Energie-Effizienz durch Einsatz von erneuerbarer Energie

HUBER Solare und Regenerative Trocknung SRT

Abwasser enthält eine bemerkenswerte Menge chemischer und thermischer Energie. Weil Abwasser zuverlässig jeden Tag anfällt, ist die enthaltene Energie erneuerbar.

Die folgenden erneuerbaren Energien sind auf Kläranlagen verfügbar:

  • Abwasserwärme: Wärmepumpen können dem Rohabwasser oder dem gereinigten Abwasser Wärme entziehen; theoretisch könnten damit 10 % aller Gebäude geheizt werden.
  • Wasserkraft: Wo Abwasser fließt, kann seine Energie genutzt werden; wo es steil abstürzt, können Turbinen, Schnecken oder Wasserräder zur Stromerzeugung installiert werden.
  • Faulgas: Durch Verwertung von Faulgas in einem BHKW kann der gesamte Wärmebedarf und ein großer Teil des Strombedarfs von Kläranlagen gedeckt werden.
  • Sonnenenergie: Anlagen mit großer Grundfläche bieten sich zur Installation von Solarzellen an. Sonnenenergie kann auch direkt für die Schlammtrocknung genutzt werden (Siehe HUBER Solartrockner SRT).
  • Windenergie: Manche Kläranlagen befinden sich in einer flachen und windreichen Umgebung, wo die Aufstellung von Windrädern zur Stromerzeugung wirtschaftlich ist.

Faulgasverwertung

Faulgasverwertung

Faulgasproduktion

  • Die Faulgaserzeugung hängt ab von:

    • Abwasser- und Schlammqualität
    • Abwasserreinigungsverfahren
    • Gestaltung, Ausrüstung und Betrieb der Faulbehälter (z.B. mittlere Verweilzeit der Feststoffe, Zahl der Stufen, Qualität der Durchmischung, gleichmäßige Temperatur).

  •  Auf Anlagen mit N-Elimination werden 20 – 25 Nl/(E•d) und auf Anlagen ohne N-Elimination ca. 30 Nl/(E•d) erzeugt.
  • Die Gasproduktion kann gesteigert werden, indem andere organische Abfälle zugegeben werden, z.B. der Inhalt von Fettabscheidern.
  • Auch durch Homogenisierung oder Desintegration des Sekundärschlamms kann sie gesteigert werden.

Faulgasverwertung

  • Strom hat je kWh etwa den 3-fachen Wert von Wärme.
  • Das gesamte erzeugte Gas sollte in einem BHKW verwertet werden. Gasfackeln sind notwendig, sollten aber möglichst nie brennen.
  • Heizkessel dienen nur als Reserve.
  • BHKWs haben meist aufgeladene Magermotore, die ca. 35 % der Energie in Strom und ca. 55 % in Wärme (Heizwasser ≈ 90 °C) umwandeln.
  • Brennstoffzellen können bis über 40 % der Energie in Strom verwandeln, aber benötigen sehr sauberes Gas; die Betriebserfahrung ist noch gering.
  • Mikro-Turbinen sind kompakt, wandeln aber nur < 30 % der Energie in Strom.
  • BHKWs erzeugen auch Notstrom.
  • Meist genügt die Abwärme der BHKWs zur Versorgung der gesamten Anlage. Kühler werden im Sommer gebraucht.
  • Falls der Wärmebedarf, z.B. zur Schlammtrocknung,  das Angebot übersteigt, sollte im BHKW zusätzlich Erdgas verwertet werden.
  • Die Größe von BHKWs ist vom Last- und Leistungsmanagement abhängig. Sie können rund um die Uhr, nur während der Hochtarifzeit oder zur Kappung von Spitzen betrieben werden.
  • Gasspeicher sollten für das 0,5- bis 2-fache Tagesvolumen ausgelegt sein, je nach Betrieb des BHKW.
  • Wärmespeicher, falls erforderlich, werden für den Bedarf der Gebäudeheizung dimensioniert. Faulbehälter speichern Wärme.
  • Wärmetauscher zum Heizen der Faulbehälter sind dem Betrieb des BHKWs entsprechend auszulegen

Abwasserwärme

Abwasserwärme

Sogar im Winter hat Abwasser eine Temperatur von 10 – 14 °C. Seine latente Wärme ist stets verfügbar. Beim Kühlen von 1 m³ Abwasser um 1 °C liefern Wärmepumpen über 2,1 kWh Wärme und verbrauchen nur ca. 0,5 kWh Strom.

Unser ThermWin®-Verfahren gewinnt Wärme aus diversen Quellen zurück:

  • Grauwasser: Grauwasser ist warm, kann gereinigt und als Brauchwasser wieder verwendet werden, z.B. zur Spülung von Toiletten oder zur Bewässerung (Siehe unsere HUBER GreyUse®-Lösung). Zusätzlich kann ihm Wärme entzogen und zum Aufbereiten von Warmwasser verwendet werden.
  • Rohabwasser: Aus der Kanalisation gewonnene Wärme dient zum Heizen großer, nahe gelegener Gebäude, z.B. Schulen, Turnhallen, Schwimmbädern, Seniorenheimen oder Bürogebäuden. Das Verfahren ist wirtschaftlich ab einem Abwasserabfluss von 10 l/s und einem Wärmebedarf von 60 kW.
  • Gereinigtes Abwasser: Die zurück gewonnene Wärme wird auf der Kläranlage verwendet, z.B. zur Schlammtrocknung (Siehe unser HUBER Solartrockner SRT), oder zum Heizen nahe gelegener Gebäude.
  • Schlammwasser: Vom Faulschlamm abgetrenntes Filtrat oder Zentrat ist warm. Entzogene Wärme verwenden wir zum Erwärmen von Rohschlamm.

Auswirkungen auf die Umwelt

  • Wenn ganzjährig 100 kW genutzt werden, wird die CO2-Emission durch Einsparung von Erdgas zum Heizen um über 200 t/a geringer.
  • Der Stromverbrauch von 25 kW der Wärmepumpe führt beim heutigen Energiemix deutscher Kraftwerke resultiert zu einer CO2-Emission von ca. 115 t/a. Die Emission wird netto also um 85 t/a geringer.
  • Wenn die Wärmepumpe mit Strom aus einem mit Erdgas betriebenen BHKW betrieben wird, werden zusätzlich 40 kW Wärme erzeugt. Eine CO2-Emission von 280 t/a aus dem Heizkessel wird ersetzt durch eine von 125 t/a CO2 aus dem BHKW. 155 t/a werden eingespart.
  • Die Verminderung der Temperatur von Rohabwasser um 1 °C hat nur eine geringe Auswirkung auf seine Reinigung. Nur die N-Elimination wird etwas schlechter.
  • Die Verminderung der Temperatur von gereinigtem Abwasser ist vor allem im Sommer gut für Gewässer.