DIE ENERGIEINTELLIGENTE ABWASSERANLAGE (EiA) DER ZUKUNFT. Markus Schröder, Aachen

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1 DIE ENERGIEINTELLIGENTE ABWASSERANLAGE (EiA) DER ZUKUNFT Markus Schröder, Aachen

2 EiA der Zukunft ein komplexes System Kläranlage Bildquelle modifiziert und erweitert nach: Stemplewski, 2012

3 EiA Abwassertechnisches Gesamtsystem betrachten! Gebäude Kanäle Kläranlage Vertikalwindräder Photovoltaik Wasserkraft Photovoltaik Klägas, Klärschlammverbrennung Windkraft Photovoltaik Wasserkraft Abwasserwärme Geothermie Solarthermie Abwasserwärme Geothermie Solarthermie Biomethan, Wasserstoff, Methanol Abwasserwärme Geothermie Solarthermie

4 EiA - alle benötigten Energieformen betrachten! 15 bis 100 kwh / (E BSB5 a) ähnlich Strom, jahreszeitlich schwankend (bei getrennter anaerober Schlammstabilisierung) ( ) Bilanzielle Energieautarkie meist gegeben 5 bis 7,5 kwh / (EBSB5 a)?

5 Wie sieht Sie denn aus, die EiA der Zukunft?

6 H2 aus Faulgas Brennstoffzellen-BHKW (PAFC) auf der KA Köln-Rodenkirchen

7 Beispiel: Wasserstoff auf Kläranlagen - Potenziale

8 Gesamtkonzept EuWaK Biomasse Bioabfall Klärschlamm Gaserzeugung Gasaufbereitung z.b. Faulung, Pyrolyse, Reinigung, Reformierung Hydrolyse Sauerstoffspeicher Erdgas Abwasserreinigung (Haupt- oder Nebenstrom) H2 aus Faulbzw. Biogas Interner Stromverbrauch (z. B. Gebläsestation) Luft Biogas Biomethan Sauerstoff Strom Wasserstoff Wärme Legende Sonstige Stoffströme Interner Wärmeverbrauch Wind Elektrolyseur Sonne Wasserstoffspeicher Wasserstoffnutzung Brennstoffzelle, Gasmotor, Gasturbine Wasser Fahrzeugbetankung H2 und O2 aus Wind+Sonne EVU-Netz

9 Methanolsynthese auf Kläranlagen

10 Methanolsynthese auf Kläranlagen

11 Methanolsynthese auf Kläranlagen

12 Getauchte Bio-Brennstoffzelle zu Vorreinigung (Kohlenstoff) Zulauf Sandfang Vorklärung DN N Belebungsbecken Rechen Filter Ablauf Bildquelle Brennstoffzelle:

13 Getauchte Bio-Brennstoffzelle zu Vorreinigung (Kohlenstoff) C-Quelle Zulauf Sandfang Vorklärung N DN Belebungsbecken Energie für Rezirkulation entfällt! Rechen Erhöhte Energiegewinnung in der Faulung Filter Ablauf Bildquelle Brennstoffzelle:

14 Wie komme ich vom Bestand zur EiA der Zukunft? 1. Ausgangsszenario 2. Entwicklung Szenarien Ableitung robuster Verfahrensketten 4. Analyse der Transformationspfade Quelle: Modifiziert aus Vortrag Prof.-Dr. Ing Johannes Pinnekamp Wasser Berlin 2015

15 Wie komme ich vom Bestand zur EiA der Zukunft? Zeitpunkt 1: Verfahrenskette A ist optimal Spezifischer Investitionsschritt zur Erreichung von Verfahrenskette A Zeitpunkt 2: Rahmenbedingungen ändern sich, so dass Verfahrenskette B nun optimal ist Verfahrenskette A Zusätzliche Umbaukosten Verfahrenskette B Zeitliche Verzögerung der Zielerreichung Quelle: Vortrag Prof.-Dr. Ing Johannes Pinnekamp Wasser Berlin 2015

16 DIE ENERGIEINTELLIGENTE UND ABWASSERANLAGE (EiA) RESSOURCENEFFIZIENTE DER ZUKUNFT ABWASSERANLAGE (EiA) DER ZUKUNFT

17 Ökologischer Fußabdruck Deutschland: April 2016!!! Quelle:

18 Das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit Ziel: Alle drei Säulen müssen im Gleichgewicht sein Neue Bewertungsansätze bei der Kläranlage der Zukunft Soziales Ökonomie Ökonomie Ökologie Soziales

19 Aufgabe der Wasserwirtschaft: Schutz der Ressource Wasser Aber im Sinne der Nachhaltigkeit: Ganzheitliche Bewertung des Ressourcenverbrauchs für die Aufgabenerfüllung Neue Planungsansätze bei der Kläranlage der Zukunft

20 Nachhaltiger Bau von Kläranlagen Baustoffeinsatz bisher: Baustoffeinsatz zukünftig: Cradle-to-Grave-Prinzip Cradle-to-Cradle-Prinzip Life-Cycle-Engineering Nachhaltige Planung Ist ein zweiter, dritter, Durchlauf des Lifecycles betrachtet worden? Quelle: EPEA, 2014 Materialienzersetzung Nährstoffe Künstliche Materialien Zirkulation auf nachwachsende Rohstoffe gleichbleibendem Qualitätsniveau

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!