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KWK

Klein-KWK für Klein-Klärwerke

Abwasser zu Biogas für die Strom-Wärme-Erzeugung

Dienstag, 17.05.2022

Abwasseraufbereitung ist eine energieintensive Angelegenheit - aber was bedeutet das genau?

Das Bild zeigt einen Faul- und Fällmittelbehälter.
Quelle: Genath
Im Winter hat der (im Gebäude integrierte) Faulbehälter einen hohen Heizwärmebedarf, um die Gärung in Gang zu halten. Der Energieinhalt des eingeschwemmten Abwassers reicht dazu nicht aus. Deshalb wird von Fall zu Fall dem Klärschlamm ein Co-Substrat zur Erhöhung des Klärgasvolumens beigemischt. Das lagert in dem grünen Behälter. Der Fällmittelbehälter nebenan (schwarz) bevorratet das Fällmittel, das für die Phosphor-Elimination benötigt wird.

Inzwischen dienen mit Faulgas betriebene Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK-Anlagen) bei größeren Klärwerken beinahe schon standardmäßig zur preiswerten Eigenstromerzeugung. Doch auch bei kleineren Klärwerken rentiert sich die Nachrüstung. Welche Eckdaten gelten für eine Kalkulation und warum profitiert die Umwelt doppelt und dreifach? Das folgende Einsatzbeispiel „Bergatreute“ gibt Antworten.

Kläranlagen gehören mit durchschnittlich 17 bis 20 Prozent Anteil zu den größten Stromverbrauchern im kommunalen Bereich. Die Abwasseraufbereitung der Klasse bis etwa 10.000 Einwohner erfordert laut Umweltbundesamt im Mittel 55 kWh je Einwohner und Jahr. Energetisch modernisierte Einrichtungen begnügen sich zwar im Einzelfall mit 20 kWh, doch befindet sich die Masse der rund 10.000 kommunalen Klärwerke im sanierungswürdigen Zustand. Ein „Repowering“ täte mithin sowohl der Umwelt als auch der Stadtkasse gut. Dem zweiten Profiteur deshalb, weil die Stromversorger der Öffentlichen Hand keinen attraktiven Sondertarif einräumen. Die Betreiber zahlen zwischen 22 und 27 Cent für die Kilowattstunde Elektrizität. Das heißt, für eine Gemeinde mit 5.000 Einwohnern fallen auf Basis dieser Angaben jährlich etwa 70.000 Euro Stromkosten nur für die Reinigung des Schmutzwassers aus der Kanalisation an. Die Luft belasten die 275.000 kWh, bei einem Emissionsfaktor von 350 g CO2 pro 1 kWh für den aktuellen Strommix aus fossilen und erneuerbaren Energieträgern, mit ungefähr 100 t Kohlendioxid. Die Faulgas-Verfeuerung entlastet davon, da der Brennstoff aus dem natürlichen CO2-Kreislauf stammt.

Fördernde Klimaschutzinitiative

Nun trat zum 1. Januar 2022 eine novellierte Fassung der Kommunalrichtlinie in Kraft. Mit der Verfügung unter-stützt das Bundesumweltministerium Kommunen darin, Treibhausgasemissionen nachhaltig zu senken. Die Richtlinie finanziert Umweltmaßnahmen aus Mitteln der Nationalen Klimaschutzinitiative (NKI), die als Adressaten eben Städte und Gemeinden, ferner bestimmte Einrichtungen der Wirtschaft wie auch Schulen und Bildungseinrichtungen hat. Ein Schwerpunkt der Förderung liegt auf einem energetischen Upgrade der technischen Infrastruktur der Abwasserbewirtschaftung. Die Merkblätter des NKI gehen gezielt auf diesen Bereich ein. Als eine der Empfehlungen bietet sich die Installation von hocheffizienten kleinen KWK-Anlagen an.

Die stehen indes nicht nur in der Gunst der Klimaschutzinitiative. Ebenfalls KWKG und EEG unterstützen die Klärwerksbetreiber. Oder auch die Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft. Das letzte Programm erwähnt ausdrücklich KWK-Anlagen auf Basis erneuerbarer Energien. Der Zuschuss kann bis 50 Prozent betragen und die Kredithöhe bis 100 Prozent der förderfähigen Investitionskosten. Angesichts der Vielfalt der Fördermöglichkeiten stellt sich die Frage: Welches Programm oder welche Programmkombination gewährt für den individuellen Fall die höchste Beihilfe? Planern und Investoren, die sich schwertun, die Angebote zu bewerten, steht das Internet mit einer Auswahl von Fördermittelberatern zur Seite.

Das Bild zeigt eine Klärschlammquelle.
Quelle: Genath
Die Klärschlammquelle: Die Reinigungsbecken fangen das Abwasser von 5.000 Einwohnern auf.

Weiterführende Informationen: https://www.bergatreute.de/de/startseite

Galerie

  • Die Klärschlammquelle: Die Reinigungsbecken fangen das Abwasser von 5.000 Einwohnern auf.
  • Im Winter hat der (im Gebäude integrierte) Faulbehälter einen hohen Heizwärmebedarf, um die Gärung in Gang zu halten. Der Energieinhalt des eingeschwemmten Abwassers reicht dazu nicht aus. Deshalb wird von Fall zu Fall dem Klärschlamm ein Co-Substrat zur Erhöhung des Klärgasvolumens beigemischt. Das lagert in dem grünen Behälter. Der Fällmittelbehälter nebenan (schwarz) bevorratet das Fällmittel, das für die Phosphor-Elimination benötigt wird.
  • Das BHKW „XRGI 15“ mit 15 kWel und 30 kWthbeheizt mit einem Teil seiner Abwärme den Faulbehälter. Den KWK-Strom verbrauchen die Beckenbelüftung, die Pumpen, das Rührwerk und andere Klärwerkstechnik. An der Wand das Schaltschrankmodul (rechts) und der Wärmeverteiler.
  • Energieverbrauch und Energieproduktion (BHKW): Die Stromspitzen werden von vierteljährlich wiederkehrender mobiler Klärschlammentwässerung verursacht.
Von Bernd Genath
Freier Journalist
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