Foto: Frontansicht des sozialen Wohnbaus Mühlweg in Wien

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

AR-HES-B verfolgt das übergeordnete Ziel, technologische Änderungen der kommunalen Abwasserreinigung zu entwickeln, um die Abwasserreinigung vom Energieverbraucher hin zum hybriden Energieerzeuger und Energiespeicher und als Wertstoffbereitsteller zu erreichen. Durch das AR-HES-B Konzept positioniert sich die städtische Abwasseraufbereitung als eine wichtige Drehscheibe im überregionalen Energie- und Stoffaustausch.

Kurzbeschreibung

Status

laufend

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Die urbane Abwasserentsorgung ist derzeit ein klassisches End-of-Pipe System. Die konventionelle kommunale biologische - aerobe Abwasserreinigung ist ein energieintensiver Prozess. Der Energielieferant Kohlenstoff bzw. die in Kohlenstoff gebundene Energie wie auch Nährstoffe -der Wertstoff Stickstoff- werden mit hohem elektrischen Energieaufwand (aerobe Belüftung) vernichtet.

Kläranlagen sind die größten Stromverbraucher der österreichischen Kommunen. Die in urbanen Ballungsräumen verbrauchte Energie wird auch künftig nur teilweise innerhalb der eigentlichen Stadtgrenzen erzeugt werden.

Neben dem fluktuierenden Energiedargebot auf Grund von volatilen, erneuerbaren Energieressourcen (z. B. unregelmäßig bzw. zyklisch verfügbare Windkraft und vor allem Solarstrom / Photovoltaik) steigt der dezentrale, fluktuierende Anteil im öffentlichen Stromnetz.

Inhalte und Zielsetzungen

„AR-HES-B“ verfolgt das übergeordnete Ziel technologische Änderungen der kommunalen Abwasserreinigung zu entwickeln um eine Transformation der kommunalen Abwasserreinigungsanlage vom hohen Energieverbraucher hin zum hybriden Energieerzeuger und Energiespeicher und Wertstoffbereitsteller zu erreichen.

Durch das „AR-HES-B“-Konzept positioniert sich die städtische Abwasseraufbereitung als eine wichtige Drehscheibe im überregionalen Energie- und Stoffaustausch. Als hybrider Energiespeicher und -bereitsteller und Wertstoffbereitsteller kann die ARA zukünftig eine intelligente Verknüpfung der Abwasser-, Strom-, Erdgas- und Fernwärmenetze an der Schnittstelle kommunale Kläranlage erreichen und durch zukunftsfähige Speicherlösungen Lastspitzen in der Fernwärme und in Stromnetzen abgepuffert werden.

Das Ziel einer zukünftigen Abwasserreinigung liegt jedoch nicht nur in der Nutzbarmachung der im gebundenen Energie, sondern aller im Abwasser enthaltenen Roh- und Wertstoffe, bis hin zur Nutzung gereinigten Wasser selbst. Darüber hinaus werden auch die erforderlichen organisatorischen Rahmenbedingungen und Akzeptanzfragen unterschiedlicher beteiligter bzw. betroffener Akteursgruppen geklärt.

Methodische Vorgehensweise

Die Technologievariationen werden gemeinsam mit FachexpertInnen anhand eines Excel-Berechnungswerkezuges mit VBA-Implementierung definiert. Zudem werden Technologie- und Leistungsparameter thermischer und elektrischer Energieerzeuger bzw. Versorgungs- und ARA-Technologien erhoben.

Weiters wird die Methode der Process Network Synthesis (PNS) zur Auswahl der geeigneten Technologievariationen in Kombination der Netzparameter eingesetzt. Das Decision Support Tool wird anhand von drei Fallstudien evaluiert.

Zusätzlich findet – entlang der drei Fallstudien - von Beginn an eine umfassende Einbindung relevanter Stakeholder statt, um Akzeptanz­fragen frühzeitig zu bearbeiten und die Geschäftsmodellentwicklung zu unterstützen.

Erwartete Ergebnisse

Das Ergebnis des Projektes wird ein detaillierte Leitfadens „ARA der Zukunft“ sein, welcher alle im Projekt aufgearbeiteten Themenbereiche zusammenfasst und als Vorschlagskatalog und Leitfaden zur Umsetzung und Bewertung konkreter Maßnahmen dient. Es werden weiters detaillierte Technologievariationen entwickelt welche die eigentliche Grundlage der „AR-HES-B“-Kläranlagenkonzepte bilden.

Ein AR-HES-B Kläranlagenkonzept wird immer angepasst an das spezifische Bedarfsprofil eines Kläranlagenstandortes, durch Optimierung von Technologievariationen, in Verbindung mit den Lastprofilen lokaler Versorgernetze erstellt und optimiert.

Mit dem „Decision Support Tool“ (DEST) steht dafür erstmals ein mächtiges Optimierungswerkzeug zur Verfügung. Es wird an 3 Kläranlagenstandorten konkrete Umsetzungskonzepte ausgearbeitet und Realisierbarkeit, Nutzen, Potentiale und Impact der „AR-HES-B“ Konzepte unter realen Annahmebedingungen zu veranschaulichen.

Projektbeteiligte

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

Kontaktadresse

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

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