Projekt 30709/01

Potenzialanalyse zur Energieeinsparung, Steigerung der Energieeffizienz und ressourcenschonenden Energieerzeugung mit Entwicklung eines Zukunftskonzepts am Beispiel der Kläranlage Eversburg in Osnabrück (1. Phase)

Projektträger

SWO Netz GmbH Asset Management
Alte Poststr. 9
49074 Osnabrück
Telefon: +49 541 2002 1127

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Abwasserreinigung stellt einen wesentlichen kommunalen Energieverbraucher dar. Um das langfris-tige Ziel einer deutlichen CO2-Emission zu erreichen, sind nicht nur energieoptimierte Aggregate und An-lagen, sondern auch neue Techniken, Verfahrensprozesse und Betriebsweisen erforderlich. Im Rahmen des Forschungsprojektes wollte die Stadtwerke Osnabrück AG aufbauend auf einer Energieeffizienzana-lyse der Kläranlage Eversburg kurz- bis mittelfristige Maßnahmen zur Reduktion des CO2-Ausstoßes identifizieren und realisieren. Darüber hinaus sollten in einer zweiten Phase verfahrenstechnische Ände-rungen in Bezug auf neue und innovative Konzepte, die zu einer weiteren Effizienzsteigerung und ökolo-gischen Optimierung sowie einem zukunftsfähigen Konzept führen, ausgearbeitet werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenSystematische Energieanalysen haben sich als geeignete Methode zur energetischen Verbesserung von Kläranlagen erwiesen. Die Ansätze des gerade in Bearbeitung befindlichen DWA Arbeitsblattes 216 wur-den/werden am Beispiel der Kläranlage Eversburg berücksichtigt.
In Verbindung mit der gezielten Überprüfung einzelner Aggregate wurde der Energieverbrauch der Klär-anlage weiter aufgeschlüsselt. Die zur Energieeinsparung abgeleiteten Maßnahmen wurden auf techni-sche Realisierbarkeit und ihre wirtschaftliche Umsetzbarkeit geprüft und nach ihrer zeitlichen Umsetzung in Sofortmaßnahmen, kurzfristige Maßnahmen und abhängige Maßnahmen unterschieden.
Nach der Diagnostizierung der maßgebenden Einsparpotenziale sind in der zweiten Projektphase für die Maßnahmen Sensitivitätsanalysen durchzuführen und verfahrenstechnische Änderungen in Bezug auf neue und innovative Konzepte, die zu einer weiteren Effizienzsteigerung und ökologischen Optimierung sowie einem zukunftsfähigen Konzept führen können, zu benennen und zu bewerten. Neben dieser mög-lichst exakten ökonomischen Bewertung soll auch eine ökologische Bewertung der umgesetzten und der geplanten Maßnahmen durchgeführt werden. Hierfür wird in einem ersten Schritt die CO2-Reduzierung durch die vorgesehenen Maßnahmen ermittelt und in Abhängigkeit zum theoretischen und tatsächlichen Strommix dargestellt.
Im Rahmen einer weiteren vertieften wissenschaftlichen Betrachtung der Maßnahmen sollen dann die Maßnahmen zusätzlich hinsichtlich ihres so genannten „Carbon Footprints“ bewertet werden.



Ergebnisse und Diskussion

Entsprechend der Vorgehensweise des Arbeitsblattes DWA A-216 wurde der Energieverbrauch der maß- geblichen Energieverbraucher der Kläranlage aufgenommen und den zuvor bestimmten anlagenspezifi-schen Idealwerten gegenübergestellt. Dabei konnte ein theoretisches Einsparpotential von etwa 816.000 kWh/a ermittelt werden. Der theoretisch ermittelte anlagenspezifische Idealwert von
30 kWh/(EW CSB * a) liegt etwa 10 % unter dem tatsächlichen vorhandenen spezifischen Gesamtstrom-verbrauch von 33 kWh/(EW CSB•a). Anhand des Vergleichs mit den Idealwerten und weiteren Überlegungen wurden in 15 verschiedenen Bereichen Möglichkeiten und Maßnahmen zur Verbesserung der Energie-effizienz untersucht. Als wirtschaftlich durchführbar stellten sich sechs Maßnahmen heraus. Das Ar-beitsblatt A-216 unterteilt die empfehlenswerten Maßnahmen in Sofort-, kurzfristige und abhängige Maß-nahmen. Aufbauend auf dieser Unterteilung wurden die Maßnahmen in Pakete entsprechend des Reali-sierungszeitraums zusammengefasst. Als mögliche Sofortmaßnahmen wurden Änderungen bei der Faul-raum¬beschickung, der Überschussschlammspeicherung und der Filtratwasserbehandlungs¬anlage identi-fiziert. Kurzfristige Maßnahmen wurden für das Zulaufpumpwerk und die Belüftung der Biologie vorge-schlagen. Als abhängige Maßnahmen sind die Erneuerung der Gasverwertung und der Einsatz einer Druckbelüftung zur Belüftung der Biologie zu sehen. Der Einsatz einer Druckbelüftung ist aufgrund des Kosten-Nutzen-Verhältnisses bei den derzeitigen Randbedingungen nicht zu empfehlen. Aufgrund der weniger eindeutigen Wirtschaftlichkeit sollte eine Sensitivitätsanalyse für die abhängigen Maßnahmen
erfolgen.
Insgesamt könnte der externe Strombezug durch Einsparungen auf der Verbraucherseite und der Erhö-hung der Eigenerzeugung um voraussichtlich 1.227.000 kWh/a gesenkt werden. Nach der Realisierung der wirtschaftlichen Maßnahmen beträgt der spezifische Gesamtstromverbrauch voraussichtlich 31,6 kWh/(EW CSB • a). Dadurch würde sich eine Minderung der Emissionen um 693.000 kg CO2,äq/a
ergeben.
Bei dem derzeitigen Strompreis könnten die Stromkosten um 129.000 €/a verringert werden. Unter Be-rücksichtigung der Jahreskosten und dem Jahresnutzen verbleibt insgesamt eine Einsparung von 48.000 €/a.
Im letzten Abschnitt des Berichtes wird die Anwendbarkeit des Arbeitsblattes A-216 auf Grundlage der durchgeführten Energieanalyse beurteilt. Die Unterschiede zu dem 1999 vom damaligen nordrhein-westfälischen Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft (MURL bzw. MUNLV; heute MKUNLV) herausgegebenen Handbuch „Energie in Kläranlagen“ werden herausgestellt. Abschließend werden mögliche Verbesserungen für das DWA A-216 vorgestellt.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Mögliche Verbesserungen für das DWA A-216, die sich während der Anwendung zeigten, wurden an die Arbeitsgruppe KA-6.8 „Energieanalysen von Abwasseranlagen“ der DWA (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.) gesendet.


Fazit

Vor dem Hintergrund des Klimawandels und steigender Energiepreise ist es empfehlenswert, den Ener-gieverbrauch auf Klaranlagen auf das notwendige Maß zu verringern und eigene Energiequellen optimal zu nutzen, um so den Fremdenergiebezug und den mit der Verbrennung fossiler Energieträger verbun-denen CO2-Ausstoß zu minimieren. Durch diese Maßnahmen darf jedoch die Reinigungsleistung der An-lagen nicht beeinträchtigt werden.
Die systematische Energieanalyse nach der DWA A-216 versetzt den Bearbeiter individuell für jede Klär-anlage in die Lage, die Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung zu erkennen und für die Durchführung der wirtschaftlichen Maßnahmen erste Schritte einleiten zu können. Die theoretischen Einsparpotentiale wer-den vor allem durch die Bewahrung der Leistungsfähigkeit der Abwasser- und Schlammbehandlung so-wie der Wirtschaftlichkeit verringert, sodass sich die erreichbaren Ziele häufig unter dem zuvor erkannten Potential befinden.