Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. Theo G. Schmitt
Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft Paul-Ehrlich-Straße 14
67663 Kaiserslautern
Tel.: +49 (0) 631/205-2946
E-Mail: theo.schmitt@bauing.uni-kl.de www: siwawi.bauing.uni-kl.de
Ansprechpartner:
Michael Schäfer, Oliver Gretzschel
Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft Paul-Ehrlich-Straße 14
67663 Kaiserslautern
Tel.: +49 (0) 631/205-4643
E-Mail: michael.schaefer@bauing.uni-kl.de www: erwas-arrivee.de
Hintergrund: Energiewende
• Energiewende: Ausbau volatiler, dezentraler erneuerbarer Energien
• Flexibilitätsbedarf: Notwendigkeit der Frequenz- und
Spannungshaltung führt zu einem Bedarf an Flexibilität (Möglichkeit zur kurzfristigen Leistungsänderung)
Intelligente Einbindung von anaerob stabilisierenden Kläranlagen in das Energienetz zur Bereitstellung von Flexibilität
• Potenzial in der BRD: Durch die Optimierung von Faulungsanlagen und eine Umstellung aerob
stabilisierender Anlagen auf anaerobe Stabilisierung ergibt sich eine mögliche Flexibilität von 300 MWel
• Energiespeicher: Die Einbindung von Power-to-Gas- Anwendungen auf Kläranlagen ermöglicht die
Umwandlung elektrischer Energie in eine speicherbare Form.
Ziel: Kläranlagen als Flexibilitätsdienstleister
Potenzial im IST-Zustand (GK4, NRW):
• Möglicher Lastabwurf vorhandener Prozessstufen (Belüftung, Rücklaufschlamm, RZ, Zentrifugen):
1,7 [W/E] → Positive Flexibilität
• Vorhandene BHKW-Leistung:
2,5 [W/E] → Positive und Negative Flexibilität Erhöhung der möglichen Flexibilität durch z. B.
Elektrolyse auf der Kläranlage
Umsetzung: Lösung durch neue Betriebskonzepte
• Aggregatemanagement der vorhandenen Anlagentechnik (BHKW, Gebläse etc.) zur Bereitstellung von Flexibilität
• PtG: Herstellung von Wasserstoff über Elektrolyse für Power-to-Gas Anwendungen (z.B. mit anschließender
Methanisierung in externem Reaktor und Einspeisung in das Gasnetz)
• Nutzung von Synergien (z.B. Nutzung des bei der Elektrolyse anfallenden Sauerstoffs zur
Reinsauerstoffbegasung der Belebung oder Produktion von Ozon)
Bild 1: Situationsbedingte Speicherung oder Einspeisung von Energie
Bild 3: Kläranlagenkonzept für die Power-to-Gas Nutzung mit biologischer Methanisierung (in externem Reaktor)
Bild 2. Schematisches Flexibilitätsband einer Kläranlage
Flex_min (α)
+
Flex_max (α+A+B)
Tagesverlauf
Leistung
Energiebedarf Kläranlage
Flex_min (α)
+
Flex_max (α+A+B)
Tagesverlauf
Leistung
Energiebedarf Kläranlage
Pumpen, Seihband Typ B
Zentrifugen, Gebläse Typ A
BHKW, Elektrolyse Typ α
Beispiel Aggregate-
klasse
Pumpen, Seihband Typ B
Zentrifugen, Gebläse Typ A
BHKW, Elektrolyse Typ α
Beispiel Aggregate-
klasse
