Es ist bekannt, dass Kläranlagen zu den größten kommunalen Stromverbrauchern zählen und ein großes Einsparpotenzial aufweisen. 2008 wurde dazu eine Studie des UBA veröffentlicht, die eine systematische Erhebung der Ist-Situation enthielt und Zielwerte für die Energieeffizienz in Abwasseranlagen vorschlug. Zur Umsetzung des identifizierten Optimierungspotenzials wurde daraufhin im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms der Förderschwerpunkt "Energieeffiziente Abwasseranlagen" initiiert. Ziel war innovative Projekte zur Stromeinsparung bzw. zur Steigerung der Stromproduktion aus Faulgas, sowie zur Nutzung von Abwärme aus dem Abwasserkanal zu fördern. Mit dem vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse des Förderschwerpunktes zusammengestellt und bewertet. Die geförderten Projekte haben gezeigt, dass Stromeinsparungen in der Größenordnung von 10 bis 20 % möglich sind und die Einwohnerspezifische Stromerzeugung aus Faulgas sogar im Mittel um 45 % gesteigert werden konnte, ohne dass es zu Verschlechterungen der Reinigungsleistung kam. Die Stromeinsparungen wurden vor allem im Bereich der Maschinentechnik und Prozess-Steuerung der biologischen Reinigungsstufe erzielt. Maßgeblich für die Effizienzsteigerung waren weniger der Einsatz völlig neuer Technologien als vielmehr die Optimierung und innovative Kombination bekannter und neuartiger Verfahren mit Blick auf Energieeffizienz und Ressourcenschutz. Aufgrund des inzwischen gestiegenen Wissensstandes werden als Ergebnis der Auswertung verschiedene Anpassungen der Förderkriterien für künftige Projekte empfohlen. Insbesondere betrifft dies den Ersatz fixer Zielwerte zugunsten anlagenbezogener Idealwerte und die Durchführung von Energieana-lysen vor und nach der Umsetzung der Projekte. Quelle: Forschungsbericht
Der Wärmetauscher aus rostfreiem Chromstahl besteht aus 100 Einzelmodulen mit einer Gesamtlänge von über 60 Metern. Ob vom Duschen oder Wäschewaschen – im Abwasser steckt wertvolle Wärme. Dies nutzen die Wohnungsgesellschaft gewoge AG und die STAWAG Energie GmbH, eine Tochter der Aachener Stadtwerke: Mit Förderung des Umweltinnovationsprogramms rüsteten sie fünf Wohngebäude um und ersetzten die Gasetagenheizungen durch eine zentrale Wärme- und Warmwasserversorgung mittels Abwärme aus Abwasser und Abluft. Hierzu wurden vier dezentrale Abluftwärmepumpen installiert sowie zwei zentrale Abwasserwärmepumpen, die dem Hauptsammler des Abwasserkanals der Stadt Aachen Wärme entziehen und damit das Wasser für die Wohnblöcke erwärmen. Das Messprogramm zur Erfolgskontrolle ist nun abgeschlossen. Bis auf wenige Ausnahmen wurden die erforderlichen Temperaturen kontinuierlich in Sommer- wie in Wintermonaten erreicht. In Spitzenlastzeiten können zwei bereits vorhandene Niedertemperaturgaskessel unterstützend zugeschaltet werden. Aufgrund der Abwärmenutzung können jährlich Treibhausgase mit einer Klimawirkung von fast 200 Tonnen CO 2 eingespart werden. Die Projektergebnisse sind vor allem für Kommunen und Wohnungsbaugenossenschaften mit großen Wohneinheiten interessant. Allerdings müssen verschiedene Voraussetzungen erfüllt sein, die im Abschlussbericht zum Projekt näher beschrieben sind. Das Projekt wurde im Rahmen des Förderschwerpunkts „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ des Umweltinnovationsprogramms ( UIP ) gefördert.
Der Energieverbrauch der biologischen Stufe konnte mit der Förderung des Umweltinnovationsprogramms (UIP) auf unter 10 Kilowattstunden pro Einwohner und Jahr reduziert werden. Im Jahr 2010 wurde im Umweltinnovationsprogramm (UIP) der Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ gestartet. Gefördert wurden Projekte, die mit innovativen Techniken und Verfahrenskombinationen die Abwasserbehandlung energie- und ressourceneffizient gestalten. Nun trafen sich Fördernehmer und Fachwelt zu einem Abschlussworkshop, um die Projekte vorzustellen. Am 3. und 4. November 2016 luden Umweltbundesamt ( UBA ), KfW -Bank und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit ( BMUB ) im Bundespresseamt in Berlin zum Abschlussworkshop „Energieeffiziente Abwasseranlagen (EAA)“ ein. Hintergrund der Initiierung des Förderschwerpunkts EAA war, den hohen Energiebedarf der Abwasserbehandlung deutlich zu reduzieren und den größten Energieverbraucher einer Kommune bestenfalls in einen Energielieferanten umzuwandeln. Alle Abwasserbehandlungsanlagen in Deutschland verbrauchen etwa 4.200 Gigawattstunden pro Jahr und sind damit für durchschnittlich 20 Prozent des Gesamtstrombedarfs einer Kommune verantwortlich. Relevanz hat der Förderschwerpunkt auch für den Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung (Minderung der Treibhausgasemissionen um 80 bis 95 Prozent bis zum Jahr 2050 im Vergleich zum Jahr 1990) und für das Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 der Bundesregierung (Begrenzung des weltweiten Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad Celsius). Hier werden die Potenziale der Wasserentsorgungswirtschaft hinsichtlich Effizienzsteigerung und Klärgasgewinnung auf Kläranlagen explizit angesprochen. Der Förderschwerpunkt im UIP wurde ausgeschrieben, um gezielt innovative Techniken und Verfahrenskombinationen zu fördern, die zur Reduzierung des Energiebedarfs von Kläranlagen und/oder zur Energiegewinnung bei der Abwasserbehandlung beitragen können. Die Vorhaben sollten Potenziale aufzeigen und demonstrative Ideen in die großtechnische Praxis bringen. Vom Förderschwerpunkt EAA wurde erwartet, dass dieser ein hohes Demonstrations- und Multiplikationspotenzial liefert und Erfolgreiches auch auf andere Anlagen übertragen wird. Aus über 20 Bewerbungen konnten 11 Projekte ausgewählt und umgesetzt werden. Die meisten der geförderten Vorhaben sind abgeschlossen oder befinden sich in einem einjährigen Messprogramm, das der Erfolgskontrolle dient. Somit konnten die Vorhaben auf dem Workshop abschließend präsentiert und den über 60 Teilnehmerinnen und Teilnehmern zur Diskussion gestellt werden Die Projekte umfassen vielfältige Maßnahmen. Gefördert wurden zum Beispiel die interaktive energetische Optimierung der Steuerungs- und Betriebsführung von Kläranlagen, die energetische Optimierung einer Membrankläranlage, die Installation von Adsorptions-Belebungs- und Demonstrationsverfahren, der Bau einer Hochlastfaulung mit Nachvergärung, der Bau einer thermischen Hydrolyse, die Umrüstung auf eine ressourceneffiziente Klärschlammbehandlung einschließlich der Phosphorrückgewinnung mittels Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung sowie die Nutzung von Abwasserwärme im Kanalnetz. Des Weiteren wurden auf dem Workshop Ideen zur Kläranlage der Zukunft sowie die aktuellen Entwicklungen im Energierecht diskutiert. Diese Themen stehen im engen Zusammenhang mit der Energieeffizienz und -gewinnung bei der Abwasserbehandlung, denn die Regelungen des Energierechtes, zum Beispiel das Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG), haben großen Einfluss auf die Planung von Baumaßnahmen und die Betriebsweise von Kläranlagen. Abrundend wurde eine Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ( BMBF ) im Bereich der Wasserforschung vorgestellt: „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft – ERWAS“. Aus den Forschungsprojekten im Rahmen von ERWAS könnten sich neue Demonstrationsprojekte im Rahmen des UIP ergeben. Der Workshop hat dem Förderschwerpunkt EAA insgesamt einen runden Abschluss gegeben, wobei auch klar wurde, dass es bei der Abwasserbehandlung in punkto Energieeffizienz und -gewinnung weitergehen muss. Die Veranstalter – UBA, BMUB und KfW-Bank – müssen nun überlegen, wie weitere Impulse gegeben werden können. In den kommenden Jahren wird sich zeigen, inwieweit der Modellcharakter der Vorhaben übertragbar ist, ob die Innovationen auch anderswo umgesetzt werden konnten und ob die Senkung des Energiebedarfs von Kläranlagen zu Emissionsminderungen und damit zum Erreichen von Deutschlands Klimazielen beitragen kann. Unabhängig vom Förderschwerpunkt EAA steht das Umweltinnovationsprogramm des BMUB weiterhin offen für Innovationsprojekte. Anträge auch im Bereich der energie- und ressourceneffizienten Kläranlagen können jederzeit gestellt werden.
Membrankläranlagen reinigen besonders gut. Aus dem durch Membranen strömenden Wasser werden unter anderem Mikroorganismen und Mikroplastik fast vollständig entfernt. Dass sie mit einem Energieverbrauch betrieben werden können, der nur wenig höher ist als der konventioneller Kläranlagen, konnte in einem Projekt des Umweltinnovationsprogramms demonstriert werden. Die Membrantechnik ist zum Beispiel für Kläranlagenbetreiber interessant, die ihr behandeltes Abwasser in Badegewässer einleiten und deshalb die Anforderungen der Badegewässerrichtlinie einzuhalten haben. In einem vergangenes Jahr angelaufenen Folgeprojekt soll die Energiebilanz der Membrantechnik weiter verbessert werden, in dem Faulgas für ein Blockheizkraftwerk gewonnen wird. Partner beider Projekte ist der Erftverband bei Köln.