Kläranlage und Wärmenetz Wie passt das zusammen? DI Wolfgang Glatzl AEE Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC) 8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich AEE INSTITUT FÜR AEE NACHHALTIGE INSTITUT FÜR TECHNOLOGIEN NACHHALTIGE TECHNOLOGIEN 17.05.2017
Abwassereinigungsanlage und Wärmenetz Wie passt das zusammen? DI Wolfgang Glatzl AEE Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC) 8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich AEE INSTITUT FÜR AEE NACHHALTIGE INSTITUT FÜR TECHNOLOGIEN NACHHALTIGE TECHNOLOGIEN 17.05.2017
Agenda Status Quo - ARAs Problematik: Energie, Wertstoffe Lösungsansätze: Konzepte der Zukunft Ökonomische Bewertung Schlussfolgerungen
Quelle: istock Status Quo - ARAs Abwasser Reinigungs Anlage (ARA) übernimmt entscheidende Rolle in urbanen Strukturen. Die konventionelle kommunale biologische-aerobe Abwasserreinigung ist ein energieintensiver Prozess. Die in Kohlenstoff gebundene Energie wie auch Wertstoffe werden mit hohem elektrischen Energieaufwand vernichtet Facts: > 1800 ARAs in Ö 20% des Energiebedarfes der Kommunen wird für die Abwasserreinigung aufgewandt Energieverbrauch rund 40 kwh pro Einwohnerwert und Jahr Rund 546.000 MWh elektrische Energie pro Jahr in Ö
Status Quo - ARAs Hoher Investitionsbedarf in den nächste Jahren Quelle: Branchenbild der österreichischen Abwasserwirtschaft 2016
Wertstoffe Problematik und Lösungsansatz Eutrophierung (Überdüngung N,P) Hoher E-Bedarf zur Entfernung von C und N in ARA Hoher E-Bedarf zur NH3-Produktion (Düngemittel) N-Rückgewinnung Luft an ARA (Belüftung) Energie Atmosphäre Düngemittelproduktion (Haber- Bosch- Synthese) Energie + CH4 Kläranlage Rückgewinnung mittels Membrandestillation Vorfluter (Gewässer) Nahrungsmittel (Erzeugung und Verzehr)
Wertstoffrückgewinnung mittels Membrandestillation Membrandestillation (MD) MD ist ein thermisch angetriebener Trenn- / Konzentrationsprozess Treibende Kraft: Dampfdruckdifferenz (Temperaturdifferenz zwischen Feed und Permeat)
Problematik Energie Abwasserreinigung Exkurs ARA Terminologie: Standard Energiekonzept Wärme Strom Wertstoff Gas Abwasser EW Einwohnerwert Referenz für Schmutzfracht einer Person Fernwärme Kanal Abwasser CSB Chemischer Sauerstoffbedarf Belebtschlammverfahren Verbindungen im Summenparameter aller organischen Abwasser Frage: Antwort: Wie viel Biogas verursacht jeder Einwohner in Ö? [Liter CH4 Dünger pro EW und Tag] 12-15 Faulturm Schlamm Wärme Biogas [Liter CH4 pro EW und Tag] =1-2% des österr. Gasbedarfs KWK Stromnetz
Problematik Energie 136 Kläranlagen in Ö haben > 20.000 EW und eine Faulung gezielte Produktion von Biogas
Problematik Energie - Wärmeüberschuss ARA I Abfackelgrad: 8% ARA II Abfackelgrad: 11%
Maßnahmen zur Biogasmaximierung Erhöhung des Biogas-Ertrags Erweiterte Vorreinigung (erhöhter Schlammabzug mit Mikrosieb oder Vorfällung) Alternative Stickstoffentfernung (Membrandestillation, Strippung oder Anammox- Bakterien) Erhöhte Aufenthaltszeit im Faulturm Co-Substrate! Verringerung des Biogas-Verbrauchs Thermische Effizienz des Faulturms Alternatives Wärmeversorgungskonzept
MD Lösungsansatz Energie Alternatives Wärmeversorgungskonzept Abwasserreinigung Vereinfachtes Fließschema möglicher Energiekonzepte Wärme Strom Wertstoff Gas Abwasser Kanal Abwasser ST Wärmepumpe Belebtschlammverfahren Wärmespeicher Fernwärme PV Dünger Faulturm Biogas Gasspeicher KWK Stromnetz Schlamm Gasaufbereitung Erdgas Gasnetz
MD Lösungsansatz Energie Alternatives Wärmeversorgungskonzept Abwasserreinigung Vereinfachtes Fließschema möglicher Energiekonzepte Wärme Strom Wertstoff Gas Abwasser Kanal Abwasser Wärmepumpe Belebtschlammverfahren Wärme PV Stromnetz Dünger Faulturm Biogas Gasspeicher Fernwärme Schlamm Gasnetz
DEST Decision Support Tool Entscheidungshilfe für Konzepte der Zukunft www.ar-hes-b.aee-intec.at
Konsequenzen für Energiebilanz Var. BHKW Var. WPmit Biogasverkauf
Stickstoff-Bilanz CSB-Bilanz Konsequenzen für Massenbilanzen Var. BHKW Var. WPmit Biogasverkauf
Ökonomische Bewertung * Kostenszenarien: 0,03-0,05 /kwh Biogasverkauf; 0,045-0,075 /kwh Methanverkauf; 0,070-0,013 /kwh Stromeinkaufspreis; 0,013-0,024 /MWh Stromeinkaufspreis für Power2Gas (Stromeinkauf über EPEX- Strombörse nur bei geringen Strompreisen) *
Geplante Umsetzungen ARA I Neue Energiezentrale Stadtwerke auf ARA Gelände Auskopplung überschüssiger Wärme + Gaskessel als Backup Verbindung über Fernwärme- Leitung (500 m) Werkstatt und Faulturm über Wärmepumpe Mittelfristige Umstellung des gesamten ARA-Wärmebedarf auf Wärmepumpe
Geplante Umsetzungen ARA II Derzeitig Planung zur Erweiterung der ARA Vollständige Übernahme des Biogases durch Stadtwerke Verbindung über Biogasleitung (600 m) Wärmepumpe für Faulturmheizung Mittelfristig Sanierung Gebäude und Umstellung auf Niedrigtemperatur
Zum Abschluss ARAs werden sich zu Ressourcenrückgewinnungsanlagen entwickeln Externe Verwertung von Biogas wird zunehmen. Konkurrenz Wärmenetz und Gasnetz! Nutzen Sie das DEST zur individuellen Analyse Ihrer ARA mit den Energienetzen Treten Sie in den Kontakt mit Ihrer ARA www.ar-hes-b.aee-intec.at
Ressourcenrückgewinnungsanlage und Wärmenetz Wie passt das zusammen? DI Wolfgang Glatzl AEE Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC) 8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich AEE INSTITUT FÜR AEE NACHHALTIGE INSTITUT FÜR TECHNOLOGIEN NACHHALTIGE TECHNOLOGIEN 17.05.2017
Danke für Ihre Aufmerksamkeit