Energy efficiency investments at Aquatim

Energy efficiency investments at Aquatim

The contribution to the powerplant: 228,92 kWe

Aquatim ensures the provision of water supply and wastewater collection services in Timișoara and throughout the Timiș County, Romania. Our mission is to provide quality water and sewerage services, without harming the natural resources, the environment, the human health and safety. The main activities of the company are: water collection, treatment and supply (NACE code 3600) and Sewerage (NACE code 3700).

The company has been a regional operator since 2010 and the area of supply covers 124 localities in the Timis County. The operation throughout the county is coordinated by its 5 subsidiaries from Buziaș, Deta, Făget, Jimbolia and Sânnicolau Mare. The aforesaid subsidiaries cover most of the area of supply. The provision of services in several localities near Timișoara is managed by the company’s head departments overseeing the operation in the city. At 31.12.2018 Aquatim had 935 employees. The company has implemented, since 2005, a quality, environment, health and occupational safety integrated management system, according to the provisions of ISO 9001, ISO 14001 and OHSAS 18001 specifications.

Aquatim is a company that has continuously developed to match the growing demand of the city and the county. The water supply and wastewater collection systems from the capital city of the Banat region have extended each year. Over the years, the company has invested in smart process instrumentation systems and energy saving technologies. As a result, at present over 80% of the processes in the water treatment plants in Timișoara are automatically monitored and controlled.

In Timisoara, the drinking water comes from surface and ground sources and the treatment technologies are therefore various. The inhabitants of Timișoara get two thirds of their tap water from the Bega River and one third from deep and medium-depth drills. The water is treated in the Bega, Urseni and Ronaţ Treatment Plants. All plants are equipped with modern control systems, 80% of the process instrumentation has automatic control.

In 2018, the company operates:

  • 28 drinking water treatment plants;

  • 2,000 km supply network;

  • 23,900,000 m3 invoiced water amount;

  • 110 l/day, domestic per capita consumption, in Timișoara;

  • 0.33 kWh/m3 specific energy consumption for all drinking water treatment.

The first Waste Water Treatment Plant in Timișoara was commissioned in 1912. A fully rehabilitated plant was completed in 2011. The upgrading works amounted to 31 million Euros and were financed through the European Union ISPA programme. The present technology includes a biological treatment phase with a nitrification-denitrification process and the chemical treatment for the removal of phosphor. The Wastewater Treatment Plants from Buziaș, Deta, Ciacova, Sânnicolau Mare, Făget and Jimbolia are also new and use advanced treatment in their operation to remove nitrogene and phosphor compounds and ensure an effluent of adequate quality. Additionaly, in the small localities, Aquatim operates 15 modular treatment plants sized and tailored to the community needs.

In 2018, the company operates:

  • 22 wastewater treatment plants;

  • 1,110 km sewerage pipes;

  • 47,600,000 m3 processed wastewater;

  • 0.25 kwh/m3 specific energy consumption for the all wastewater treatment.

Before 2002, in Timisoara, the water pressure in the distribution system was maintained with a pumping stations existing in each plant. There were no provision and no clearing tanks, the consumption variations being solved by starting, stopping some pumps at the pumping stations or by partially closing the discharge valves. This mode of operation leads to large variations in system pressure and generates high energy consumption. With the decrease in water demand, these deficiencies became more pronounced.

Energy efficienty investments - Command and Control System for Water Distribution

In 2002, a Command and Control System for Water Distribution (SCC-distribution), was put into operation by using frequency converters each with a power of 1,150 kVA. The water distribution group at the Bega Water Treatment Plant in Timisoara consists of two Worthington pumps with Q = 5,000 m3/h, P = 1,000 kW, n = 950 rot/min. Thus, the Worthington pumps were equipped with static frequency converter, ensuring at all times the required flow and pressure by increasing or reducing the rotor speed (Picture 1).

1.jpg

The pressure converter is regulated by a pressure sensor mounted on Treboniu Laurean Street, the most unfavourable pressure point in the city. The control for reducing or increasing the rotor speed is given by the variation of pressure against the reference value, pressure taken from the pressure monitoring system. The SCC-distribution also controls and controls the opening and closing of the valves on the suction and discharge lines. The following quantities are monitored online: the water level in the storage tanks, the pumped flow, the pressure in the discharge, the pressure at the reference point, the absorbed power, the state parameters of the pumps, faults etc. The investment proved to be profitable, the repayment was made in one year.

The main advantages obtained from achieving SCC-distribution:

  • maintaining a constant pressure in the distribution network;

  • reducing the specific consumption of electricity on the Bega Plant by 40% respectively from 0.27 kWh/m3 to 0.16 kWh/m3 or if we refer strictly to distribution, the specific electricity consumption decreased to 0.09 kWh/m3;

  • reducing the specific consumption of electricity at the other pumping stations by 10% by changing the operating hours and operating at optimum flow and efficiency parameters;

  • reduction of shocks in the system generated by the repeated start / stop of the pumps and consequently the reduction of the number of failures on the pipelines;

  • reducing water losses by maintaining a constant pressure at the minimum level established.

In 2007, frequency converters were also purchased for distribution pumps from Water treatment Plant Urseni reducing the specific consumption of electricity on distribution by 37% respectively from 0.19 kWh / m3 to 0.12 kWh / m3.

In conclusion, by installing these frequency converters, Aquatim saved, for distribution only, approximately 2.7 million kWh per year.

Renewable resources investments

In 2012, the company installed, on the roof of its main building in Timișoara, a photovoltaic power plant of 3.92 kW, with 8 solar panels, for the production of electricity. The energy produced by the power plant on a sunny summer day is sufficient, for example, for the 60-hour operation of 60 computers. The annual output of the plant is about 2,000 kWh and the resulting energy is used for the building consumption.

2.jpg
3.jpg

Other measures that the company has taken to reduce energy consumption:

  • changing the lamps with mercury vapours with LED lamps which led to a 15% reduction in energy consumption on the interior lighting;

  • change pumps that do not work at the optimum point of efficiency with others optimized according to the intake and pressure of drinking water;

  • analysis of the functioning of the automatic control systems and the possibility of the sequential operation to avoid the water treatment at small flows;

  • the proper setting of the parameters of the pressure regulators.

At this moment, Aquatim has a major investment project in water infrastructure in Timis County. This project will ensure the sustainable development of water supply and sewerage services. The name of the project is “The regional project for the development of the water and wastewater infrastructure in Timis County during 2014-2020. “

The project includes environmental infrastructure works, in amount of 180 mil. Euro, out of which 135.6 mil. Euro grant from the European Union, 20.7 mil. Euro Government funds, 3.2 mil. Euro from the local authorities and 20.5 mil. Euro, Aquatim co-financing. The city of Timisoara will benefit from investments of 51 mil. Euro from this project. The main physical indicators of the regional project are presented in the next paragraph.

4.jpg

All investments included in the project use state-of-the-art technologies in order to maximize energy efficiency.

Total energy savings- contributed to the VPPP:

Renewable production: 3,92 kW

Water treatment: frequency converters: 2,7 million kWh  

PVPPP= QVE x η / τCS  

Where: 

PVPPP – Energy Saving accounted in the Virtual Power plant

QVE – The full energy saving, meaning the basis of the calculations

η – average powerplant efficiency

τCS - annual peak hours of the power plant

The contribution to the powerplant is: 225 kWp + 3,92 renewable: 228,92 kWe

LED lightning project at Adient Automotive Romania, Timisoara Subsidiary

LED lightning project at Adient Automotive Romania, Timisoara Subsidiary

Contribution to the Virtual Power plant 15,02 kWp

1.png

In year 2007, Michel Thierrry Group, one of the textile leading fabricants of the automotive textile industry decided to expand his activity, by opening a new flame lamination plant in Timisoara, Romania. Production started with first RSA/Dacia projects in the month of March 2008, continuing with other projects during the same Year for customers like Volkswagen, PSA, Toyota.

Starting with 2009 the activity has begun to diversify with added value projects involving new processes like pattern embossing, cutting of parts by CNC and die cutting, followed than by serigraphy, embroidery and high frequency welding and also expansion of the client’s portfolio.

In November 2010 Automotive interiors company Johnson Controls has completed the acquisition of the Michel Thierry Group. One important aspect of the company culture refers to development the spirit for sustainable growth witch one of the most important aspects targeted the increasing of the awareness for energetical and environmental aspects at all management and employees levels.

Adient PLC, the automotive seating and interiors manufacturer spun off from Johnson Controls in 2016 following the merger plan with Tyco and Adient Automotive Romania SRL is his Romanian Subsidiary.

The plant in Timisoara is one of the first plants in Romania that invest to change the classical lightning system to led lightning on the entire shop floor and warehouse spaces.

2.png

Due the fact it was a brownfield investment, the plant started with classic 400W lamps on entire production and warehouse surface, so that electrical consumption to meet the lightning needs was quite high, mostly in winter period. The comparison of electrical consumption between original lighting elements and new generation of led lightning lamps was revealing a significant energy consumption difference as per below:

3.png

One important aspect to mention in the implementation of this investment was to choose properly the right type of led lightning elements. After making previous light condition determination and definition of the exact desired type of light colour and intensity, we could go to the next step, consisting in identifying providers able to do the works at the required standard and organize the tender. During the tender, these parameters was strictly defined, to ensure that the result will be according to the needs of the plant. Market proved once again that not always the cheapest solution will be also the right one, mostly because, in this case, lightning elements had to fulfil special requirements resulting from work condition constrains.

4.png

To ensure a proper ROI calculation for the investment approval, after the hourly consumption difference between old and new lamps proposed was defined, the effective utilization hours according work schedule was been taken in account:

5.png

From power consumption point of view, the difference from the old type of lamps to the new type of led lightning elements was decreasing the consumption of electricity from 238.494 KW/Year to 58.214 KW/Year. Making a simple calculation the result obtained show that the consumption using the new system was lowering to a value less than 25% from the initial one.

Financial aspects:

Final investment cost after tender with different suppliers to obtain best condition in price/guarantee/lead time was revealing following costs:

6.png

Annual saving taking in account shift pattern for each process was calculated to be 16.117 Euro/year, that leads to a payback time of 1,8 Years.

To be noticed that this calculation is not taking in account the cost for the maintenance of the old lightning elements, that, proportional with their age, can lead to a smaller payback period, due to high cost for lamps and modules replacement on the old lamps.

Even the initial investment shows at the first look a significant value, after taking in account all factors and calculating the return of investment, the financial calculation reveals that this investment is one of the best possible for any kind of plant, no matter of their dimension, to reduce energy and maintenance costs on electricity.

Contribution to the Virtual Power Plant:

  • Initial energy consumption: 238.494 kWh/year

  • New energy consumption 58.214 kWh/year

  • Energy saved: 180.280 kWh/year

PVPPP= QVE x η / τCS

Where:

PVPPP – Energy Saving accounted in the Virtual Power plant

QVE – The full energy  saving, meaning the basis of the calculations

η – average powerplant efficiency

τCS - annual peak hours of the power plant

The contribution to the powerplant is: 15,02 kWp

TÁVHŐRENDSZERI KERINGTETŐ SZIVATTYÚ CSERÉK

Bevezető

A FŐTÁV Zrt. (FŐTÁV) fő tevékenysége a főváros 17 kerületére kiterjedő távhőszolgáltatás, amely tulajdonképpen a felhasználók fűtési és használati melegvíz célú hőigényének kielégítéséhez szükséges hőszolgáltatást jelenti a kiépített távhőrendszereken keresztül. Távhőrendszereinkben a saját fűtőműveinkben előállított, valamint a kis- és nagyerőművektől vásárolt hőenergiát mintegy 550 km nyomvonal-hosszúságú, nagyrészt földbe fektetett távhővezeték hálózaton keresztül juttatjuk el több, mint 243 000 lakossági és csaknem 2 000 nem lakossági felhasználónkhoz. A fűtőművekből és az erőművekből a hő a távhővezetékekben keringtetett forróvíz útján jut el a hőközpontokig. A saját tulajdonban levő hőközpontokban a hőt átalakítjuk a fűtési és használati melegvíz célú felhasználásra alkalmas formába, amelyhez az épületben levő hőleadók, radiátorok fűtési vizének keringtetése is hozzá tartozik.

A Társaság 2018. évi teljes villamosenergia-felhasználása 27.497 MWh volt, amelyből a mintegy 3.500 db saját tulajdonú hőközpont felhasználása 18.373 MWh-t, a fűtőművek és szivattyúállomások felhasználása pedig 7.730 MWh-t tett ki. Az előzőek értelmében a hőközponti felhasználás aránya 67%, a fűtőművi felhasználás aránya pedig 28%. Ezen adatok alapján fontos, hogy ezt a számottevő energiamennyiséget milyen energetikai hatékonysággal használjuk fel.

Itt jegyezzük meg, hogy a hőközpontok 2018. évi villamosenergia-felhasználása a 2014. évi értékhez képest kb. 3.460 MWh-val (több mint 15%-kal) csökkent, ami meghaladja a hőközponti szivattyú rekonstrukciós program elején, elérendő célként meghatározott értéket.

1.JPG

A hőközpontok villamosenergia-felhasználása lényegében a fűtési és a használati melegvíz keringtető szivattyúk működtetéséből ered. A fent említett, mintegy 18,4 GWh éves hőközponti villamosenergia-felhasználásnak kb. 40%-át a használati melegvíz termelésben, 60%-át pedig a fűtésszolgáltatásban használjuk fel.

Napjainkra a fűtési rendszerek korszerűsítések eredményeként a szükséges fűtési melegvíz térfogatáram számottevően csökkent. A megváltozott keringtetési igény kiszolgálására alkalmatlan, nem fordulatszám-szabályozású szivattyúk üzeme miatt a hőközpontokban a megmért villamosenergia-felhasználás jelentősen meghaladja a szükséges villamosenergia mennyiségét. Egy hőközpont jellemző kapcsolási rajzát mutatja az 1. ábra.

A hőközponti szivattyúrekonstrukciós program előkészítésének részeként FŐTÁV üzemviteli méréseket végzett jellemző gépek üzemével kapcsolatban. A mérések eredménye megmutatta, hogy a hőközpontok villamosenergia-felhasználása korszerű szivattyúk és változó fordulatszámú hajtás alkalmazásával mintegy 35 %-kal lenne csökkenthető. Ez egyrészt az idősebb szivattyúk hatásfokának korszerű társaikétól való jelentős elmaradásának, másrészt a változó tömegáramú szabályozás kisebb munkapontjának köszönhető. Az idős szivattyútípusok cseréje tehát energetikailag és a szolgáltatás biztonsága érdekében is indokolt. A FŐTÁV tulajdonában lévő hőközpontok többsége az 1995-2010. közötti időszakban került felújításra, így a felújítások kezdetén beépített szivattyúk ma már szintén nem nevezhetők korszerűnek. E gépek hatásfoka ugyan még elfogadható, azonban cseréjük változó térfogatáramú rendszerek esetén energetikailag indokolt.

A szivattyú rekonstrukciós program első üteme alapján aktualizált elméleti összes hőközponti szintű megtakarítási potenciál mintegy 3,37 millió kWh évente, amely egyben a jelenlegi árakon évi 143 millió Ft költségmegtakarítási potenciált is jelent. Az eredmények alapján a FŐTÁV 5 évre tervezett szivattyúrekonstrukciós programba kezdett 2012-ben, és négy sikeres év után 2017-ben az 5. ütemét hajtotta végre.

A fűtőművi villamosenergia-felhasználás jelentős részben a távhőrendszerek keringtető szivattyúinak működtetéséből ered, de nem elhanyagolható a hőtermelő berendezések üzemszerű működéséhez szükséges visszakeverő szivattyúk villamosenergia-felhasználása sem.

A FŐTÁV – közszolgáltatói feladatából adódó – gondos karbantartásának köszönhetően alapvetően valamennyi szivattyú a fűtőművek építése óta, mintegy 30-40 éve volt üzemben és hasonló karbantartás mellett még hosszú évekig üzemben tartható maradhatott volna. Azonban a beépítés óta eltelt időszakban jelentősen megváltoztak az üzemi viszonyok. A kezdeti felhasználószám növekedés után az 1990-es években sokáig stagnáló hőigények a távhő átalánydíj megszűnésével és az energia drágulásával lecsökkentek, majd a Panel Program támogatásával elvégzett utólagos hővédelem javítások, nyílászáró cserék és/vagy épület hőszigetelések következményeként, valamint az ÖKO Plusz program fűtéskorszerűsítéseiből és az energiatakarékosságot előtérbe helyező fogyasztói szokásokból eredően a meglévő fogyasztói körben folyamatosan továbbcsökken.

A megváltozott hőigényekkel együtt a keringtetett térfogatáram is jelentősen lecsökkent, emiatt a régi szivattyúk a saját optimális munkapontjuktól jelentősen eltérő körülmények között lényeges rosszabb hatásfokkal üzemeltek, néhány esetben pedig még a fordulatszám szabályozás sem volt megoldott. A szivattyúk mellett a hatékony üzemeltetést és energiafelhasználást tovább rontotta a villamos motorok túlméretezése, és a villamos motorok esetében a korszerűtlenségből adódó rossz hatásfokuk is.

Mindezek miatt egyre inkább egyértelművé vált a FŐTÁV számára, hogy a régi szivattyúk növekvő karbantartási költsége mellett a szivattyúk jelentős villamosenergia-felhasználása hosszú távon sem az üzemeltetési költségek, sem az energiahatékonyság, sem pedig a környezeti hatások szempontjából nem kifizetődő. Ezért megvizsgálta a tényleges és jövőben várható keringetési igényeket és a meglevő szivattyúk új szivattyúkkal történő cseréjéből eredő előnyöket. A vizsgálat során megállapítást nyert, hogy a keringtető szivattyúk távhőrendszerekhez történő jobb illesztésével és azzal együtt cseréjükkel a költségmegtakarítás mellett számottevő villamosenergia-megtakarítás érhető el. Ezért a keringtető szivattyúk fokozatos korszerűsítését és az azzal együtt járó cseréket a 2010-es évek eleje óta végzi Társaságunk.

A fűtőművi szivattyú korszerűsítés ismertetése

Az Észak-budai Fűtőmű visszakeverő szivattyúinak cseréje

A fűtőműben a keringtető szivattyúk már korábban elvégzett cseréjét követően a forróvízkazánok visszakeverő szivattyúinak cseréire 2018-ban került sor, amelynek elsődleges oka a megnövekedett karbantartási költség csökkentése volt. Az új beruházással a szivattyúkkal együtt frekvenciaváltós fordulatszám szabályozás került kiépítésre.

2.jpg

Az Észak-budai Fűtőmű szivattyúcseréivel elért eredmények ismertetése

A visszakeverő szivattyúk villamosenergia-felhasználása a fűtőműi felhasználásnak (2018-ban 2.352 MWh) nagyjából 5%-át teszi ki. A visszakeverő szivattyúk és a kiszolgált kazánok éves üzemideje közelítőleg megegyezik. A visszakeverő szivattyúk villamos felhasználása külön elektromos mérővel nincs mérve, ezért a szivattyúcserékkel elért megtakarítást számítással határoztuk meg.

A szivattyúk éves üzemi tartamdiagramja alapján a régi és az új szivattyúk jelleggörbéjének jellemző munkapontjaira meghatározásra került a villamosenergia-felhasználás. A visszakeverő szivattyúk jellemző üzemállapotait, valamint a régi és az új szivattyú számított villamosenergia-felhasználását az 1. táblázat, a szivattyúk műszaki jellemzőit a 2. táblázat foglalja össze.

3.JPG
4.JPG

Az éves üzemidőre vetítve a visszakeverő szivattyúk átlagos villamos teljesítménye 10-10 kW-tal mérséklődött.

A projekt hozzájárulása a Virtuális Erőmű Programhoz

A fejlesztés eredményeként a 20,0 kW mértékű átlagos villamos teljesítménycsökkenés mellett 28,2 MWh villamosenergia-megtakarítást is sikerült elérni.

A VEP szempontjából elfogadható villamos teljesítménycsökkenés:

PVEP= Pbázis – Pfejlesztés = 51,1 + 51,1 kW -41,1 -41,1 kW = 20,0 kW

ahol:

PVEP – a VEP szempontjából értékelt villamos teljesítmény csökkenés,

Pbázis – a fejlesztés előtti átlagos teljesítmény,

Pfejlesztés – a fejlesztés utáni átlagos teljesítmény.

Összegezve az Észak-budai Fűtőmű visszakeverő szivattyúinak cseréje 20,0 kW értékkel járult hozzá a virtuális erőmű építéséhez.

A hőközponti szivattyú korszerűsítés ismertetése

A 2012-2016. években végrehajtott szivattyúcserék a korábbi vizsgálatok eredményét megerősítették. Az 1-4. ütemben beépített szivattyúk eredményeképp a fűtési szivattyúk villamosenergia-felhasználása több mint 50%-kal, a hőközpontok éves felhasználása pedig átlagosan 36%-kal csökkent.

A szivattyúcsere program 5. ütemébe sorolt hőközponti szivattyúk az üzemviteli és működési paraméterek alapján kerültek kiválasztásra. A beruházási program 5. üteme keretében 2017-ben összesen 230 db szivattyú cseréjét hajtottuk végre. A programban végzett cserék mellett a meghibásodott, illetve az átépítés miatt leszerelendő szivattyúkat is már korszerű berendezésekre cseréltük. A lecserélt szivattyúk helyére Wilo Stratos típusú szivattyúk kerültek. Azokban a hőközpontokban, ahol voltak tartalék szivattyúk, ott azok megmaradtak, amint az a 3. képen is látható.

5.JPG

Az 1-4. ütemek tapasztalatai és a villamos energia egységárak alapján becsült kalkuláció szerint az 5. ütemben beépített szivattyúkkal évi 394 MWh villamosenergia-, illetve 14 millió forint költségmegtakarítás érhető el, amivel az egyszerű megtérülési idő 5-6 év közöttire adódott. A rekonstrukciós program keretében lecserélt szivattyúk típusát és összes villamos teljesítményét az 3. táblázat mutatja.

6.JPG

A fejlesztéssel elért eredmények ismertetése

A szivattyúcserékkel elért megtakarítást a beépítés előtti 3 év (2014-2016) hőközponti éves villamosenergia fogyasztások átlagához, mint bázishoz viszonyítottuk. A szivattyúcserék utáni 2018. évi fogyasztások bázishoz képesti csökkenése adja a megtakarítást. A hőközpontokban a szivattyúcserén kívül, a szükséges karbantartáson túl más fejlesztések nem voltak, így a számítható villamosenergia-megtakarítások a szivattyúrekonstrukciós cseréknek köszönhetőek. A megtakarításokat a 4. táblázat tartalmazza.

7.JPG

A szivattyúrekonstrukciós program 5. ütemében részt vevő hőközpontokban az összegezett átlagos szivattyú teljesítmény a fejlesztés előtt 249,2 kW-ot, a fejlesztés után pedig 148,7 kW-ot tett ki, amely 100,5 kW villamos teljesítménycsökkenést jelent.

A projekt hozzájárulása a Virtuális Erőmű Programhoz

Fentiek alapján a fejlesztés eredményeként 100,5 kW mértékű beépített villamos teljesítménycsökkenés mellett 441,4 MWh fűtési keringtetésben jelentkező villamosenergiamegtakarítást sikerült elérni.

A VEP szempontjából elfogadható villamos teljesítménycsökkenés (2017. évi fejlesztések

összesen):

PVEP= ΣPbázis – ΣPfejlesztés = 249,2 kW – 148,7 kW = 100,5 kW

ahol:

PVEP – a VEP szempontjából értékelt villamos teljesítmény csökkenés,

ΣPbázis – a fejlesztés előtti villamos teljesítmény hőközpontokra összesen,

ΣPfejlesztés – a fejlesztés utáni villamos teljesítmény hőközpontokra összesen,

a villamos teljesítmények a hőközpontok éves villamosenergia-felhasználásából a fűtési keringtető szivattyúkra eső mennyiségnek a felhasználási profilnak megfelelően számított értékek, a fejlesztés előtti teljesítmények három év átlagát jelentik.

Összegezve a hőközponti fűtési szivattyúk energiahatékonysági csereprogramja 100,5 kW értékkel járult hozzá a virtuális erőmű építéséhez.

A Távhőrendszeri keringtető szivattyú cserék fent ismertetett projektjei mindösszesen 120,5 kW értékkel járultak hozzá a virtuális erőmű építéséhez.

{ postion: fixed; left: 0; bottom: 0; right: 0; }