Vom. Klärwerk zum Kraftwerk

Transkript

1 Vom Klärwerk zum Kraftwerk

2 Klärschlammfaulung Bei der Abwasserreinigung auf Kläranlagen fällt Klärschlamm an, der sich aus den absetzbaren Stoffen des Abwassers und Bakterienmasse aus der biologischen Stufe der Kläranlage zusammensetzt. Dieser Klärschlamm besteht zu etwa zwei Dritteln aus organischer Masse, die in den Faulbehältern der Kläranlage unter anaeroben Bedingungen in Biogas umgewandelt wird. Die Ausfaulung findet bei Aufenthaltszeiten von

3 20 bis 25 Tagen und üblicherweise bei einer Temperatur von 37 C statt. Das anfallende Faulgas besteht zu etwa zwei Dritteln aus energiereichem Methan (CH 4 ). Je Einwohner fallen etwa 20 bis 25 Liter Gas pro Tag an. Emschergenossenschaft und Lippeverband betreiben 58 Kläranlagen, von denen 35 mit einer Klärschlammfaulung und 35 mit Blockheizkraftwerken ausgestattet sind.

4 Nutzung des Faulgases zur Strom- und Wärmeerzeugung Das in den Faulbehältern anfallende- Faulgas wird in der Regel zur Energieerzeugung auf der Kläranlage genutzt. Dazu wird es zunächst in einem Gasbehälter zwischengespeichert. Von dort wird es einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zugeführt, wo Gasmotoren Strom und Wärme erzeugen. Aus 1 m³ Faulgas lassen sich so bis zu 2,5 kwh Strom und 3,5 kwh Wärme erzeugen. Normalerweise reicht die so erzeugte Energie aus, um etwa die Hälfte des Strombedarfs und nahezu 100 % des Wärmebedarfs der Kläranlage zu decken. Diese Art der Faulgasverwertung ist Stand der Technik und trägt seit Jahrzehnten zur Reduzierung der Energiekosten von Kläranlagen bei. Bei Eschergenossenschaft und Lippeverband werden so etwa 50 % des Stromverbrauchs der Kläranlagen selbst erzeugt.

5 Steigerung der Faulgaserzeugung durch Co-Vergärung Um die Eigenenergieerzeugung auf der Kläranlage zu steigern, wird die Co-Vergärung angewendet. Dabei werden biogene organische Abfälle (Bioabfälle) gemeinsam mit dem Klärschlamm in den Faulbehältern behandelt, wodurch die Faulgasproduktion kräftig ansteigt. Bei günstigen Randbedingungen kann die Faulgaserzeugung mindestens verdoppelt werden. Damit wird es möglich, dass auf der Kläranlage die gesamte benötigte elektrische und thermische Energie aus dem Faulgas erzeugt werden kann und die Kläranlage damit quasi energieautark wird.

6 Überschüssige Wärme kann an nahegelegene Wärmeverbraucher wie zum Beispiel Schwimmbäder abgegeben werden. Ein gutes Beispiel dafür ist die Wärmeabgabe vom Klärwerk Emschermündung der EMSCHERGENOSSEN- SCHAFT an das Schwimmbad Mattlerbusch in Duisburg.

7 Nutzung von Windenergie Als größter Kläranlagenbetreiber Deutschlands haben EMSCHERGENOSSENSCHAFT und Lippeverband frühzeitig entschieden eine Potentialanalyse Windenergienutzung durchzuführen um somit die Möglichkeiten für die Errichtung von Windenergieanlagen auf wasserwirtschaftlichen Standorten auszuloten. Zur weiteren Steigerung der Eigenenergieerzeugung konnte auf der Kläranlage in Bottrop eine Windenergieanlage (WEA) mit der Leistung von 3,1 MW errichtet werden. Nach umfangreichen Voruntersuchungen und Gutachten, u. a. zu den Themen Lärm, Schall und Artenschutz, betreibt die EMSCHERGENOSSENSCHAFT seit 2016 eine WEA als Nebenanlage zur Kläranlage. Die WEA hat eine Nabenhöhe von 100 m sowie eine Rotordurchmesser von 120 m und ist speziell für Schwachwindzonen vom Hersteller optimiert worden. Abhängig vom Winddargebot soll die Anlage eine Strommenge von 4 bis 5 Mio. kwh pro Jahr produzieren.

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9 Hybridkraftwerk Emscher In Bottrop geht die EMSCHERGENOSSEN- SCHAFT einen wegweisenden Schritt in die Energiegewinnung der Zukunft. Schon heute werden etwa 70 % der auf der Anlage benötigten elektrischen Energie selbst erzeugt. Unter dem Projekttitel Vom Klärwerk zum Kraftwerk arbeitet die EMSCHERGENOSSENSCHAFT daran, an dem Standort eine weitestgehend bilanziell energieautonome, eine Null-Energie- Kläranlage zu betreiben. Dazu sollen in einem modularen Aufbau, fünf erneuerbare Energieträger erstmalig in Deutschland an einem Standort in ein Hybridkraftwerk münden. Dies sind: eine Windenergieanlage mit 3,1 MW Leistung, vier neue BHKW Module mit jeweils etwa 1,2 MW Leistung, eine Photovoltaikanlage auf einer Dachfläche von ca. 500 m²,

10 Klärgas Thermo-solare Klärschlammtrocknung Klärschlammkraftwerk Smar Wasserkraft eine Wasserkraftschnecke im Ablauf der Kläranlage mit ca. 80 kw Leistung, sowie eine neue Dampfturbine mit mindestens 4 MW Leistung als Teil der ansässigen Klärschlammverbrennung

11 Gasspeicher t.net Blockheizkraftwerke Photovoltaik Windkraftanlagen Perspektivisch soll in das Konzept des Hybridkraftwerks auch die noch effektivere Nutzung der Abwärme und der Solarenergie im Rahmen der Klärschlammaufbereitung und Trocknung integriert werden. Die Umsetzung wird abgerundet durch den Aufbau eines Smart.Net, in dem Energieerzeugung, Energieverbrauch und Energiespeicherung gesteuert wird.

12 Ihr Ansprechpartner EMSCHERGENOSSENSCHAFT Dr. Torsten Frehmann Geschäftsbereich Betrieb Betriebsmanager Mittlere Emscher In der Welheimer Mark Bottrop Telefon +49 (2041) Telefax +49 (2041) Stand: April 2016