Bildquelle: DBFZ

Pilotprojekt in Haßfurt: Autarke Kläranlage schützt das Klima und schont Ressourcen.

Herzstück des Projekts ist eine innovative Technologie zur Monoverbrennung, die erstmals die thermische Verwertung von Klärschlämmen in kleinskaligen Anlagen direkt am Ort der Entstehung ermöglicht – dezentral, emissionsarm und autark. Möglich macht dies der Einsatz der Wirbelfeuerungstechnik. Unterstützung für das Projekt erhält die Stadt von Experten aus Industrie und Forschung. In Kooperation mit der Spanner Re2 GmbH, der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH Aachen) und dem Institut für Energietechnik (IfE) an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden entsteht am Standort Haßfurt eine Pilotanlage mit Wirbelfeuerung zur dezentralen Verbrennung und energetischen Nutzung von Klärschlamm.

Im Zuge von Klimaschutz und Ressourcenschonung ist Klärschlamm einer der relevantesten biogenen Abfallstoffe, dessen thermische Energie es effizient zu nutzen gilt.

Die in den kommenden Jahren in Kraft tretenden Verpflichtungen zur Phosphorrückgewinnung und Bestimmungen der Düngemittelverordnung schränken die bisher etablierten Entsorgungswege für kommunalen Klärschlamm erheblich ein. Die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm wird durch den steigenden öffentlichen Fokus auf Boden-, Pflanzen- und Umweltschutz kritisch bewertet und rechtlich eingeschränkt. Die Mitverbrennung des Klärschlamms, beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken, sieht hingegen die Rückgewinnung von Phosphor nicht vor. Außerdem fallen die Kapazitäten zur Mitverbrennung in Kohlekraftwerken durch den Kohleausstieg auf absehbare Zeit weg. Diese Auswirkungen erfordern in den nächsten Jahren einen massiven Ausbau von Monoverbrennungsanlagen zur Entsorgung von Klärschlamm. Bisher ist Klärschlamm-Monoverbrennung jedoch nur in großen Anlagen an zentralen Standorten technisch und wirtschaftlich machbar.

Das Konsortium im Forschungsprojekt „Verklär²“ hat es sich daher zum Ziel gesetzt, die dezentrale Monoverbrennung in kleinskaligen Anlagen zur Praxisreife zu bringen. Das Projekt wird im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Projektvolumen beträgt knapp 1,1 Mio. €. Ziel ist die Erprobung und Demonstration der umweltgerechten energetischen Verwertung von Klärschlamm in einer Wirbelbefeuerung für kommunale Kläranlagen der Größenklasse IV a (10.000 – 50.000 Einwohner).

Die Kläranlage in Haßfurt wird im Rahmen des Projekts um eine Wirbelfeuerung erweitert. Die im Verbrennungsprozess gewonnene Wärme wird zur Wärmeversorgung der Kläranlage und des kommunalen Umfeldes verwendet. Einerseits wird die Wärme zur Trocknung des Klärschlamms genutzt, andererseits kann Überschusswärme aus der Wirbelfeuerung im Sinne der Sektorenkopplung in das lokale Wärmenetz eingespeist werden. Die Wirbelfeuerungsanlage substituiert in Haßfurt gleichzeitig ein bestehendes Blockheizkraftwerk (BHKW), welches mit Erdgas betrieben wird und die Klärschlammtrocknung mit Wärme versorgt. Damit wird künftig nicht nur auf Wärmebereitstellung aus dem fossilen Energieträger Erdgas verzichtet, sondern auch eine Autarkie der Kläranlage hinsichtlich Energieversorgung und Abfallentsorgung erreicht. Die intelligente und flexible Kombination der Klärschlammverbrennung mit der Klärgasverstromung führt zu einer Verbesserung der Energiebilanz der Kläranlage und zur Steigerung der Energieeffizienz. Zuversichtlich blickt Michael Kastner, Projektleiter vom Institut für Energietechnik, in die Zukunft: „Mit der dezentralen thermischen Verwertung des Klärschlamms kann ein wichtiger Meilenstein im künftigen Transformationsprozess vom Klärwerk zum Kraftwerk erreicht werden.“

Die RWTH Aachen übernimmt im Projekt die praktischen Untersuchungen zur Klärschlammverbrennung. Schrittweise erfolgt dies vom Technikumsmaßstab über den bestehenden Prototyp bis hin zur Inbetriebnahme der ersten dezentralen Verwertungsanlage mit Wirbelfeuerungstechnik in Haßfurt. Die Spanner Re2 GmbH verantwortet hingegen die konstruktive Anpassung für den Dauerbetrieb und fertigt die Pilotanlage. Unterstützung bei der Planung und Konzeption zur Integration der Feuerungstechnik in den bestehenden Kläranlagenbestand erhält die Stadt Haßfurt vom IfE. Dieses ist auch für die wissenschaftlich-messtechnische und ökologische Bewertung des Vorhabens zuständig.

Macht das Projekt Schule, leisten regionale Kläranlagen durch den Einsatz dezentraler Verbrennungstechnologien künftig einen entscheidenden ökologischen Beitrag – klimafreundlich und ressourcenschonend.

Institut für Energietechnik (IfE) GmbH an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden

Die Arbeitsschwerpunkte des IfE liegen bei der Beratung von Politik, Kommunen, Energieversorgungs- und Industrieunternehmen in den Bereichen Energieeffizienz, Erneuerbare Energien und Kraft-Wärme-Kopplung. Im Fokus steht dabei die Analyse von Energieverbrauchsstrukturen, die Herausarbeitung von Potenzialen zur Effizienzsteigerung und dezentralen Energieerzeugung und die Entwicklung effizienter Energieversorgungslösungen sowie deren technische, ökonomische und ökologische Bewertung.

Ergänzend zu den konzeptionellen Arbeiten forscht und entwickelt das IfE praxisorientiert auf dem Gebiet der Kraft-Wärme-Kopplung und Erneuerbaren Energien und setzt die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen von Modell- und Demonstrationsvorhaben mit wissenschaftlich-messtechnischer Begleitung in die Praxis um.

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