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Kläranlagen leisten einen Beitrag zum Klimaschutz

Bei der Abwasserreinigung können Städte und Gemeinden viel Energie sparen Die mehr als 10.000 kommunalen Kläranlagen in Städten und Gemeinden brauchen viel Energie: Sie sind für durchschnittlich fast 20 Prozent des Stromverbrauchs aller kommunalen Einrichtungen verantwortlich. Kläranlagen benötigen so fast 4.400 Gigawattstunden Strom pro Jahr, was der Stromerzeugung (Kapazität) eines modernen Kohlekraftwerkes entspricht und stoßen so pro Jahr rund 3 Millionen Tonnen des Klimagases Kohlendioxid (CO2) aus. Dieser Ausstoß lässt sich ohne große zusätzliche Investitionen um ein Drittel senken. Besonders vielversprechend für Kommunen, die das Klima schützen möchten: Eine energiesparendere Belüftung der Belebungsbecken sowie die Energieerzeugung aus den Faulgasen der Klärschlämme in Blockheizkraftwerken. Ein neues Forschungsprojekt des Umweltbundesamtes (UBA) zeigt, mit welchen Maßnahmen Kläranlagen zum Klimaschutz beitragen können – und zwar, ohne Reinigungsleistung und Betriebssicherheit zu beeinträchtigen. Die größten Stromfresser bei der Abwasserbehandlung sind die Belüftungsanlagen des Belebungsbeckens. Dort geschieht - unter Zufuhr von Sauerstoff aus der Luft - der biologische Abbau der Schadstoffe. Der Stromverbrauch der Belüfter könnte durchschnittlich um 30 Prozent sinken, falls die Kommunen erstens Elektromotoren mit der höchsten Effizienzklasse verwendeten, zweitens bessere Regelungstechnik einsetzten und drittens Druck- und Verbrauchsmessgeräte einbauten, die Betriebsstörungen oder Verschleiß der Anlage rechtzeitig anzeigen. Viel Energie schlummert auch im Klärschlamm: Aus ihm können die Kommunen Faulgas gewinnen, aus dem sie in Blockheizkraftwerken Energie erzeugen können. Die Faulgasnutzung lohnt sich vor allem in großen Kläranlagen mit mehr als 10.000 angeschlossenen Einwohnerinnen und Einwohnern. Kläranlagenbetreiber nutzen Faulgase zum Teil schon heute; eine optimale Betriebsführung kann die Energieausbeute jedoch annähernd verdoppeln. Die Klärschlämme kleinerer Anlagen, für die sich die Faulgaserzeugung nicht lohnt, lassen sich am günstigsten verwerten, in dem man diese mit Abwärme aus Kraft- oder Zementwerken oder mit Solarenergie trocknet und anschließend als Ersatzbrennstoff verwendet. Ein energetisch günstiger Ersatzbrennstoff ist auch der ausgefaulte und getrocknete Klärschlamm der großen Anlagen. Das Wasserhaushaltsgesetz fordert den Einsatz energiesparender Technik bei der Abwasserreinigung: Für die Kommunen bieten sich gute Chancen, dem gerecht zu werden. So freuen sich das ⁠ Klima ⁠ und der Kämmerer.

Chem-Anorg\SF6 (hochrein)

Herstellung von SF6 nach der Reaktionsgleichung S + 3F2 -> SF6 ?H = - 1096 kJ/mol (s. #1, S. 337) = - 1096 kJ / MG(SF6) = - 7,5 MJ/kg SF6; Annahmen: 70% Ausbeute, keine Nutzung der freiwerdenden Energie, (Hilfs)-Energiebedarf: nur Pumpenstrom (10 kWh/t output); Daten zur Erzielung der hohen Reinheit nicht verfügbar, Datensatz muss daher vervollständigt werden. Annahme Hauptinput: Schwefel, Hilfsmaterial: Fluor (F2) Berechnung des Nutzungsgrades: Ausbeute*MG(SF6)/MG(S) = 319% Berechnung des Fluorbedarfs: 3*MG(F2) / (MG(SF6) * Ausbeute) = 1,12 t/t MG=Molgewicht Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 319% Produkt: Grundstoffe-Chemie

Wind-KW-AU-2010

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 2450h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 3220m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 2,3MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Wind-KW-US-2010

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 2450h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 3220m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 2,3MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Wind-KW-ZA-2015

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 3000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 3220m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2015 Lebensdauer: 20a Leistung: 2,3MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Wind-KW-CA-2010

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 2450h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 3220m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 2,3MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Wind-KW-DE-2010_Küste

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 2450h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 3220m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 2,3MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Wind-KW-DE-2020_Küste

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 2450h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 5600m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 4MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Wind-KW-DE-2030_Küste

neu installierte onshore-Wind-Energie-Anlage an Küstenstandort mit 2,3 MW Leistung, welche aufgrund ihres Standorts trotz moderater Nabenhöhen einen höheren Energieertrag als die Bestandsanlagen in 2010 erzielt; alle Daten nach #1 außer Kosten (nach #2) Auslastung: 2450h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 7000m² gesicherte Leistung: 33,3% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 5MW Nutzungsgrad: 100% Produkt: Elektrizität

Sustainable heat pump systems in a transformed energy system based on renewables

In a number of studies, the German Environment Agency (UBA) has carried out model calculations on how the heat supply in Germany can become renewable. This paper refers to the GHG reduction scenario of UBA (GreenEe-scenario) which aims at 95% reduction in greenhouse gases by 2050 and a 60% reduction in the use of biotic and abiotic resources. Heat pump systems of different technical specifications, using geo-thermal energy and ambient heat, will then be the central heat supply technologies in the energy system. If the heating requirements of buildings can be reduced by 2/3 by 2050, heat supply is feasible with district heating (with a share of 18%), and heat pump systems (with a share of 76%). In the course of sector inter-connection, renewable electricity is increasingly being used in the low-exergy heat sector. The paper briefly describes the energy consumption of the German buildings sector and highlights the needs to reduce greenhouse gas emissions. A comparative discussion of the UBA study with studies and scenarios from other institutes leads to the identification of the most effective measures to decarbonise the buildings sector in a resource-saving manner. All considerations show that the goal can be achieved primarily with heat pump systems. The paper lists the low temperature heat sources for heat pump systems, and compares their different utilization techniques and the respective energy yield. Technological innovations and the plan-ning processes must be aimed at minimizing negative environmental effects; the protection requirements for the environmental media concerned, such as groundwater and soil, must be met. Heat pump systems must not be used if the implementation results in deterioration of the environmental status. In: Proceedings of ECOS 2018 : the 31st International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems / Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems 31st International Conference on Efficiency Herausgebendes Organ. - Guimarães. - (2018), Paper #408

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