Energieeffizienz auf Kläranlagen in Mecklenburg - Vorpommern

Transkript

1 Nutzung der Energiepotenziale aus dem Abwasser Grevesmühlen Energieeffizienz auf Kläranlagen in Mecklenburg - Vorpommern

2 Inhalt 1. Projektvorstellung 2. Stand der Energieeffizienz auf Kläranlagen in MV 3. Energiepotential im Abwasser (EPA) 4. Steigerung der Ausnutzung des EPA 5. Zusammenfassung

3 Projektvorstellung Projektname: Energieeinsatz auf Kläranlagen in MV Auftraggeber: Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Verbraucherschutz Projektbearbeiter: Dr. G. Kolisch T. Osthoff M. Friedrich M. Frommholz Resultat: Leitfaden zur Optimierung des Energieeinsatzes Fachtagung: November 2009 in Schwerin

4 Projektvorstellung

5 Projektvorstellung Im Rahmen dieser Studie wurden folgende Schwerpunkte bearbeitet: Energieeinsatz bei der Abwasser- und Schlammbehandlung in MV Energetisches Optimierungspotenzial in MV Maßnahmenkatalog zur Steigerung der Energieeffizienz auf Kläranlagen Energierelevante künftige Entwicklungen Hinweise zum Energiebezug

6 Projektvorstellung Für das Ableiten von Optimierungspotentialen wurden 5 Referenzanlagen ausgewählt: Kläranlage Stralsund ( EW) Kläranlage Parchim ( EW) Kläranlage Boltenhagen ( EW) Kläranlage Franzburg (4.900 EW) Kläranlage Bobitz (2.500 EW)

7 Stand der Energieeffizienz in MV Erfassung der Kläranlagen - 47% % 48% 100% 88% 100% GK 1 GK 2 GK 3 GK 4 GK 5 vorhandene Kläranlagen erfasste Kläranlagen < EW EW EW EW > EW

8 Stand der Energieeffizienz in MV Erfassung der Einwohnerwerte 86% % 55% % GK 1 GK 2 GK 3 GK 4 GK 5 vorhandene Einwohnerwerte erfasste Einwohnerwerte < EW EW EW EW > EW

9 Stand der Energieeffizienz in MV Mittelwert MV 100 Richtwert Zielwert 89 spezif. Elektroenergieverbrauch in kwh/ew*a GK 1 GK 2 GK 3 GK 4 GK 5 < EW EW EW EW > EW

10 Stand der Energieeffizienz in MV 150 spezif. Elektroenergieverbrauch in kwh/ew*a Kläranlagen in M-V Referenzanlagen Ausgleichskurve Mittlere Anschlussgröße [EW]

11 Stand der Energieeffizienz in MV Optimierungspotentiale aus Referenzanalysen: Schlammstabilisierung in der Belebung Energieeintrag beim Rühren Rücklaufschlammvolumenstrom Schwimmschlammabzug Regelung der Sauerstoffkonzentration Heizen mit Elektroenergie Schlammtransport mit zu niedrigem TS-Gehalt

12 Energiepotential im Abwasser (EPA) CSB - Bilanz aerobe Schlammstabilisierung anaerobe Schlammstabilisierung CSB-Fracht 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 3% 3% 27% 9% 61% Ablauf Klärschlamm aus ÜS Klärschlamm aus PS Faulgas aus ÜS Faulgas aus PS Belüftung 13% 14% 7% 20% 43% 0% ohne VKB tts=25d mit VKB tts=13d

13 Energiepotential im Abwasser (EPA) Aus der Oxidation von Methan kann Verbrauch von CSB abgeleitet werden: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O O 2 = CSB! 64 g/mol 22,4 l/mol = molares Volumen bei 0 C und 1 atm 22,4 l CH 4 /mol 64 g O 2 /mol = 0,35 l CH 4 /g O 2 (=CSB)

14 Energiepotential im Abwasser (EPA) 350 Nm³ CH 4 /t CSB ab * 1,7 g CSB/g ots 595 Nm³ CH 4/ t ots ab / 0,6 Nm³ CH 4 /Nm³ BG 991 Nm³ BG/t ots ab * 0,5 g ots ab /g ots zu 495 Nm³ BG/t ots zu = Idealwert Energiehandbuch NRW 10 kwh/nm³ CH 4 3,5 kwh/kg CSB * 0,35 Nm³ CH 4 /kg CSB * 0,120 kg CSB/EW*d* kwh/(ew*a)

15 Energiepotential im Abwasser (EPA) 66 kwh/ew*a 41 kwh/ew*a 55% thermische Energie 100% EPA 153 kwh/ew*a 3% Ablauf 43% Belebung 27% Klärgas 27% Klärschlamm 23 kwh/ew*a 33% elektrische Energie 14 kwh/ew*a 5 kwh/ew*a 12% Verluste 2 kwh/ew*a 41 kwh/ew*a

16 Nutzung des EPA in MV Schlammstabilisierung Einwohnerwerte GK1 GK2 GK3 GK4 GK5 aerob 54% anaerob 46% < EW EW EW EW > EW

17 Erhöhung hung der Ausnutzung des EPA in MV Die Errichtung einer Vorklärung auf einer Kläranlage mit simultaner aerober Schlammstabilisierung. Die wirtschaftliche Errichtung einer Vorklärung und deren Betrieb ist bereits ab Ausbaugrößen von kleiner EW möglich. Steigerung der Schlammbelastung in der biologischen Stufe durch Reduktion des TS-Gehaltes oder Außerbetriebnahme einer Straße.

18 Erhöhung hung der Ausnutzung des EPA in MV Elektroenergieverbrauch in kwh/ew*a Ohne VKB tts=25d 18 kwh/(ew*a) mit VKB tts=14d Produktion Verbrauch Energie aus PS + Energie aus ÜS - Energie für Belüftung - Energie für Rühren Belebung - Energie Schlammtransport = bilanzierter Energieverbrauch

19 Erhöhung hung der Ausnutzung des EPA in MV Die Errichtung eines Fermenters (Faulbehälter) mit BHKW und einer Schlammentwässerung: 1. Durch Eigenproduktion sinken Bezugskosten erheblich (18 Ct/kWh 7 Ct/kWh). 2. Der elektrischer Wirkungsgrad des BHKW ist etwas niedriger als auf zentralen Kläranlagen. 3. Transportkosten von Rohschlamm zur zentralen Kläranlage entfallen. 4. Personalkosten steigen an. 5. Kapitaldienst ist größter Kostenfaktor. Die wirtschaftliche Umstellung auf anaerobe Schlammstabilisierung und deren Betrieb ist ab Ausbaugrößen von mehr als EW möglich.

20 Erhöhung hung der Ausnutzung des EPA in MV Elektroenergieverbrauch in kwh/ew*a Ohne VKB tts=25d 23 kwh/(ew*a) eigener FB Produktion Verbrauch Energie aus PS + Energie aus ÜS - Energie für Belüftung - Energie für Rühren Belebung - Energie Schlammtransport = bilanzierter Energieverbrauch

21 Zusammenfassung Die Reinigungsleistung der Kläranlagen in MV ist sehr gut. Das Potential zur Steigerung der Energieeffizienz ist beträchtlich. Besonders bei der Nutzung des Energiepotentials im Abwasser bestehen Möglichkeiten der Steigerung der Energieeffizienz in MV. Die Errichtung einer Vorklärung ist bereits ab EW und die Umstellung auf anaerobe Schlammstabilisierung ab EW wirtschaftlich umsetzbar.

22 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!