Welche Rolle nehmen zukünftig Kläranlagen im Energiesystem ein?
Deutschlands Kläranlagen sind mit 4,2 TWh pro Jahr die größten Energieverbraucher im kommunalen Bereich, die zugleich auch Energie speichern und produzieren können. Da im Zuge der Energiewende der Anteil volatiler Energieerzeuger wie Wind- und Solaranlagen steigt, haben sich die Anforderungen an das Lastmanagement der Energienetze bereits heute stark erhöht. Die Frage, wie Kläranlagen als große Energieverbraucher, -speicher und -erzeuger zur Stabilität im Energienetz beitragen können, bedarf daher dringend einer Antwort.
Gemeinsame Entwicklung von Technikansätzen und Planungswerkzeugen
Geeignete Technikansätze und Planungswerkzeuge entwickelte inter 3 bis Mitte 2017 mit seinen Partnern im BMBF-Projekt „Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft: Energiespeicher in der Interaktion mit technischer Infrastruktur im Spannungsfeld von Energieerzeugung und -verbrauch“.
Am Beispiel der hessischen Stadt Darmstadt wurden die erforderlichen Technikansätze zur Flexibilisierung der Energieströme sowie Planungswerkzeuge zur Implementierung der Kläranlage als Energiedienstleister entwickelt. inter 3 kooperierte hierzu mit der HSE Abwasserreinigung Gmbh & Co.KG, EnviroChemie GmbH, Dr. Born-Dr. Ermel GmbH, Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH, m+p consulting Süd GmbH sowie der TU Darmstadt und dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik.
Klärschlamm als Untersuchungsobjekt
Bis Mitte 2017 forschte das Team im Auftrag des BMBF zur Frage, wie die Energieströme einer Kläranlage unter technischen, ökologischen und sozio- ökonomischen Aspekten flexibilisiert werden können. Aus technischer Sicht lag der Fokus auf der Klärschlammbehandlung. Detailliert wurden die Prozesse rund um Strom, Wärme und Kälte sowie mögliche Speichermedien wie Klärschlamm, Substrate oder Faulgas analysiert. Darüber hinaus wurde die Rolle der Kläranlage als Energiedienstleister untersucht.
Konkret wurden Verfahrensvarianten einer Klärschlammbehandlung für ein flexibilisiertes Energielastmanagement im Verbund mit weiterer Infrastruktur (z.B. Müllheizkraftwerk) und Industrie untersucht. Eine ökologische Bilanzierung bewertete die Umweltauswirkungen. inter 3 identifizierte potenzielle Treiber und Hemmnisse und leitete strategische Ansätze für eine erfolgreiche Implementierung der Verfahrensvarianten in die Praxis ab. Ergebnis der intensiven Zusammenarbeit mit den verschiedenen Praxispartnern war ein Kriterien- und Indikatorensystem, welches die Grundlage für eine multikriterielle Bewertung mittels Promethee II-Verfahren durch inter 3 bildete.
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft“ (ERWAS) bis Mitte 2017 mit 2,85 Millionen Euro gefördert.
