Christian Loderer Kompetenzzentrum Wasser Berlin ggmbh

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1 YOUR FLUSH, OUR ENERGY FULL SCALE DEMONSTRATION OF ENERGY POSITIVE SEWAGE TREATMENT PLANT CONCEPTS TOWARDS MARKET PENETRATION Christian Loderer Kompetenzzentrum Wasser Berlin ggmbh , 4. Regionaler Workshop - Althenrhein Funded by the Horizon 2020 Framework Programme of the European Union Grant agreement No

2 POWERSTEP - Konzept einer Energie-positiven Kläranlage

3 Nutzung des Energiegehalts im Abwasser Weniger Belüftung Carbon is money (KWB ) 175 kwh/ew*a 4 kwh/m³ (1000 mg/l CSB, 120 L/EW*d) 105 kwh/ew*a 2.4 kwh/m³ Mehr Faulgas 53 kwh/ew*a 1.2 kwh/m³ 42 kwh/ew*a 0.96 kwh/m³ 17 kwh/pe*a Abwärme 17 kwh/ew*a 0.38 kwh/m³ Theoretisches Energiepotential in Abwasserorganik Klärwerk: 60% des CSB in den Klärschlamm Faulung: 50% des CSB ins Biogas Methanausbeute: 320 L CH 4 /kg CSB BHKW: 40% elektrischer Wirkungsgrad

4 Realisierung in POWERSTEP 4

5 Wer steckt hinter POWERSTEP? 5

6 CS 1 Westewitz CS 6 CS 2 Altenrhein Sjölunda Kläranlage der Zukunft CS 5 CS 3 WörglKirchbichl Avedöre CS 4 Braunschweig 6

7 Fallstudie 1 Kohlenstoffextraktion Standort: Kläranlage Westewitz (Deutschland) Größe: 2000 Einwohnerwerte Betreiber: OEWA Trommelsieb Ziel: Großtechnische Erprobung der Kohlenstoffextraktion in einer realen Kläranlage (Vollstrom) und die Anpassung der Stickstoffstrategie Sieb + Flockungstanks Chemikalien 7

8 Ergebnisse der Fallstudie 1 Erfolgreiche Demonstration der großtechnischen Versuche (bis über 70% CSB Extraktion) Stabiler Betrieb seit November 2016 bei unterschiedlichen Betriebsweisen (z.b.: Sommer/ Winter; unterschiedliche Frachten) Erfolgreiche Implementierung der Stickstoffstrategie (Rückführung von Trübwasser und gezielter Einsatz von Polymer) 8

9 Fallstudie 2 Stickstoffbehandlung Standort: Kläranlage Sjölunda (Schweden) Größe: Einwohnerwerte Betreiber: VaSyd Ziel: Pilotbetrieb eines Anammoxreaktors (= Anaerobe Ammoniumoxidation) im Hauptstrom mit vorgeschaltener Mikrosiebung unter realen Bedingungen 9

10 Ergebnisse der Fallstudie 2 Versuche im 2-stufigem Betrieb: sehr niedrige Temperaturen < 12 C, geringe NH 4 -N-Zulaufwerte < 20 mg/l viel Rest-CSB Umstellung auf 1-stufigen Betrieb Mehr Konkurrenz im einstufigen Reaktor Der 1.stufige Prozess ist stabiler und zeigt gute Ergebnisse

11 Fallstudie 3 Biogasverwertung Standort: Kläranlage Avedore (Dänemark) Größe: Einwohnerwerte Betreiber: Biofos Ziel: Pilotbetrieb einer 1MW Power-2-Gas Anlage im Vollbetrieb und Integration der Abfallprodukte (Sauerstoff und Wärme) in den laufenden Kläranlagenbetrieb 11

12 Ergebnisse der Fallstudie 3 Erfolgreiche Start-up-Phase am Beginn des Projektes Langzeittests (über 500 Betriebsstunden) bei verschiedenen Betriebsbedinungen Erfolgreiche Tests bei Intervall-Inbetriebnahmen mit hohen Umsatzraten innerhalb weniger Minuten 12

13 Fallstudie 4 Energiemanagement Standort: Kläranlage Braunschweig (Deutschland) Größe: Einwohnerwerte Betreiber: Veolia Deutschland MWh Wärmebilanz Jan Feb Mär Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec erforderliche Wärme erzeugte Wärme Ziel: Test von Heat-2-Power Technologie sowie die Erstellung eines Energiemodells zur Ermittlung der Energiekosten und Erlöse bei Integration unterschiedlicher Technologien (z.b.: Gasspeicher, Wärmespeicher) 13

14 Ergebnisse der Fallstudie 4 Erfolgreicher Test des Heat-2-Power Elements im Abwärmestrom des BHKW (Bericht folgt in Kürze) Erstellung eines Energiekostenmodels inkl. Erlöse bei unterschiedlichen Szenarien (Bericht folgt in Kürze) 14

15 Fallstudie 4 Kläranlage Braunschweig (D) Jährliches Energiekosten und Erlöse bei unterschiedlichen Szenarien 15

16 Fallstudie 5 Stickstoffbehandlung im Nebenstrom Standort: Kläranlage Kirchbichl (Österreich) Größe: Einwohnerwerte Betreiber: AZV Wörgl Ziel: Erstellung einer Energiebilanz für eine 2-stufige Belebungsanlage bei Integration einer Nitritation im Nebenstrom. 16

17 Fallstudie 6 Ammoniumstrippung Standort: Kläranlage Altenrhein (Schweiz) Größe: Einwohnerwerte Betreiber: AV Altenrhein Ziel: Integration einer Ammoniumstrippung mittels Hohlfasermembranen zur Gewinnung von Ammoniumssulfat als Dünger 17

18 Ergebnisse POWERSTEP Awareness UPGRADE YOUR CITY ACCESS POWERSTEP KNOWLEDGE TRANSFER 18

19 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 19

20 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 20

21 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 21

22 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 22

23 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 23

24 Ergebnisse POWERSTEP Awareness Interview mit Mr. Ristori (Director General DG Energy) über POWERSTEP und wie es in die EU Energie Agenda passt 24

25 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 25

26 Ergebnisse POWERSTEP Awareness 26

27 Mehr über POWERSTEP und die Ergebnisse: 27

28 Acknowledgement POWERSTEP is an innovation action project supported by the European Union under the Horizon 2020 Framework Programme. Contract no Duration: 1/07/15 30/06/18 28

29 FULL SCALE DEMONSTRATION OF ENERGY POSITIVE SEWAGE TREATMENT PLANT CONCEPTS TOWARDS MARKET PENETRATION Christian Loderer Kompetenzzentrum Wasser Berlin ggmbh Funded by the Horizon 2020 Framework Programme of the European Union Grant agreement Nr