Konzept für einen flexibilisierten Kläranlagenbetrieb

Hintergrund

Steigende Anteile erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung erhöhen den Bedarf der Energiewirtschaft an Stromspeichern oder flexiblen Abnehmern. Kläranlagen als große Stromverbraucher und -erzeuger können in diesem Zusammenhang einen Beitrag zur Aufrechterhaltung der Stabilität im Stromnetz oder zur Verbesserung der Planbarkeit
von Strombezügen leisten. Die Berücksichtigung der Bedürfnisse der Energiewirtschaft im Strombezug erfordert von Kläranlagen ein flexibles Lastmanagement durch Kombination verschiedener Aggregate auf Seiten der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs. Die bisherige Betrachtung der Steigerung der Energieeffizienz einzelner Aggregate reicht hierbei nicht aus und muss um eine ganzheitliche Betrachtung möglicher Flexibilität ergänzt werden. Dafür gilt es Energieverbrauch und -erzeugung der Kläranlage im Tagesgang in Bezug auf ihre Speicher- bzw. Flexibilitätsoptionen zu bewerten.

Produktbeschreibung

Das Konzept von ESiTI beschreibt eine Flexibilisierung der Energieströme einer Kläranlage unter technischen, ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Aspekten. Schwerpunkt der Untersuchungen ist die Klärschlammbehandlung unter Einbeziehung des Blockheizkraftwerks als Schnittstelle eines flexiblen Strombezugs. Vereinfacht werden vorhandene Redundanzen und Kapazitäten des BHKW genutzt, um bei Bedarf

• den Strombezug durch eine maximale Eigenstromerzeugung zu reduzieren oder
• den Strombezug durch eine Verringerung der Eigenstromerzeugung zu maximieren.

Voraussetzung hierfür ist ein ausreichend großer Faulgasspeicher. Durch Einbindung einer flexiblen Faulgaserzeugung oder flexibler Stromverbraucher entsteht freies Speichervolumen. Ein im Rahmen des Verbundvorhabens ESiTI entwickelter Leitfaden beschreibt Möglichkeiten sowie Potenziale und ergänzt technische Möglichkeiten um Bewertungsansätze auf Basis eines  multikritiellen Analyseinstruments.

Rahmenbedingungen

• Zielgruppe: Fachkundige der Abwassertechnik
• Die Maßnahmen für ein ganzheitliches Energiemanagement wurden am Beispiel des Zentralklärwerks Darmstadt entwickelt (Ausbaugröße 240.000 Einwohnerwerte)

Nutzen für die kommunale Praxis

• Eine flexible Betriebsweise der faulgaserzeugenden Klärschlammbehandlung in Kombination mit einer flexiblen Verstromung des erzeugten Faulgases durch  Blockheizkraftwerke reduziert den Bedarf an Energiespeichern deutlich
• Ein höherer Eigenversorgungsgrad durch Nutzung von Co-Substraten verringert die Umweltauswirkungen hinsichtlich der Energieversorgung des Kläranlagenbetriebs (Energie-, Treibhausgas- und Kosteneinsparung)
• Grenzen einer diskontinuierlichen Beschickung der Faulung wurden erarbeitet (z.B. bei saisonaler Nutzung von Co-Substraten)