ERWAS Projektstart 03./04. Juli 2014 Frankfurt am Main

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1 Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft: Energiespeicher in der Interaktion mit technischer Infrastruktur im Spannungsfeld von Energieerzeugung und verbrauch ( ESiTI ) ERWAS Projektstart 03./04. Juli 2014 Frankfurt am Main Prof. Dr.-Ing. Peter Cornel Dr.-Ing. Christian Schaum Dipl.-Ing. Robert Lutze Dipl.-Wi.-Ing. Dorothee Lensch

2 Übersicht Von der Projektidee zur Umsetzung im ERWAS-Verbundprojekt ESiTI. Das Projektteam mit den Projektzielen und dem Arbeitsprogramm.

3 Die Projektidee: Die Kläranlage in der Interaktion mit technischer Infrastruktur Teilsystem Kläranlage Energieversorgungsunternehmen (EVU) Klärschlammbehandlung Abwasserbehandlung Energie Müllheizkraftwerk (MHKW) Industrie (Stadt Darmstadt) Nutzung/Weiterentwicklung Klärschlammbehandlung als Energieverbraucher, -erzeuger und -speicher Gesamtsystem

4 Die Projektidee: Die Kläranlage in der Interaktion mit technischer Infrastruktur [Foto: HSE, 2014]

5 Die Projektidee: Die Kläranlage in der Interaktion mit technischer Infrastruktur Industrie Industrie Kläranlage Müllheizkraftwerk Energieversorger

6 Die Projektidee: Energieverbrauch und erzeugung im Tagesgang

7 Die Projektidee: Energieverbrauch und erzeugung im Jahresgang

8 Das Projektteam Wissenschaft Projektleitung, Faulung Stadt Daten, Infrastruktur, Energie, Anwender Betreiber Daten, Klärwerk, MHKW, Energie Planer Thermische Klärschlammbehandlung Planer Energieoptimierung Wissenschaft Thermodruckhydrolyse Wissenschaft Hochlastfaulung Anlagenbauer Hochlastfaulung Berater Gesellschaft und Ökonomie Wissenschaft Ökologische Bewertung

9 Projektziele

10 Projektziele System: Kläranlage Infrastruktur Erfassung und Visualisierung der dynamischen Energieströme der Kläranlage Weiterentwicklung der Kläranlage zum Energiesystemdienstleister im sektorübergreifenden Zusammenspiel von Energieströmen (Strom, Wärme, Kälte aber auch möglichen Speichermedien wie z.b. Klärschlamm, Substrate, Faulgas) exemplarisch für das Zentralklärwerk Darmstadt Technik: Klärschlammbehandlung Thermodruckhydrolyse, Faulung (Hochlastfaulung, Co-Vergärung) und thermische Verwertung Funktionaler Baustein für ein flexibles Energiesystem, d.h. für Energieverbrauch, -speicherung und -erzeugung unter Berücksichtigung einer ressourcenschonenden Klärschlammverwertung, z.b. der Ressource Phosphor

11 Projektziele Ökologie Bewertung im Hinblick auf die Umweltauswirkungen, Treibhausgasemissionen wie z.b. Kohlendioxid aber auch prozessbedingt die Freisetzung von Methan und Lachgas während der Klärschlammbehandlung bzw. Quecksilber während der thermischen Verwertung Bezug auf die Einflüsse zur Energiewirtschaft als auch zur Abwasser- und Klärschlammbehandlung Ökonomie und Gesellschaft Analyse von treibenden und hemmenden Faktoren Sektorübergreifende Organisation, Integration von Entscheidungsträgern, multikriterielle Bewertung, indem aufbauend auf einer betriebswirtschaftlichen Betrachtung weitere ökonomische, ökologische und soziale Kosten und Nutzen einfließen

12 Projektziele Entwicklung eines Anwendertools als fachübergreifendes Ziel durch Transfer der erarbeiteten Lösungsansätze unter Berücksichtigung von technischen, ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Aspekten. Nutzung als Planungswerkzeug für den Betrieb einer Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft in der Interaktion mit Infrastruktureinrichtungen.

13 Umsetzung der Projektziele: Das Arbeitsprogramm

14 [Abbildung: m+p, 2014] Systembetrachtung Dynamisierung Energieverbrauch und -erzeugung

15 Technik Entwicklung einer Klärschlammbehandlung der Zukunft Strom Wärme kwh Zeit Schlamm Substrat TDH Faulung Thermische Behandlung Asche P-Rohstoff Substrat Strom Wärme Gasnutzung Strom Wärme Gas kwh Zeit

16 Technik Entwicklung einer Klärschlammbehandlung der Zukunft Durchführung von Versuchen im labor- /halbtechnischen Maßstab Thermodruckhydrolyse Faulung Hochlastfaulung

17 Ökologie Motivation/Hemmnisse Transfer

18 Projektstart ESiTI

19 Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft: Energiespeicher in der Interaktion mit technischer Infrastruktur im Spannungsfeld von Energieerzeugung und verbrauch ( ESiTI ) ERWAS Projektstart 03./04. Juli 2014 Frankfurt am Main Prof. Dr.-Ing. Peter Cornel Dr.-Ing. Christian Schaum Dipl.-Ing. Robert Lutze Dipl.-Wi.-Ing. Dorothee Lensch