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10/11 | 2012

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Titelthema

Titelthema Abwasserreinigung ist ein energieintensiver Prozess. In den meisten Fällen gehören Kläranlagen daher auch zu den größten Stromverbrauchern in Kommunen. Steigende Strompreise und erhöhtes Umweltbewusstsein führen in vielen Betrieben unweigerlich zu der Frage: Wo lässt sich bei gleicher Reinigungsleistung Energie einsparen? Wie groß das Optimierungspotenzial hier tatsächlich ist und wie essich mit fundiertem Know-how, moderner Technik und Teamarbeit voll ausschöpfen lässt, zeigt ein Beispiel aus der Praxis. Durch Co-Fermentation kann die Faulgasproduktion in der Kläranlage Geldersheim stark erhöht werden. Das methanhaltige Biogas wird im Blockheizkraftwerk in Strom und Wärme umgewandelt. Migrationmit Mehrwert: Energieoptimierung in Kläranlagen Petra Geiss Dem Abwasserzweckverband (AZV) ObereWerntalgemeindengehören 18 Ortsteile von sechs Gemeinden an. Im Jahr 2009 wurden die gemeindlichen Aufgaben der Abwasserbeseitigung an denAZV übergeben,der damit mehr als 210 Kilometer Kanalnetz und 47 Außenbauwerke sowie die betriebliche Verantwortung für das Klärwerk in Geldersheim übernommen hat. Die Kläranlage ist die größte imLandkreis Schweinfurt, sie wurde inden Jahren 1994 und 95 auf 50 000 Einwohnerwerteerweitert.Über vierMillionenKubikmeter Abwasserwerdenhierjährlich gereinigt. Nachdem die mechanische Vorreinigung der Kläranlage im Jahr 2005 durch umfangreicheMaßnahmenoptimiert worden war, stellte sich BetriebsleiterJürgenSeufertab2007neuen Aufgaben: Erwollte den Energieverbrauch, der durch die Umbaumaßnahmen im Bereichder Belebung schon starkgesunken war, weiter reduzieren und gleich- 12 UmweltMagazin Oktober -November 2012

Die Kläranlage Geldersheim im Oberen Werntal in der Region Main-Rhön wird in Zukunft ihre Strombezugskosten signifikant senken –dank enger Zusammenarbeit von Betriebsmannschaft, beratenden Ingenieuren und elektrotechnischem Ausrüster. Die Modernisierung der Belebungsbecken gehörte zu den ersten Maßnahmen der Energieoptimierung. Dazu wurden unter anderem die Belüftungseinrichtung und die gesamte Regelung verbessert. zeitig den Anteil der Eigenenergieproduktion erhöhen. Zudem stand die Erneuerung von Simatic-Steuerungen und eine Ablösung desbisherigen Automatisierungssystemsan. Um neben der täglichenBetriebsführung auchbei den neuen Zielsetzungen optimale Ergebnisse zu erreichen, entschied sich Seufert dafür, Spezialisten hinzuzuziehen: das Ingenieurbüro H2Office mit Sitz in Nürnberg und Wien und die Siemens AG,die in Würzburg eine Niederlassung unterhält. Während H2Office sich seit Jahren auf die Optimierung von Kläranlagen spezialisiert hat, hat der Elektronikkonzern die Effizienzsteigerung mit versiertem Fachpersonal aus dem Bereich Wasserwirtschaft und den entsprechenden technischen Lösungen unterstützt. Kläranlagen – energetisch interessant Im Vergleich zuanderen Einrichtungen nehmen Kläranlagen unter den kommunalen Verbrauchern eine Sonderposition ein. Beim Stromverbrauch liegen sie normalerweise vor den Schulen, Krankenhäusern und der Straßenbeleuchtung, gleichzeitig wird inden meisten Abwasserbetrieben aber auch Energie produziert. Die für die Reinigung vonAbwasser notwendigenVerfahren benötigen Energie in unterschiedlicherForm. Dazugehören große Mengen Druckluft, die mittels Drehkolben- beziehungsweise Turboverdichtern erzeugt wird. Diese Aggregate zählen zuden Hauptverbrauchern elektrischerEnergie,dicht gefolgt vonden für das Fördern oder zur Umwälzung der (Ab-)wasser-und Schlammmengen eingesetzten Pumpen. An anderer Stelle wird thermische Energie benötigt, zum Beispiel für die Aufrechterhaltung der notwendigen Temperatur für die Faulund Gärprozesse oder bei der Behandlungdes Klärschlamms. Andererseits kann in Kläranlagen auchEnergie erzeugtwerden: Beim anaeroben Abbau des Klärschlamms entsteht Faulgas, das nach Reinigung über Gasmotoren oder Blockheizkraftwerke zur Strom- beziehungsweise Wärmeerzeugung genutzt wird. Deshalb zielt Energieoptimierung bei Kläranlagen fast immer in zwei Richtungen: Senkung des Energieverbrauchs einerseits und Steigerung derEnergieausbeute andererseits. Die Auseinandersetzung mit der systematischen Energieoptimierung in Kläranlagen begann Anfang der 90er Jahre inder Schweiz. 1999 erschien das darauf aufbauende „Handbuch Energie in Kläranlagen NRW“ [1]. Verfasst von einer interdisziplinären Gruppe von Abwasser- und Energiefachleuten, erklärt das Kompendium den Energiehaushalt von Kläranlagen und dessen Zusammenhänge. Esgibt Hinweise zu allgemeinen Einsparpotenzialen und vermittelt eine systematische Vorgehensweise für die Durchführung von Energieanalysen. EinForschungsprojekt zur „Steigerung der Energieeffizienz auf kommunalen Kläranlagen“ des Bundesumweltministeriums folgte und lieferte das erste bundesweit belastbare Zahlenmaterial [2]. Demnach belief sich zum damaligen Zeitpunkt der Gesamtstromverbrauchder 10 000 kommunalenKläranlagen auf 4400 Gigawattstunden (GWh) pro Jahr. Die Studie beziffert die mögliche Energieeinsparung durch optimierte Belüftung, verbesserte Steuerung von Aggregaten und den Einsatz von energieeffizienterenPumpen und Motorenauf insgesamt900 GWh/Jahr –gut 20 Prozent des Verbrauchs. Schlüssel zum Erfolg: die Energieanalyse Die Studie stellt das Instrumentarium für eine systematische Energieoptimierung vor: Die Verbesserung des Energieeinsatzes bei der Abwasserreinigung beginnt mit derEnergieanalyse.Dabei sind mehrere Schlüsselfaktoren relevant: die Anlagenbelastung, die Energieerzeugung, der Energieverbrauch sowie die verfahrenstechnischen Randbedingungen.JenachAusgangslageund Detaillierungsgrad unterscheidet man zwischen Grob-und Feinanalyse.Erstere dient zur grundlegenden Einordnung der Anlage und zeigt das mögliche Energieeinsparungspotenzial auf. Eswerden konkrete Hinweise zur Energieeinsparung gegebenund geklärt, inwieweit eine Feinanalyse sinnvoll ist. UmweltMagazin Oktober -November 2012 13

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