Kläranlage Energiegewinnung

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Auf umweltfreundliche Weise kann eine Kläranlage Energiegewinnung genutzt werden und das bedeutet Nachhaltigkeit für den Kunden. Die neue Alternative zur Stromerzeugung arbeitet mit der Abwasserentsorgung und produziert bei diesem Prozess effizient grüne Energie für eine saubere Umwelt. Da das Kraftwerk die Abwässer für die Energieerzeugung verwendet, wird die Umwelt nicht mit Schadstoffen belastet und zugleich wird das verschmutzte Wasser wie gewohnt gereinigt.

Die sinkenden natürlichen Ressourcen auf der Erde lassen die klimaneutrale energetische Verwertung von Abwasser an Bedeutung gewinnen. Der sich fortsetzende Klimawandel lässt neue moderne Konzepte wie dem Recycling und der Gewinnung von Energie aus alternativen Quellen wichtiger werden. Zu diesen Konzepten gehören Modelle, die Abwasser in Strom umwandeln und eine Anlage energieautark machen.

Kläranlage Energiegewinnung – So gehen wir vor

Das verschmutzte Abwasser wird mit entsprechenden Transportern beim Kunden abgeholt und auf ausgewählte Kläranlagen verteilt, die daraus den Strom gewinnen. Der gesamte Prozess der Energiegewinnung findet in einem sogenannten Blockheizkraftwerk (BHKW) statt. Dieses setzt die Ressourcen effektiv in nutzbare Energie um. Der Wirkungsgrad ist im Gegensatz zu herkömmlichen Klärwerken doppelt so hoch in einem Blockheizkraftwerk.

Nach der Ankunft wird das Abwasser in einen Faulturm gepumpt, dieser ist Teil von größeren Kläranlagen. Unter sauerstofffreien Bedingungen vermehren sich die Bakterien im Abwasser. Dadurch entstehen Faulgase, die zur Erzeugung von grüner Energie genutzt werden können. Faultürme haben häufig eine rundliche Form, da diese die Umwälzung des Abwassers begünstigt.

Die erzeugten Faulgase bestehen zum Großteil aus Methan. Dieses Gasgemisch treibt eine Turbine an. Die Turbine kann ein Verbrennungsmotor, ein Stirling-Motor oder auch ein Dampfmotor sein. Durch die entstehenden Gase wird Wärme erzeugt. Diese Wärme wird mit einem Wärmeaustauscher verwertbar gemacht. Im Blockheizkraftwerk wird das Methan zur Erzeugung von Strom genutzt. Dieser kann entweder vor Ort genutzt werden oder das öffentliche Stromnetz versorgen. Dafür erhält der Betreiber des Kraftwerks eine Vergütung.

In einem BHKW dienen Erdgas, Biogas, Flüssiggas, Diesel und Heizöl als Brennstoffe zur Stromgewinnung. Die Wiederaufbereitung des Abwassers in Kläranlagen führt zur Entstehung hoher Mengen an Klärschlamm, der zur energetischen Verwertung geeignet ist. Der getrocknete Schlamm kann als EBS die fossilen Brennstoffe Braunkohle und Erdgas ersetzen, da dieser einen hohen Kohlenstoffanteil hat und in einem guten Heizwert resultiert.

Wenn der Schlamm in einer Anlage verbrannt wird, ergibt dies eine Ersparnis von 100.000 Tonnen Kohle jährlich und es werden 180.000 Tonnen CO2 weniger ausgestoßen. Der hohe Anteil organischer Elemente ermöglicht es Klärschlamm für die Biogasproduktion einzusetzen. Er wird in ein Anaerob-Reaktor geleitet und bei 37 Grad Celsius schadstoffabbauenden Mikroorganismen ausgesetzt. Bei diesem Vorgang wird Biogas erzeugt, der gleich als Brennstoff oder in einem Blockheizkraftwerk zur Stromerzeugung verwendet werden kann.

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um aus der Kläranlage Stromgewinnung möglich zu machen?

Zur Energiegewinnung muss die Kläranlage bestimmte Voraussetzungen erfüllen, damit Strom und Wärme aus Abwasser erzeugt werden können. Die meisten modernen Klärwerke sind für eine Energiegewinnung aus Abwasser und Klärschlamm bereits entsprechend technisch ausgestattet. Der Klärschlamm erfährt eine maschinelle Trocknung und anschließend in einem Wirbelschichtofen verbrannt. Im Abhitzekessel entsteht bei diesem Vorgang Dampf, der als Antrieb für die Kondensationsturbinen dient. Das Klärgas wird in den Faultürmen gewonnen und dient als Substitut von Erdgas. Falls eine Kläranlage nicht die Voraussetzungen zur Stromgewinnung erfüllt, ist eine technische Umrüstung und entsprechende Modernisierung erforderlich.

Welche Vorteile hat die Energiegewinnung aus einer Kläranlage?

Die energetische Verwertung spiegelt sich in einer Reihe von Vorteilen wider. Die Abwasser-Aufbereitung zu Ersatzbrennstoffen steuert dazu bei, den Anteil fossiler Brennstoffe zur Stromgewinnung zu vermindern und unterstützt den Klimaschutz. Wenn bei der energetischen Verwertung auf erdölbasierte Kunststoffe verzichtet wird, führt dies zudem zu einer Verringerung der CO2-Emissionen.

Die Nutzbarmachung von Klärschlamm senkt auch den Ausstoß des klimaschädlichen Kohlendioxids und generiert zugleich regenerative Energie. Alle im Klärschlamm enthaltenen Schadstoffe werden bei diesem Vorgang ohne Rückstände beseitigt. In der Asche noch existierender Phosphor wird mit bestimmten Methoden isoliert und aufbereitet für die Industrie wiederverwendbar gemacht. Die Ressourcenschonung profitiert von der Verwertung des Klärschlamms.

Die Vorteile bei einer Kläranlage zur Stromerzeugung sprechen für einen verstärkten Einsatz. Das Ziel einer Energiewende wird unterstützt, Energiekosten werden eingespart und die Umwelt geschont.

Wenn das Thema forciert werden würde, könnten in Zukunft deutschlandweit Millionen Haushalte ihren Strom und Wärme von Klärwerken beziehen. Privathaushalte würden von geringeren Energie-, und Wärmekosten profitieren, da es sich um eine sehr effiziente Form erneuerbarer Energien handelt, die Strom aus Gas und getrocknetem Schlamm erschafft.

Welche Formen der Energiegewinnung sind in der Kläranlage möglich?

Eine Kläranlage kann in unterschiedlicher Form das Abwasser in Strom umwandeln und auf diese Weise zum Umweltschutz beitragen. Etabliert hat sich die chemische Energie, Wärmeenergie und Lageenergie, die Strom aus Abwässern gewinnt.

Die Wärmeenergie eines Klärwerks wird in der Fachsprache als Abwasserwärmerückgewinnung (AWRG) bzw. Abwasserwärmenutzung (AWN) beschrieben. In der Winterzeit ist das Abwasser im Mittel 10 bis 12 Grad Celsius warm und im Sommer sind es 17 bis 20 Grad Celsius. Die Temperatur wird in diesen Zusammenhang als thermische Energie bezeichnet, die aus dem Abwasser absorbiert werden kann. Die Abwasserwärme lässt sich aus einem Gebäude, Kläranlage oder Kanalisation gewinnen.

Mit Abwasser lässt sich nicht nur im Winter heizen, sondern auch im Sommer kühlen, d. h. Gebäude können klimatisiert werden. Mithilfe eines Wärmetauschers und einer Wärmepumpe lässt sich dieser Strom einfach nutzbar machen – besonders klimafreundlich und zunehmend wirtschaftlicher.

Die Restwärme ist wiederverwendbar und reduziert den Bedarf plus Kosten für andere Energieträger, hier sind vor allem fossile Brennstoffe zu nennen. Die Abwasserwärme hilft bei der Klimawende. Seit rund 100 Jahren gibt es Abwasserwärmenutzungsanlagen in Deutschland.

Bei der Lageenergie wird das Schmutzwasser in einer Kläranlage durch Abfließen auf eine tiefere geleitet und auf diese Weise umweltfreundlich Strom generiert. Die Turbine nutzt das Wasser als Antrieb und generiert mit einem Generator entsprechende Mengen Strom, die das Klärwerk zur eigenen Energieversorgung verwenden kann.

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