Klimaschutzteilkonzept zur “Klimafreundlichen Abwasserbehandlung” – Energetische Feinanalyse auf der Kläranlage Stade

Arbeitsgebiet: Energieanalysen von Kläranlagen

Projektbeschreibung

Ausgangssituation
Die Zentralkläranlage Stade wurde 1976 in der 1. Ausbaustufe für 135.000 EW in Betrieb genommen und entsprechend den Anforderungen des Gewässerschutzes ausgebaut und angepasst. Die jährlichen Strombezugskosten vom EVU (Energieversorgungsunternehmen) beläuft sich auf rd. 3.365.490 kWh pro Jahr. Die Energiekosten stellen neben den Personal- und Schlammentsorgungskosten einen Großteil der Betriebskosten der Kläranlage dar. Ziel des Konzeptes „Klimafreundliche Abwasserbehandlung“ ist es, eine Entscheidungsgrundlage und ein strategisches Planungsinstrument zu entwickeln, mit denen die Treibhausgasemissionen durch Senkung des Energieverbrauchs der Kläranlage dauerhaft gesenkt werden können.

Analyse
Zunächst wurde die mittlere Belastung des Klärwerks anhand von Betriebsdaten (Zulauffrachten, Schlammbilanzen) detailliert ermittelt und nach Prüfung der Plausibilität auf 85.000 EW festgelegt. Als Basis für die Ermittlung des Energieverbrauchs dienten die Betriebsdatenaufzeichnungen (Strom, Gas, Öl, Wärme). Zusätzlich wurden an wesentlichen Antrieben (Zentrifugen, div. Pumpen und Rührwerke) ergänzende Messungen zur tatsächlichen Stromaufnahme durchgeführt bzw. die aufgenommene Leistung anhand von Erfahrungswerten abgeschätzt. Die Energieverbräuche wurden EW-spezifisch normiert und standardisierten zentralen Verfahrensstufen zugeordnet, die wiederum in detaillierte Teilbereiche untergliedert wurden. Aus dem Vergleich mit Richt- und Idealwerten für vergleichbare Anlagen(-teile) wurden Einsparpotenziale ermittelt. Diese wurden im Rahmen einer eingehenden Bewertung der entsprechenden Verfahrenstechnik unter Berücksichtigung der betrieblichen Gegebenheiten überprüft. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen wurden daraus konkrete Maßnahmen für eine Verbesserung der energetischen Situation entwickelt, die anhand des zeitlichen Umsetzungshorizontes und der Wirtschaftlichkeit in Sofort (S)-, kurzfristige (K) und abhängige Maßnahmen (A) eingeteilt wurden.

Optimierungsmaßnahmen

Folgende Maßnahmen wurden entwickelt:

  • Optimierung der Walzenbelüfter u. a. durch Einbau von Umlenkblechen (-319.000 kWh/a) (S)
  • Reduzierung der Laufzeiten für die Rührwerke (-64.200 kWh/a) (S)
  • Änderung Schaltpunkte für die Wandkronenbeheizung NKB (-51.000 kWh/a) (S)
  • Änderung Schaltpunkte für Rohrbegleitheizungen (-3.000 kWh/a) (S)
  • Umrüstung von Oberflächen- auf Druckbelüftung in den BB4 und 5 (-390.000 kWh/a) (K)
  • Regelung der Kreislaufschlammmenge (-16.000 kWh/a) (K)
  • Austausch der Heizschlammpumpen (-280.000 kWh/a) (K)
  • Erneuerung der Umwälzung im Denitrifikationsbecken (-60.000 kWh/a) (K)
  • Sanierung der Klärschlammfaulung (u. a. Antriebe, Wärmedämmung) (A)

 Projektdaten

  • Ausbaugröße KA Stade: 135.000 EW
  • Tatsächliche mittlere Belastung: 85.000 EW
  • Gesamtstromverbrauch: 3.365.490 kWh/a
  • Ermittelter spezifischer Gesamtverbrauch: 39,6 kWh/(EW*a)
  • Einsparpotenzial bei Umsetzung aller Maßnahmen rd. 1.1 Mio. kWh/a
  • CO2-Einsparung bei Umsetzung aller Maßnahmen rd. 620.000 t CO2/Jahr

Leistungsumfang

  • Erarbeitung eines Energieoptimierungkonzeptes auf der Basis einer detaillierten energetischen und verfahrenstechnischen Analyse der Kläranlage
  • Konzeptumfang (Beschreibung des Ist-Zustandes, Energie- und CO2­-Bilanz, Potenzialanalyse, Maßnahmenkatalog, Controlling-Konzept, Vorlage für öffentliche Darstellung)