Energie uit afvalwater:
Hoe werkt de energie-zelfvoorzienende rioolwaterzuiveringsinstallatie?
Aflevering 9
De energie-zelfvoorzienende rioolwaterzuiveringsinstallatie van Aarhus
De energie-zelfvoorzienende afvalwaterzuiveringsinstallatie van morgen bestaat vandaag al. Het is gevestigd in Aarhus, Denemarken en inspireert het waterbeheer wereldwijd. De Deense gemeente exploiteert de nu CO2-neutrale afvalwaterzuiveringsinstallatie en bespaart daarbij veel energie. Dit komt omdat water- en afvalwaterbeheer normaliter 30-50% van het elektriciteitsverbruik van gemeenten in Europa uitmaakt. Er is nog veel ruimte voor verbetering – in Europa en wereldwijd.
Claus Homann is verantwoordelijk voor het afvalwaterbeheer in Aarhus en is trots op zijn team. Samen met Mads Warming van Danfoss Drives hebben ze in de afgelopen 10 jaar veel bereikt en de bestaande installatie omgebouwd tot een van de modernste afvalwaterinstallaties ter wereld. Vóór de omschakeling verschilde de installatie niet veel van andere bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties. Dit geeft vertrouwen aan vele andere exploitanten! Hoe maak je een bestaande fabriek geschikt voor een groene toekomst? In deze aflevering van de aandrijvingspodcast Drehmoment onthullen zij hoe de twee deskundigen dit hebben bereikt en waarom ook Duitse fabrieken hiervan kunnen profiteren.
Lees het volledige verhaal van de zaak hier.
Hoe hebben ze dat gedaan? Interview met Claus Homann en Mads Warming
Claus Homann: Ik denk dat wij een goed voorbeeld zijn omdat wij enerzijds veel energie besparen en anderzijds als afvalwaterzuiveringsinstallatie energie produceren. En dat is fantastisch.
Wat zijn de verschillen met bestaande installaties in Europa? Wat heeft Aarhus anders gedaan?
Claus Homann: De installatie zelf verschilt niet veel van andere bestaande waterzuiveringsinstallaties. Het zijn eerder de mensen die er elke dag werken en die zich het doel van energie- en CO2-besparing eigen hebben gemaakt. Al in de jaren negentig dachten we na over hoe we energie konden besparen en gingen we op zoek naar technologieën.
Is Aarhus uniek?
Mads Warming: Er zijn een paar andere fabrieken in de wereld die op dezelfde manier werken als Aarhus en hetzelfde doel nastreven. Het is echter ook belangrijk te begrijpen dat, in tegenstelling tot deze centrales, energie in Aarhus alleen wordt opgewekt met huishoudelijk afvalwater – niet met extra afval uit bijvoorbeeld de voedingsindustrie of uit zonnepanelen of windturbines. Dit is het unieke verkoopargument van Aarhus. En daarom is het voorbeeld zo goed voor andere afvalwaterbedrijven, omdat de inspanning beheersbaar is.
Wat is er technisch geoptimaliseerd?
Claus Homann: We hebben de mentaliteit van de mensen verruimd, samen met hen een visie ontwikkeld en een stimuleringssysteem gecreëerd. Zij kunnen investeren in nieuwe technologieën. Het gaat over motivatie. We stuurden de collega’s ook naar andere fabrieken, ze moesten leren en ideeën ontwikkelen.
Het belangrijkste is automatisering. Wij werken al jaren met automatiserings- en SCADA-systemen en dit heeft ons in staat gesteld onze kennis, onze gegevens in de systemen in te voeren – 24 uur per dag, 365 dagen per jaar. Dit is belangrijk om onze doelstellingen te bereiken. En natuurlijk hebben we frequentieregelaars op bijna elke pomp. Bovendien gebruiken we anammox, hebben we de ventilatie geoptimaliseerd en de drainage-units vernieuwd. Deze investeringen waren na vier en een half jaar rendabel.
Niets meer - een paar frequentieregelaars en dan werkt het?
Mads Warming: Ik zou de nadruk willen leggen op automatisering, wat we tegenwoordig vaak digitalisering noemen. Het sensorsysteem in de installatie is belangrijk omdat het de zuiveringsinstallatie ’s nachts aandrijft. En veel klanten bevestigen dit, want 70 procent van de vooruitgang die de afgelopen jaren is geboekt, is gebaseerd op de automatisering of digitalisering van processen.
Wat zit er achter die 70 procent vooruitgang door digitalisering?
Mads Warming: Voor mij betekent digitaal gegevens en informatie van vele sensoren, meer dan er gewoonlijk worden geïnstalleerd. De gebruiker moet deze gegevens meer gebruiken dan in het verleden. Dat is precies wat Claus en zijn collega’s doen. Zij hebben veel sensorsignalen en weten veel beter wat er in de fabriek gebeurt. Sensortechnologie en controle zijn de sleutels tot succes.
Hoeveel nieuwe sensoren zijn er in de fabriek?
Claus Homann: We hebben er veel en we kopen alles wat ons helpt met afvalwaterzuivering, besparing en energieproductie. De gebruiker moet bereid zijn te investeren in de sensortechnologie, want sommige sensoren zijn vrij duur. Er was veel onzekerheid over het overdragen van de controle over de fabriek aan de computer. Daarom vertrouwen wij op een drieledig systeem. Het uitgangspunt zijn de standaard afvalwaterparameters, waarna de gebruikers de installaties op een hoger kwaliteitsniveau kunnen laten draaien met een digitale twin. En omdat we steeds terugvallen op de standaard afvalwaterparameters, hebben de exploitanten vertrouwen in het testen van nieuwe processen.
Dit betekent dat de collega's in eerste instantie procesveranderingen aansturen met de digitale twin van de fabriek?
Mads Warming: Ik ben er zeker van dat Claus dat beter kan uitleggen, maar ik wil er iets aan toevoegen: zij controleren en beheren de kerntaak, namelijk het zuiveren van water. Maar de mogelijkheid om te weten wat het ammoniumgehalte is, verandert de operatie opnieuw. Hierdoor kunnen gebruikers het proces sturen met meer informatie. U kunt bijvoorbeeld het ammoniumgehalte iets verhogen om energie te besparen – afhankelijk van de huidige elektriciteitsprijs of van de overheidstoeslagen als het ammoniumgehalte wordt verlaagd. U kunt spelen met de instellingen en u aanpassen aan externe factoren.
Ze zijn vol lof over sensortechnologie, maar Danfoss verkoopt geen sensoren.
Mads Warming: Zonder de frequentieregelaars zou Claus misschien maar een derde kunnen besparen van wat hij en zijn team momenteel aan het uitvoeren zijn. Rioolwaterzuiveringsinstallaties worden bijvoorbeeld anders geëxploiteerd dan chemische installaties: zij hebben ’s morgens een materiaalpiek, dan weer ’s middags en ’s nachts slechts ongeveer 10 of 20 procent materiaal. Niettemin moeten de operatoren de installatie 24/7 laten draaien. Hoe meer sensoren worden geïnstalleerd, hoe beter men weet wat de belasting op een bepaald moment is en de systemen dienovereenkomstig kan aanpassen.
Hoe zit het met de andere 30 procent? Hoe belangrijk zijn pompen e.d. voor meer efficiëntie?
Claus Homann: Pompen e.d. zijn belangrijk. Maar een efficiënte pomp helpt niet. We zijn te vaak gefocust op individuele energie-efficiënte toestellen. Het gaat echter om het verbeteren van bestaande processen en niet alleen om het vervangen van afzonderlijke apparaten. Het totaalbeeld blijft doorslaggevend.
Dus een holistische aanpak?
Mads Warming: Ja absoluut, we moeten naar de hele fabriek kijken, tot en met het ammonium. Ik ben het helemaal met Claus eens. De opdracht is om aan de bedrijfscultuur te werken – met de mensen in de zuiveringsinstallaties. We moeten de operatoren aan boord hebben, anders zullen we onze doelstellingen niet bereiken. Het obstakel is dat bij wetgevingsinitiatieven inzake energie-efficiëntie vanuit Brussel zelden naar het systeem wordt gekeken. Tot nu toe, bijvoorbeeld, gaat het alleen over de motoren. Dat is goed, maar, om het overdreven uit te drukken, het levert slechts één procent winst op. We hebben het over 70 tot 80 procent met Claus vandaag.
Hoe groot is het besparingspotentieel wereldwijd?
Mads Warming: Wij werken al enkele jaren samen met het Internationaal Energieagentschap. Eens per jaar publiceert zij een dik boekwerk van 700 bladzijden over waar de energie vandaan komt en wie haar verbruikt. En de auteurs presenteren ook mogelijke besparingen. Water- en afvalwaterzuivering is goed voor 3,5 procent van het totale elektriciteitsverbruik in Europa. Wereldwijd is dat vier procent. Dit is gelijk aan het elektriciteitsverbruik van Rusland.
Als iedereen Claus nadeed, zou dat een groot effect hebben. Tegen 2030 moet 60 procent van het afvalwater in de wereld worden gezuiverd. Dit betekent dat een aantal nieuwe zuiveringsinstallaties zal moeten worden gebouwd. Dit cijfer heeft het Internationaal Energieagentschap verontrust, omdat het betekent dat ook het energieverbruik toeneemt. We hebben de verantwoordelijke personen uitgenodigd naar Aarhus te komen en hebben hen ervan kunnen overtuigen dat beide doelstellingen kunnen worden bereikt – energiebesparing en schoon water voor het milieu en de mensen.
En nogmaals, we hoeven geen bestaande fabriek te sluiten. In Aarhus is de ROI 4,5 jaar. De elektriciteitsprijs in Duitsland is nog hoger, zodat de investering daar nog sneller rendeert. Het is niet alleen ecologisch zinvol, maar ook economisch haalbaar.
