Steigerung der Energieeffizienz durch den Bau eines Faulturms auf der Kläranlage Leer

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Steigerung der Energieeffizienz durch den Bau eines Faulturms auf der Kläranlage Leer

I 15.05.2019

4. Netzwerktreffen Ökoprofit-Energie am 15.05.2019

I

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C A

D E B

Aufgabenstellung

Grundlagen Analyse

Ergebnisse Maßnahmen

Gliederung

Faulturm I Stadtwerke Leer Energie GmbH I Seite 2

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Energie- und Emmissionseinsparung Aufgabenstellung

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Kläranlagen sind mit ca. 20% noch vor Schulen, Kranken-

häusern, Wasserversorgung und Straßenbeleuchtung oft die größten Stromverbraucher in der Kommune. Dies entspricht lt. UBA immerhin 1% des Gesamtstromverbrauches.

Vor dem Hintergrund erheblicher Strom- und CO₂-

Einsparungsmöglichkeiten bei der Klärschlammbehandlung besteht für ein kommunales Unternehmen wie der SWL die

„Verpflichtung“ diese Möglichkeiten auch zu nutzen.

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Klimaschutzkonzept der Stadt Leer Aufgabenstellung

I I Seite 4

„Vorrangiges Ziel ist es, eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen in der Stadt zu erreichen“.

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Förderprogramm Aufgabenstellung

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„

Energieeinsparung und

Energieeffizienz bei öffentlichen Trägern der Abwasserbehandlung“

Fördergegenstand:

• bauliche Maßnahmen zur Energieeinsparung bei der öffentlichen Abwasserbehandlung, z. B. Einbau energieeffizienterer Aggregate, Umrüstung von Schlammstabilisierung auf Schlammfaulung,

Umgestaltung der Funktionsweise von Faulbehältern zur Optimierung der Gasproduktion und Verstromung

• Verbesserung der Energieeffizienz durch bauliche Aus- oder

Umrüstung öffentlicher Abwasseranlagen, z. B. Abwärmenutzung, Nutzung von Bewegungsenergie, Mikroturbinen, Brennstoffzellen, Blockheizkraftwerke.

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I Seite 6 C

B

D E

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Aufgabenstellung Grundlagen

Analyse Ergebnisse Maßnahmen

Gliederung

Faulturm I Stadtwerke Leer Energie GmbH

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Ist-Zustand der Schlammbehandlung Grundlagen

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Quelle: EHP Umweltplanung GmbH

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Fließplan mit Nachrüstungen Grundlagen

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Quelle: Dr.Born & Dr. Ermel

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Schema der Schlammbehandlung Grundlagen

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Quelle: EHP Umweltplanung GmbH

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Neubau einer anaeroben Schlammstabilisierung Grundlagen

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• Installation einer maschinellen Überschußschlamm- eindickung,

• Bau einer Schlammfaulung inkl. Betriebsgebäude,

• Errichtung Gasspeicher, Gasreinigung, Fackel,

• Installation eines Blockheizkraftwerkes zur

Faulgasverwertung.

Der Bau des Vorklärbeckens war nicht Bestandteil des Förderantrags bei der Nbank.

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Soll-Zustand der Schlammbehandlung

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Grundlagen

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Quelle: EHP Umweltplanung GmbH

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Modellkläranlage

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Grundlagen

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Quelle: DWA - Modellkläranlage gemäß Handbuch „Energie in Kläranlagen“, 1999

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Kläranlage Leer - Faulturm

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Grundlagen

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BHKW

Gasbehälter

Gasfackel Faul-

behälter

Vorklärung

Voreindicker

Mechanische Reinigung

1. Biologische Reinigung Belebungs-

becken Nachklärung

Pufferbehälter

Zentratbehälter Schlamment- wässerung

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I Seite 14 A

C D E B

Aufgabenstellung Grundlagen

Analyse

Ergebnisse Maßnahmen

Gliederung

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Aspekte der Betrachtung

• Wirtschaftlichkeit (Geschäftsplan)

• Gebührenrecht und –stabilität (Gutachten)

• Technische Realisierbarkeit (Gutachten)

• Entsorgungssicherheit (neue Regelungen)

• Umweltaspekte (Gutachten)

• Klärschlammentsorgung (Ausschreibungen) Analyse

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I Seite 16 C

D A

E B

Aufgabenstellung Grundlagen

Analyse Ergebnisse Maßnahmen

Gliederung

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Grundvoraussetzung: Vorklärung

I Seite 17

Ergebnisse

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Faulturm

I Seite 18

Ergebnisse

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Maße des Faulturms:

ca. 18 m hoch (technisch), ca. 16,70 m hoch (baulich),

Außen-Durchmesser ca. 14 m Innen-Durchmesser ca. 13 m Volumen Faulturm: 1.800 m³ (13 m Ø x ca.14 m Höhe)

Betriebsgebäude 26 m x 7,7 m

Faulschlammmenge: ca. 88 m³ / Tag Faulzeit: 20 Tage Volumen Gasspeicher: 780 m³

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Faulturm mit Betriebsgebäude

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Ergebnisse

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Schlammfaulung und Faulgasverwertung

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Das Ziel der Schlammfaulung ist primär nicht die

Faulgaserzeugung sondern die (Geruchs-)Stabilisierung des Schlammes und die Verringerung der zu entsorgenden

Schlammmenge (TS-Abbau und bessere Entwässerbarkeit).

In zweiter Linie spielt auch die Vermeidung von

Rückbelastungen durch das Prozesswasser eine Rolle, da ein erhöhter Sauerstoff- und Energiebedarf vermieden wird.

Ergebnisse

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Blockheizkraftwerk - Stromerzeugung

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Zur Faulgasverwertung wird ein Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt. Das

Blockheizkraftwerk wird auf eine tägliche Faulgasproduktion von 1.189 m³/d mit einer Brennstoffleistung von ca. 312 kW ausgelegt. Der gewählte Gas-Otto-Motor weist in dieser

Größenordnung einen elektrischen Wirkungsgrad von 36,9 % auf, die erzeugte elektrische Leistung errechnet sich zu max.

150 kW

^{el /d}.

Ergebnisse

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Strombedarf und- erzeugung

I Seite 22

Ergebnisse

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47% !

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Blockheizkraftwerk - Wärmeerzeugung

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Die bei der Verbrennung anfallende Wärme des Motors und die Abgaswärme werden über einen Wärmetauscher in das Heiznetz übertragen. Die Abwärme wird für die Faulturm- heizung genutzt; bei einem thermischen Wirkungsgrad von 50,2 % beträgt die thermische Leistung 204 kW^th/d.

Der Wärmebedarf für die Faulschlammerwärmung und zum Ausgleich der Wärmeverluste liegt bei tiefen Außen-

temperaturen bei etwa 137 kW^th.

Ergebnisse

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Gasreinigungsstufe

I Seite 24

Zum Schutz des BHKW vor Schwefelverbindungen und

Siloxanen wird eine Gasreinigungsstufe vorgeschaltet. Diese besteht aus einer Gastrocknungsanlage (Gaskühlung zur

Kondensatabscheidung mit anschließender Nacherwärmung des Gases) und einem Aktivkohlefilter zur Schadstoff-

abscheidung. Für den Notfallbetrieb und für Anfahrprozesse wird eine erdgasbetriebene Heizkesselanlage mit

einer thermischen Leistung von 150 kW^th vorgesehen.

Ergebnisse

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Abwasserreinigung

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Die Primärschlammentnahme vor der Belebung wird die

Abwasserreinigung entlasten, was zwangsläufig zu besseren Ablaufwerten und somit zu einer geringeren Belastung des nachfolgenden Gewässers führt.

Damit wird die EU-Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) - Erreichen eines guten ökologischen Zustandes von

Oberflächengewässern - gezielt angestrebt.

Ergebnisse

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CO

₂

Einsparpotential Ergebnisse

I ^ISeite 26

Die für eine Förderung mindestens geforderte Reduzierung der CO2- Emissionen um 30 Mg CO2/a wird sicher erreicht. (Mg = 1.000 kg)

Quelle: Prof. Dr.-Ing. Artur Mennerich, Neubau der Klärschlammbehandlung auf der Kläranlage Leer

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Die Vorteile der Anlage auf einem Blick

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 Eigenstromproduktion ca. 47 %

 Stilllegung einer Belebungsstraße (Reinsauerstoffbegasung entfällt)

 Verringerung des Strombedarfs

 Wärmenutzung zu Heizzwecken

 Verringerung des Kalk- und Chemikalieneinsatzes

 Verringerung der Klärschlammmenge um min. 30%

 Einsparung netto insgesamt ca. 150.000 €/a

 CO2-Einsparung ca. 700 t/a

Ergebnisse

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I Seite 28 C

E D A B

Aufgabenstellung Grundlagen

Analyse Ergebnisse Maßnahmen

Gliederung

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Kleine Chronologie - Rückschau Maßnahmen

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27.10.2009 Informationsbesuch des VR der Kläranlagen Wetterndorf und Bad Bramstedt.

22.06.2010 Präsentation zum Thema Faulturm durch das Ing. Büro ehp im VR. Der Vorstand erhält den Auftrag zur Prüfung und Klärung der Voraussetzungen in rechtlicher, technischer und wirtschaftlicher Hinsicht, die im Zusammenhang mit der zu gründenden Energie-/

Betreibergesellschaft stehen.

28.11.2012 Vorstellung des Geschäftsplanes für das Projekt „Faulturm“ und Präsentation der technischen Planungen durch Ing. Büro ehp im VR.

04.12.2012 Beschluss des VR zur Gründung der „Stadtwerke Leer Energie GmbH“.

07.06.2013 Erste Planungskosten werden in den Wirtschaftsplan 2013 der Stadtwerke Leer Energie GmbH eingestellt und vom VR der SWL bestätigt.

29.01.2014 Der VR der SWL beschließt eine Bürgschaft zugunsten der Stadtwerke Leer Energie GmbH von 2.6 Millionen Euro.

18.08.2017 Mit dem Zuwendungsbescheid wird den Stadtwerken Leer AöR seitens der NBank ein Zuschuss von 1 Million bewilligt.

20.11.2017 offizieller Projektstart (Kick off Meeting).

30.05.2018 1. Spatenstich auf dem Gelände der Kläranlage in Leer

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Kläranlage Leer Maßnahmen

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Kleine Chronologie - Vorschau Maßnahmen

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Angestrebter Termin für den Geschäftsbetrieb: 01.07.2020

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

www.stadtwerke-leer.de