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Faulgas-BHKW und Abwasser-Wärmepumpen senken Energieverbrauch von Kläranlagen

Kläranlagen sind in der Regel die größten Stromverbraucher im kommunalen Bereich. Die Betreiber der Kläranlage in Meinerzhagen im Westen des Sauerlands sind dieses Problem angegangen und können nun durch die Nutzung des Faulgases und der Abwasserwärme ihren Strom- und Wärmebedarf zum großen Teil selbst decken.

Über einen Wärmetauscher wird dem Abwasser die Wärme entzogen, die die Wärmepumpe dann nutzt, um sie zu Heizzwecken "hochzupumpen". (Foto: Jungkurth GmbH)

Über einen Wärmetauscher wird dem Abwasser die Wärme entzogen, die die Wärmepumpe dann nutzt, um sie zu Heizzwecken "hochzupumpen". (Foto: Jungkurth GmbH)

Erhöhter Kostendruck und CO2-Emissionen erfordern dringend eine Verringerung des Energieeinsatzes in Kläranlagen. Deshalb haben die Jungkurth GmbH aus Altena und der Ruhrverband aus Essen die Kläranlage in Meinerzhagen energetisch umgerüstet: Zum einen werden die entstehenden Faulgase zur Stromerzeugung in einem Blockheizkraftwerk verwendet. Zum anderen wird die Abwasserwärme über einen Wärmetauscher und eine bereits vorhandene Wärmepumpe nun zur Wärmeerzeugung im Winter und zur Kühlung im Sommer eingesetzt. So konnte der Ölverbrauch um rund 70 % gesenkt werden. Die jährlichen Stromkosten konnten zudem von 7000 Euro auf 2600 Euro reduziert werden.

Faulgas-BHKW macht Kläranlage nahezu stromautark

Das Prinzip der Stromerzeugung in der Kläranlage Meinerzhagen basiert dabei auf der gezielten Nutzung anaerober Mikroorganismen, die das anfallende Abwasser in Klärschlamm umwandeln, welcher in Faulbehältern teilweise methanhaltiges Faulgas abgibt. Dieses Methangas wird dann in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) verbrannt und treibt so einen Generator an, der Ökostrom produziert. Zur Steigerung der Methangasmenge können dem Klärschlamm zudem Fette, Küchen- und Speiseabfälle hinzugefügt werden. Der bei der Reinigung des Abwassers entstehende Stromverbrauch von etwa 1.500 kWh pro Jahr und angeschlossenem Anwohner kann so zum Großteil durch die Klärschlammvergärung und die Verstromung des Faulgases durch das BHKW selbst gedeckt werden.

Wärmepumpe nutzt Abwasserwärme zum Heizen und Kühlen

Um das thermische Energiepotenzial des Abwasser der Kläranlage in Meinerzhagen zu nutzen, wurde von der Jungkurth GmbH ein Wärmetauscher installiert, der dem Abwasser mittels eines Solemediums Wärme entzieht und zur Wärmepumpe transportiert. Dem durchschnittlich 15 °C warmen Abwasser kann somit je nach kommunaler Vorschrift bis auf 5 °C Wärme entzogen werden. Voraussetzung für einen zuverlässigen Betrieb ist eine kontinuierliche Abwassermenge, die durch das Abwasser eines nahegelegenen Industriebetriebs gegeben ist. Das Wärmeangebot des Abwassers ist sogar so groß, dass auch in der Nähe liegende große Wärmeabnehmer wie z. B. ein Schwimmbad und ein Schulgebäude versorgt werden könnten. Und durch Umkehrung des Wärmetauscher-Prozesses kann die Wärmepumpe im Sommer auch zur Gebäudekühlung eingesetzt werden.

Kläranlagen sind die größten kommunalen Stromverbraucher

In Deutschland sind ca. 94 Prozent der Bevölkerung an die kommunale Abwasserentsorgung angeschlossen. Hierzu stehen ca. 10.000 kommunale Kläranlagen zur Verfügung. Die restliche Bevölkerung reinigt ihr Abwasser in eigenen Kleinkläranlagen. Kläranlagen benötigen fast 4.400 Gigawattstunden Strom pro Jahr und sind mit durchschnittlich 20 Prozent Anteil in der Regel die größten Stromverbraucher im kommunalen Bereich und verbrauchen mehr Strom als Schulen, Krankenhäuser, Verwaltungsgebäude oder andere kommunale Einrichtungen. Pro Jahr entstehen so Emissionen von rund 3 Millionen Tonnen des Klimagases Kohlendioxid (CO2), die sich um über 30 Prozent senken ließen, ohne große Zusatzinvestitionen tätigen zu müssen. Besonders viel versprechend: Eine energiesparendere Belüftung der Belebungsbecken sowie die Energieerzeugung aus den Faulgasen der Klärschlämme in Blockheizkraftwerken.

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"Faulgas-BHKW und Abwasser-Wärmepumpen senken Energieverbrauch von Kläranlagen" wurde am 14.01.2014 verfasst