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Best-Practice-Beispiele Kommunale Wasserwirtschaft auf Energieeffizienzkurs

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

Die Optimierung der Energiebilanz ist ein wichtiges Ziel und eine ständige Herausforderung für die kommunalen Unternehmen der Wasserwirtschaft. In der Broschüre „Energie im Fokus 2.0“ berichtet der Verband kommunaler Unternehmen (VKU) über Best-Practice-Beispiele.

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Mithilfe einer Wärmepumpe wird Oldenburgs durchflussstärkstem Mischwasserkanal mit einem Durchmesser von 1,50 m Wärme entzogen, um ein neues Wohnviertel zu beheizen. Dazu dient ein 200 m langer Abwasser-Wärmeübertrager.
Mithilfe einer Wärmepumpe wird Oldenburgs durchflussstärkstem Mischwasserkanal mit einem Durchmesser von 1,50 m Wärme entzogen, um ein neues Wohnviertel zu beheizen. Dazu dient ein 200 m langer Abwasser-Wärmeübertrager.
(Bild: Stadt Oldenburg )

Laut Statistischem Bundesamt produzierten 2014 die Kläranlagen in Deutschland rund 1340 GWh Strom aus Klärgas. Die Freude darüber wird allerdings dadurch getrübt, dass steigende Anforderungen an Aufbereitung und Behandlung den Energieverbrauch in die Höhe treiben. Ist das gar ein Nullsummenspiel? Es gibt Auswege, wie die folgenden Beispiele zeigen.

Wärme aus Abwasser

Ziel der Stadt Oldenburg ist es, Abwasserwärme-Potenziale ausfindig zu machen und umzusetzen. Das bundesweit größte Projekt dieser Art: Ein neues Wohnviertel, wo künftig die Abwasserwärme für die Beheizung von rund 20.000 m² Wohnfläche genutzt werden soll. Die Umsetzung: Mithilfe einer Wärmepumpe wird Oldenburgs durchflussstärkstem Mischwasserkanal mit einem Durchmesser von 1,50 m Wärme entzogen. Die durchschnittliche Temperatur im Mischwasserkanal beträgt rund 10 °C. Über einen Wärmeübertrager, der in den Kanal eingebaut wird, und eine entsprechende Wärmepumpe wird die Eingangstemperatur auf Heizniveau erhöht. Dazu dient ein 200 m langer Abwasser-Wärmeübertrager (Gesamtinvestition: etwa 750.000 Euro).

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Event-Tipp der Redaktion Unter dem Motto „Damit Ihre Pumpe sicher und zuverlässig läuft: Experten-Tipps für den Umgang mit feststoffhaltigen und anderen schwierigen Fördermedien“ veranstaltet PROCESS bereits das 14. Pumpen-Forum. Im Vordergrund der Veranstaltung stehen konkrete Anwendungsfälle und -probleme aus dem Berufsalltag unserer Teilnehmer. Weitere Informationen zum Programm und zur Anmeldung finden Sie auf unserer Event-Seite.

Energieeinsatz bei Wasserpumpen

Der Zweckverband Ammertal-Schönbuchgruppe (ASG) betreibt in seinem Wasserwerk mehrere Förderstufen und verteilt im Verbandsgebiet knapp 7 Millionen m³ Trinkwasser. Darüber hinaus verfügt ASG über rund 78.000 m³ Speichervolumen. Die Idee ist ebenso einfach wie komplex: Wasserpumpen sind in der Regel große Stromverbraucher. Der flexible Einsatz der Pumpen unter Ausnutzung der vorhandenen Speicherkapazitäten ist der Grundgedanke der neuen Betriebsweise: Im System sind Grenzwerte für Füllstände und andere Sicherheitsregeln hinterlegt. Mit der hinterlegten Datenbank, in der Tausende von Daten gespeichert sind, werden die Arbeitszeiten der Pumpen an die aktuellen Strompreise gekoppelt – das bietet finanzielle Vorteile. Die Pumpen erhalten einen Fahrplan, in den die Daten der Strompreisbörsen einfließen, ebenso auch die gegenseitigen Abhängigkeiten der Behälter und Pumpen. Die Einsparungen liegen in der Größenordnung von zehn Prozent.

Klärwerk mit Energieüberschuss

Mit dem konsequenten Einsatz energiesparender Technologien und der systematischen Verbesserung der Prozessabläufe hat das Hamburger Klärwerk den Stromverbrauch seit 2009 um 20 Prozent reduziert. Der verbleibende Energiebedarf des Klärwerks wird aus eigener regenerativer Erzeugung geliefert. Neben dem Klärschlamm werden auch biologisch verwertbare Reststoffe aus Gewerbe und Industrie zur Erzeugung von Faulgas genutzt. Dieses Gas wird in einer Gasturbine und einem Gasmotor mit einer Gesamtleistung von rund 7,5 MW verstromt und deckt so den Strombedarf des Klärwerks bereits zu 80 Prozent (zudem betreibt Hamburg Wasser eine ganze Fahrzeugflotte mit Biogas). Außerdem liefern die Verbrennung des getrockneten Klärschlamms, drei auf dem Klärwerk installierte Windenergieanlagen und zwei Photovoltaikanlagen so viel Energie, dass im Jahresdurchschnitt ein Stromüberschuss von über zehn Prozent in das öffentliche Netz eingespeist werden kann.

Neubau einer Klärschlamm-Mineralisierung

Die stoffliche Klärschlammverwertung in der Landwirtschaft wird durch die Novellierung der Düngemittelverordnung (DüMV) und die anstehende Neufassung der Klärschlammverordnung (AbfKlärV) zukünftig grundsätzlich untersagt. Der Entsorgungsverband Saar (EVS) sucht daher neue Wege bei der optimalen Klärschlammverwertung. Ziele sind dabei die Kostenkontrolle durch Mengenreduzierung und die Nutzung der im Klärschlamm enthaltenen Nährstoffe.

Das vom EVS entwickelte Konzept wird zunächst auf der Kläranlage Homburg erprobt: Neben dem Primär- und Überschussschlamm der KA Homburg werden auch Fremdschlämme angenommen. Der entwässerte Klärschlamm wird durch einen Bandtrockner gefördert, wo heiße Luft dafür sorgt, dass der größte Teil des enthaltenen Wassers verdampft. Im sich anschließenden Mineralisierungsreaktor wird der getrocknete Klärschlamm auf bis zu 800 °C erhitzt und dabei nicht verbrannt, sondern verkohlt (carbonisiert), ähnlich wie bei der Herstellung von Holzkohle. Dabei entstehende Gase werden bei 1250 °C vollständig verbrannt; die entstehende Wärmenergie ist im Gesamtprozess nutzbar

Durch das Verfahren wird eine schrittweise Verringerung der zu verwertenden Klärschlammmenge um ca. 85 Prozent gegenüber dem Ist-Zustand (entwässerter Klärschlamm) erreicht. Statt rund 6100 t entwässerten Klärschlamms wären pro Jahr nur noch rund 900 t carbonisierten Klärschlamms zu verwerten.

Fazit: Die Best-Practice-Beispiele zeigen: Es ist noch Luft nach oben verfügbar, um den Primärenergiebedarf und damit Kosten zu senken.

Event-Tipp der Redaktion Unter dem Motto „Damit Ihre Pumpe sicher und zuverlässig läuft: Experten-Tipps für den Umgang mit feststoffhaltigen und anderen schwierigen Fördermedien“ veranstaltet PROCESS bereits das 14. Pumpen-Forum. Im Vordergrund der Veranstaltung stehen konkrete Anwendungsfälle und -probleme aus dem Berufsalltag unserer Teilnehmer. Weitere Informationen zum Programm und zur Anmeldung finden Sie auf unserer Event-Seite.

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