AR-HES-B – Abwasserreinigung zur hybriden Energiespeicherung, Energiebereitstellung und Wertstoffgewinnung

Ausgangssituation/Motivation

Die urbane Abwasserentsorgung ist derzeit ein klassisches End-of-Pipe System. Die konventionelle kommunale biologische Abwasserreinigung beinhaltet energieintensive Prozesse. Die im Energielieferant Kohlenstoff gebundene Energie wie auch Nährstoffe – der Wertstoff Stickstoff – werden mit hohem elektrischen Energieaufwand (Belüftung) vernichtet. Kläranlagen sind die größten Stromverbraucher der österreichischen Kommunen.

Um den Anteil an erneuerbaren Energieressourcen in Zukunft weiter zu erhöhen, müssen neuen Strategien zwischen Erzeugern und Verbraucher bedacht werden. (Beispiel: unregelmäßig verfügbare Windkraft mit flexiblen Verbraucher-Technologien.)

Die Kläranlage bietet die idealen infrastrukturellen Voraussetzungen um als Drehscheibe zwischen den Energienetzen (Gas, Wärme, Strom) und dem Abwassernetz zu fungieren.

Inhalte und Zielsetzungen

„AR-HES-B" verfolgte das übergeordnete Ziel technologische Änderungen der kommunalen Abwasserreinigung zu entwickeln, um eine Transformation der kommunalen AbwasserReinigungsanlage vom hohen Energieverbraucher hin zum Hybriden Energieerzeuger, EnergieSpeicher und WertstoffBereitsteller zu erreichen.

Durch das „AR-HES-B"-Konzept positioniert sich die kommunale Abwasserreinigung als eine wichtige Drehscheibe im überregionalen Energie- und Stoffaustausch sowie auch als intelligente Verknüpfung der Abwasser-, Strom-, Erdgas- und Fernwärmenetze an der Schnittstelle kommunale Kläranlage welche durch zukunftsfähige Speicherlösungen Lastspitzen in der Fernwärme und in Stromnetzen puffert.

Das Ziel einer zukünftigen Abwasserreinigung liegt jedoch nicht nur in der Nutzbarmachung der im Kohlenstoff gebundenen Energie, sondern aller im Abwasser enthaltenen Roh- und Wertstoffe. Darüber hinaus wurden im Rahmen des Projektes auch die erforderlichen organisatorischen Rahmenbedingungen und Akzeptanzfragen unterschiedlicher beteiligter bzw. betroffener Akteursgruppen geklärt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Im Rahmen des Projektes wurde ein Excel Tool zur Entscheidungshilfe, das „Decision Support Tool" (DEST), entwickelt. Damit wurden die folgenden Berechnungen angestellt. Das Ergebnis des Projektes ist ein detaillierter Leitfaden der „Energie und Wertstoffe aus Abwasser", welcher alle im Projekt aufgearbeiteten Themenbereiche zusammenfasst und als Vorschlagskatalog und Leitfaden zur Umsetzung und Bewertung konkreter Maßnahmen dient. Dafür wurden detaillierte Technologievariationen entwickelt, welche als Szenarien der Zukunft untersucht wurden.

Im DEST können die Szenarien angepasst an das spezifische Bedarfsprofil eines Kläranlagenstandortes in Verbindung mit den Lastprofilen lokaler Versorgernetze erstellt und optimiert werden.

Mit dem DEST steht dafür erstmals ein mächtiges Analysewerkzeug zur Verfügung. Es wurden für 3 Kläranlagenstandorte konkrete Umsetzungskonzepte ausgearbeitet und Realisierbarkeit, Nutzen, Potentiale und Impact der „Szenarien der Zukunft" unter realitätsnahen Annahmen veranschaulicht. Zudem kann der DEST-User sein persönliches zukünftiges Kläranlagenszenario im Tool visualisieren und mithilfe eines Szenariovergleichs den anderen Konzepten gegenüberstellen.

Ausblick

Mit dem im Projekt generiertem Know-How und dem entwickelten DEST, sind erste wichtige Schritte in Richtung einer innovativen ganzheitlichen Betrachtung der Kläranlage die als „Abwasserressourcen-Rückgewinnungsanlage" fungiert, auf theoretischer Ebene gesetzt. Das DEST wurde mit Platzhaltern für fortlaufende Weiterentwicklungen, Adaptierungen und Optimierungsmaßnahmen versehen. Weitere wesentliche Schritte zu zukünftigen Anwendungen sind möglichst praxisnahe Umsetzungen der Technologien bzw. Technologievariationen im Pilot bzw. Demonstrationsmaßstab am Standort Kläranlage.

Projektleitung

Ao. Univ.-Prof. DI Dr. Hans Schnitzer, StadtLABOR Graz

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• AEE – Institut für nachhaltige Technologien

• Abwasserverband Gleisdorfer Becken

• Stadtwerke Gleisdorf GmbH

• Feistritzwerke STEWEAG GmbH

• Nowak AbwasserBeratung

• EnviCare Engineering GmbH

Ao. Univ.-Prof. DI Dr. Hans Schnitzer
Reininghausstraße 11a
A-8020 Graz
Tel.: +43 (316) 22 89 46
E-Mail: Hans.schnitzer@stadtlaborgraz.at
Web: www.stadtlaborgraz.at