LED-belysning från 125 W kvicksilver till 40 W LED på förtjockarplanet, och från 100 W halogen till 10 W LED för att belysa pumpsumpen i pumpstationer. Många små bäckar blir stora åar till slut, säger Jari Riihinen. Foto: Anders Lingsten Energikursens deltagare är på studiebesök på Kungsängsverket i Uppsala under tvådagarskursen i oktober 2012. SVENSKT VATTEN # 2013 19
Foto: Chad Ehlers/Nordicphotos SKOP-UNDERSÖKNINGEN Belöna energimedveten personal! SKOP har telefonintervjuat VA-personal om deras energimedvetenhet. De flesta VA-chefer tycker att det skulle vara bra med ett belöningssystem för framgångsrik energieffektivisering, men exempel på sådana belöningar är ovanliga i Sverige. Det är mycket viktigt att skapa bra incitament för personalen att effektivisera energianvändningen, säger Anders Lingsten med anledning av en SKOP-undersökning som har gjorts både år 2009 och år 2012. Ett av målen i energiprojektet är att energimedvetenheten inom VA-branschen ska öka. Beslutsfattare och anställda ska genom projektet få större insikt i att energieffektivisering av verksamheten är viktig av miljöskäl, men även av rent ekonomiska skäl eftersom energinotan på VA-verken utgör en allt större del av de totala kostnaderna. I genomsnitt är elkostnaden 10 procent av ett VA-verks totala årskostnad men det finns exempel på ända upp till 20 procent. För att ta reda på hur väl målet om ökad energimedvetenhet har uppfyllts har vi inom energiprojektets ram låtit SKOP telefonintervjua företrädare för 50 av Svenskt Vattens medlemsföretag som har valts ut slumpvis. Intervjuerna gjordes dels i juni 2009, dels i november 2012, säger projektledaren Anders Lingsten. skapa bra incitament för personalen att effektivisera energianvändningen. En del av besparingen bör på något sätt gå tillbaka till dem som har åstadkommit effektiviseringen. Information och utbildning behövs Resultatet i kortform av hela undersökningen framgår av tabell 1, som visar antalet frågor som har besvarats mer energimedvetet (positivt) år 2012 än år 2009. Som framgår av tabellen har energimedvetenheten ökat inom VA-branschen förutom hos företagsledningarna där den förvånande nog har minskat. Resultatet av undersökningen visar att det återstår mycket av informationsinsatser och utbildning av branschens företrädare innan vi kan vara nöjda, säger Anders Lingsten. Ett antal frågor har besvarats av tre kategorier: politiskt ansvarig ordförande för VA-verksamheten, förvaltningschef/vd och en drifttekniker. Frågor och metodik var desamma vid båda undersökningstillfällena. Eftersom inget företag var med båda gångerna har totalt 100 medlemsföretag deltagit i enkäten. Totalt har 92 ordföranden, 90 företagsledare och 98 drifttekniker intervjuats, så svarsfrekvensen är hög. Belöningssystem vore bra På frågan hur väl man känner till Svenskt Vattens energieffektiviseringsprojekt svarade 35 procent av ordförandena år 2012 att de känner till projektet mycket eller ganska bra, jämfört med 29 procent vid undersökningen 2009. Ordförandena har i första hand fått information om projektet genom tidningen Svenskt Vatten och i andra hand via e-post. Dessutom har de fått information genom förvaltningschef, vd eller VA-chef, genom seminarier om projektet eller på Svenskt Vattens årsmöte. Av de tillfrågade företagsledarna år 2012 kände 74 procent till projektet mycket eller ganska väl. Andelen som känner till projektet mycket väl hade ökat med 5 procentandelar sedan 2009. 78 procent av de tillfrågade driftteknikerna hade år 2012 tyvärr fortsatt mycket eller ganska dålig kännedom om projektet och det är ungefär samma andel som 2009, säger Anders Lingsten. Ett annat intressant svar är att hela 91 procent av företagsledarna anser att det skulle vara positivt med ett belöningssystem för energieffektiviseringsförslag. Tyvärr finns det få exempel på detta i Sverige. Vi tror inom projektet att det är mycket viktigt att Svar på frågorna med Kategori positiv utveckling negativ utveckling Styrelseordförande 10 5 Företagsledning 7 13 Drifttekniker 11 4 Summa 28 22 Tabell 1. Antalet frågor där olika kategorier blev mer eller mindre energimedvetna mellan åren 2009 och 2012. 20 SVENSKT VATTEN # 2013