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Biomethan durch Methanisierung Klimaneutrale Kläranlagen: Forschungsteam entwickelt zukunftsfähige Lösungen

Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2 min Lesedauer

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Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg
Aerzener Maschinenfabrik GmbH
WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG
EDL Anlagenbau Gesellschaft mbH

Kläranlagen verursachen 30 bis 40 % der Stromrechnung von Kommunen. Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg wollen das ändern und erforschen Maßnahmen, die Kläranlagen klimaneutral machen sollen bzw. mit denen erneuerbare Gase in den Energiemarkt eingespeist werden können.

Blick über das Klärwerk Nürnberg: Die Klärbecken trennen den Schlamm vom sauberen Wasser. Der Schlamm wird dann zu Klärgas umgewandelt, welches in Kläffizienter zur Stabilisierung der Energienetze genutzt wird.(Bild: Susanne Vogel)
Blick über das Klärwerk Nürnberg: Die Klärbecken trennen den Schlamm vom sauberen Wasser. Der Schlamm wird dann zu Klärgas umgewandelt, welches in Kläffizienter zur Stabilisierung der Energienetze genutzt wird.
(Bild: Susanne Vogel)

Innerhalb Europas entspricht der Energieverbrauch von Kläranlagen etwa einem Prozent des Gesamtenergieverbrauchs. Nach einem neuen Richtlinienentwurf der Europäischen Kommission müssen sie deshalb bis 2040 energieneutral werden. Wie Kläranlagen dieses Ziel erreichen können, untersucht der Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) in dem Projekt „Kläffizienter“, Folgeprojekt des dreijährigen Projektes „Kläffizient“. An dem dreijährigen Projekt sind die Stadtentwässerung und Umweltanalytik Nürnberg, Invent Umwelt- und Verfahrenstechnik und mehrere Betreiber kleinerer Kläranlagen sowie Stadtwerke beteiligt.

Im Fokus des ersten Projektes steht, so viel Methan wie möglich aus Klärgas zu gewinnen – in einem zweistufigen Prozess: Bei der Reinigung von Abwasser fällt Klärgas an, das aus Methan und Kohlendioxid besteht. Durch den Prozess der Methanisierung, also die Zugabe von Wasserstoff bei hohen Temperaturen, reagiert Kohlendioxid zu Methan und Wasser. Das aus dem Vorgang der Methanisierung gewonnene Methan kann mitsamt dem bei der Abwasserreinigung bereits entstandenen Methan direkt in das deutsche Erdgasnetz eingespeist werden.

Ein Problem, das die Forschenden zum Ende des Projektes „Kläffizient“ beschäftigt, ist der Stromverbrauch der Kläranlagen. Denn das Klärgas, das bei der Abwasserreinigung anfällt, wird gewöhnlich in Blockheizkraftwerken verbrannt, wodurch Wärme und Strom erzeugt werden. Wird das Klärgas stattdessen für die Erzeugung von Wasserstoff für die Methanisierung genutzt, fehlt den Kläranlagen dieser Strom.

Im Folgeprojekt „Kläffizienter“ wollen die Forschenden dieses Problem lösen, indem sie Strom aus Wind und Photovoltaik flexibel nutzen und künstliche Intelligenz für das Energiemanagement einsetzen. Dafür prüfen sie die gesamte Kläranlage: „Wir wollen vom reinen Gasmanagement weg hin zu einem gesamtheitlichen Energiemanagement der Kläranlage mit Methanisierung“, erklärt Projektkoordinator Jürgen Karl. Das Forschungsteam untersucht, wie eine Kläranlage so betrieben werden kann, dass ihr Stromverbrauch bei Bedarf angepasst wird und sich beispielsweise an der volatilen Erzeugung von Wind und Photovoltaik und den Strompreisen orientiert. Das erzeugte Methan kann im Gasnetz russisches Erdgas ersetzen und die Treibhausgasemissionen der kommunalen Abwasserreinigung deutlich reduzieren.

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