Pilotprojekt will Energie aus Klärschlamm gewinnen

Abbildung: Versuchsanlage - In einem Mini-Kraftwerk auf der Kläranlage bei Eberstadt lässt Christian Schaum Daten über den Faulprozess von Klärschlamm erheben. Der Wissenschaftler an der TU Darmstadt verwendet diese für ein Pilotprojekt, mit dem erforscht werden soll, wie der Schlamm besser zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Foto: André Hirtz

Kann die Zentralkläranlage an der Gräfenhäuser Straße zu einem Kraftwerk werden? In einem bundesweit einzigartigen Projekt erforschen Wissenschaftler der Technischen Universität die Möglichkeit, aus Klärschlamm so viel Energie zu erzeugen, dass Strom und Wärme in die Netze eingespeist werden können.

DARMSTADT. Rund 120 Liter Wasser verbraucht ein Darmstädter im Durchschnitt am Tag. Abwasser, das in den beiden Kläranlagen gereinigt wird, ist mehr als eine braune Brühe. Aus der Sicht Darmstädter Wissenschaftler ist es eine Energiequelle. „Die Inhaltstoffe können wir zur Versorgung mit Strom und Wärme nutzen“, sagt Christian Schaum vom Institut IWAR an der Technischen Universität (TU). Er leitet das Projekt „Esiti“, das aus der Zentralkläranlage an der Gräfenhäuser Straße ein Kraftwerk machen soll – als Pilotvorhaben.
 
Basis für die Energiegewinnung ist der Klärschlamm. Mehr als 10.000 Tonnen dieser Masse fallen im Jahr in dem Zentralklärwerk der Heag Südhessischen Energie AG (HSE) an. Zwar wird die Masse auch schon jetzt zur Energiegewinnung genutzt. Wie in einer Biogasanlage wird Methangas gewonnen, das, eingespeist in ein Blockheizkraftwerk, Strom und Wärme erzeugt, die das Klärwerk selbst nutzt. 

Das jetzige Verfahren hat aus Sicht der Iwar-Wissenschaftler aber zwei Nachteile, die dazu führen, dass Strom hinzugekauft werden muss: Die Klärschlammmenge reicht nicht aus, um den Strombedarf der Anlage zu decken, und vor allem steht dann nicht genügend Strom zur Verfügung, wenn das Klärwerk viel braucht – etwa morgens und mittags, wenn Morgentoilette und Essenszubereitung viel Abwasser erzeugen. 

Beide Nachteile will das vom Bundesforschungsministerium mit 2,7 Millionen Euro geförderte Projekt „Esiti“, dessen Abkürzung für „Energiespeicher in der Interaktion mit technischer Infrastruktur“ steht, beseitigen. Dazu muss zunächst die Energieerzeugung über das in den Faultürmen entstandene Methangas dem unterschiedlichen Strombedarf der Anlage angepasst werden. „Flexibilität ist erforderlich“, sagt Wissenschaftler Schaum. 

Die „Esiti“-Forscher müssen dafür ein optimiertes Faulverfahren ausarbeiten, um die Behandlung des Klärschlamms so zu steuern, dass sie sich den Schwankungen beim Energiebedarf anpasst. Da die Menge des Schlamms aber vor allem zu Hauptlastzeiten nicht ausreicht, gibt es Nachschub über sogenannte Co-Substrate. „Das ist Bioabfall“, sagt Christian Schaum, der sein Projekt, an dem sich die Stadt, die HSE, der Zweckverband Abfallverwertung Südhessen (ZAS) sowie sieben weitere Partner beteiligen, gestern bei der Tagung „Abwasser- und Klärschlammbehandlung im Fokus der Energiewirtschaft der Zukunft“ im Maritim-Konferenzhotel vorgestellt hat.

Baustein für erneuerbares Energiesystem 

Wenn die Steuerung funktioniert, sollen Strom und Wärme nicht nur für den Eigenbedarf des Klärwerks ausreichen. „Wir wollen so viel erzeugen, dass wir sie in Netze von Energieversorgern wie der HSE einspeisen können“, nennt Projektleiter Schaum als ein Ziel. Strom abgegeben werden soll dann, wenn im Stromnetz wie dem der HSE Bedarf besteht. Die Kläranlage wird auf diese Weise zu einem „Baustein für ein erneuerbares Energiesystem“. 

Um eine Datenbasis über die Faulprozesse von Klärschlamm und Co-Substraten zu erhalten, hat die TU in der vergangenen Woche in der Kläranlage Süd bei Eberstadt zwei jeweils einen Kubikmeter fassende Versuchsreaktoren in Betrieb genommen. Erkenntnisse aus herkömmlichen Biogasanlagen kann Projektleiter Schaum für „Esiti“ nicht verwenden. „Klärschlamm reagiert anders“, lautet seine Begründung. 

Nicht nur über die Methangaserzeugung will „Esiti“ Strom im Klärwerk gewinnen. Der nach dem Faulprozess zurückgebliebene Rest des Schlamms soll auf der Anlage thermisch verwertet, also verbrannt werden. Bislang wird er abgeholt und anderweitig entsorgt. Auf der Kläranlage soll er eine weitere Energiequelle sein. Zurück bleibt Asche. Wegen ihres Phosphorgehalts eignet sich diese für Dünger. „Aber das ist noch Zukunftsmusik“, sagt Projektleiter Schaum. 

Im April 2017 endet „Esiti“. Dann soll das in Darmstadt entwickelte Verfahren zur Energieerzeugung in jeder Kläranlage anwendbar sein.

Quelle: echo-online & fr-online 04.03.2015

Inbetriebnahme der Versuchsanlage am 05.02.2015

Nach Planung und Bau konnte Mitte Februar die im Rahmen des Forschungsprojekts zu untersuchende Faulung im Pilotmaßstab fertiggestellt werden. Die Versuchsanlage besteht aus einer 2-strassig aufgebauten Faulung zur Untersuchung einer flexibilisierten  Betriebsweise. Derzeit läuft die Inbetriebnahme mit Wasser zur Überprüfung der Dichtigkeit und Funktionalität, um dann mit Klärschlamm beginnen zu können.

Abbildung: Versuchsanlage auf dem Versuchsfeld der TU Darmstadt in Eberstadt

7. Darmstädter Energiekonferenz

Im Rahmen der 7. Darmstädter Energiekonferenz „Multidisziplinäre Perspektiven von Erneuerbaren Energien“ am 25.02.2015 wurde unter der Rubrik „Visionen 2030: Kurzreferate und Diskussion zur Energieversorgung 2030“ von Dr.-Ing. Christian Schaum ein Kurzvortrag bezüglich der Abwasserbehandlung der Zukunft sowie deren Beitrag für die Energiewirtschaft gehalten. Ein Artikel aus dem Darmstädter Echo bezüglich der Energiekonferenz ist unter diesem Link zu finden.

Erwas-Querschnittsthema "Klärschlamm"

Im Rahmen der Fördermaßnahme „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft (ERWAS)“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) fand am 09. Oktober 2014 das erste Treffen des Querschnittsthemas „Nutzung der Energieressource Klärschlamm: Klärschlamm und Co-Substrate, Faulgas, Klärschlammverwertung“ unter der Leitung von Herrn Dr. Christian Schaum (TU Darmstadt, Institut IWAR) in den Räumen der Dr. Born - Dr. Ermel GmbH in Frankfurt am Main statt.

22 Teilnehmer aus den Verbundprojekten arrivee, E-Klär, ESiTI und KRN-Mephrec sowie aus der Vernetzungsinitiative ERWASNET und vom Projektträger Karlsruhe diskutierten über verschiedene Möglichkeiten einer Zusammenarbeit und Vernetzung im Bereich der Klärschlammbehandlung und -verwertung. Neben der Festlegung und Nutzung einer einheitlichen Terminologie im Bereich von Fachwörtern wurden Möglichkeiten zur Vergleichbarkeit von Analysenverfahren diskutiert. Im Rahmen eines Ringversuches sind hierzu für 2015 Versuche im Bereich der Analytik des Chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) sowie von Laborgärversuchen geplant. Des Weiteren wurden Ansätze zur Vereinheitlichung von Bilanzräumen und Systemgrenzen besprochen, die ebenfalls im Rahmen der kommenden Besprechungen zu konkretisieren sind. Das nächste Treffen ist im Frühjahr 2015 geplant.

Ansprechpartner:

  • Dr.-Ing. Christian Schaum, TU Darmstadt, Institut IWAR
  • E-Mail: Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

Abbildung: 1. Sitzung Querschnittsthema „Klärschlamm“ am 09.10.2014 in Frankfurt

Verbundprojekt ESiTI mit neuem Logo 

Das Logo ist das zentrale Element/Erkennungsmerkmal des ESiTI Forschungsprojektes. Es kommuniziert den Absender und kennzeichnet alle Medien des Projektes. Das ESiTI-Logo greift die Ziele/Inhalte des Forschungsprojektes auf – die Flexibilisierung der Energieströme. Die dynamische Form des Logos abstrahiert den Verlauf des Tagesgangs bspw. von Energiebedarf und -erzeugung.

Abbildung: Neues Logo des Verbundprojektes