Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft:
Energiespeicher in der Interaktion mit
technischer Infrastruktur im Spannungsfeld
von Energieerzeugung und –verbrauch („ESiTI“)
ERWAS Projektstart – 03./04. Juli 2014 – Frankfurt am Main
Prof. Dr.-Ing. Peter Cornel Dr.-Ing. Christian Schaum Dipl.-Ing. Robert Lutze
Dipl.-Wi.-Ing. Dorothee Lensch
Übersicht
Von der Projektidee…
…zur Umsetzung im ERWAS-Verbundprojekt „ESiTI“.
Das Projektteam…
…mit den Projektzielen…
…und dem Arbeitsprogramm.
Die Projektidee:
Die Kläranlage in der Interaktion mit technischer Infrastruktur
Teilsystem Kläranlage
Klärschlamm- behandlung Abwasser-
behandlung Energie
Energieversorgungs- unternehmen (EVU)
Müllheizkraftwerk (MHKW)
Industrie (Stadt Darmstadt)
Nutzung/Weiterentwicklung Klärschlammbehandlung
als Energieverbraucher, -erzeuger und
-speicher
Gesamtsystem
Die Projektidee:
Die Kläranlage in der Interaktion mit technischer Infrastruktur
[Foto: HSE, 2014]
Kläranlage Industrie
Müllheiz- kraftwerk
Energie- versorger
Die Projektidee:
Die Kläranlage in der Interaktion mit technischer Infrastruktur
Industrie
Die Projektidee:
Energieverbrauch und –erzeugung im Tagesgang
Die Projektidee:
Energieverbrauch und –erzeugung im Jahresgang
Das Projektteam
Wissenschaft – Projektleitung, Faulung
Stadt – Daten, Infrastruktur, Energie, Anwender
Betreiber – Daten, Klärwerk, MHKW, Energie
Planer – Thermische Klärschlammbehandlung
Planer – Energieoptimierung
Wissenschaft – Thermodruckhydrolyse
Wissenschaft – Hochlastfaulung
Anlagenbauer – Hochlastfaulung
Berater – Gesellschaft und Ökonomie
Wissenschaft – Ökologische Bewertung
Projektziele
Projektziele
System: „Kläranlage – Infrastruktur“
Erfassung und Visualisierung der dynamischen Energieströme der Kläranlage
Weiterentwicklung der Kläranlage zum Energiesystemdienstleister im
sektorübergreifenden Zusammenspiel von Energieströmen (Strom, Wärme, Kälte aber auch möglichen Speichermedien wie z.B. Klärschlamm, Substrate, Faulgas) exemplarisch für das Zentralklärwerk Darmstadt
Technik: Klärschlammbehandlung
Thermodruckhydrolyse, Faulung (Hochlastfaulung, Co-Vergärung) und thermische Verwertung
Funktionaler Baustein für ein flexibles Energiesystem, d.h. für Energieverbrauch, -speicherung und -erzeugung
unter Berücksichtigung einer ressourcenschonenden Klärschlammverwertung, z.B. der Ressource Phosphor
Projektziele
Ökologie
Bewertung im Hinblick auf die Umweltauswirkungen, Treibhausgasemissionen wie z.B. Kohlendioxid aber auch prozessbedingt die Freisetzung von Methan und Lachgas während der Klärschlammbehandlung bzw. Quecksilber während der thermischen Verwertung
Bezug auf die Einflüsse zur Energiewirtschaft als auch zur Abwasser- und Klärschlammbehandlung
Ökonomie und Gesellschaft
Analyse von treibenden und hemmenden Faktoren
Sektorübergreifende Organisation, Integration von Entscheidungsträgern, multikriterielle Bewertung, indem aufbauend auf einer betriebswirtschaftlichen Betrachtung weitere ökonomische, ökologische und soziale Kosten und Nutzen einfließen
Projektziele
Entwicklung eines Anwendertools
als fachübergreifendes Ziel durch Transfer der erarbeiteten Lösungsansätze unter Berücksichtigung von
technischen,
ökologischen,
ökonomischen und
gesellschaftlichen Aspekten.
Nutzung als Planungswerkzeug für den Betrieb einer
Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft in der Interaktion mit
Infrastruktureinrichtungen.
Umsetzung der Projektziele:
Das Arbeitsprogramm
Systembetrachtung
Dynamisierung Energieverbrauch und -erzeugung
[Abbildung: m+p, 2014]
Technik
Entwicklung einer Klärschlammbehandlung der Zukunft
Schlamm
Substrat
Substrat
TDH Faulung Thermische
Behandlung
Gasnutzung Strom
Wärme Gas Strom
Wärme Asche P-Rohstoff Strom
Wärme
Zeit
kWh
Zeit
kWh
Durchführung von Versuchen im labor- /halbtechnischen Maßstab
Thermodruckhydrolyse
Faulung
Hochlastfaulung
Technik
Entwicklung einer Klärschlammbehandlung der Zukunft
Ökologie – Motivation/Hemmnisse
Transfer
Projektstart „ESiTI“
Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft:
Energiespeicher in der Interaktion mit
technischer Infrastruktur im Spannungsfeld
von Energieerzeugung und –verbrauch („ESiTI“)
ERWAS Projektstart – 03./04. Juli 2014 – Frankfurt am Main
Prof. Dr.-Ing. Peter Cornel Dr.-Ing. Christian Schaum Dipl.-Ing. Robert Lutze
Dipl.-Wi.-Ing. Dorothee Lensch
