Kläranlagen sind meist die größten Energieverbraucher in Kommunen. Trotzdem lag der Fokus bis dato fast ausschließlich auf der Versorgungssicherheit und der Reinigungsleistung (Einhaltung der Überwachungswerte). Effizienz war lange Zeit kein Thema. Gleichzeitig verbraucht die kommunale Abwasseraufbereitung in der Regel 30 bis 40 % mehr Strom als nötig. Das Einsparpotenzial ist also enorm. Angesichts steigender Energiepreise, erhöhtem Kostendruck und der mit dem Pariser Abkommen angestrebten CO2-Reduktion (65 Prozent weniger CO2-Emissionen bis 2030 gegenüber 1990) wird Energie- und Ressourceneffizienz für Kläranlagenbetreiber jedoch immer mehr zu einem entscheidenden Faktor – und damit die Energieoptimierung zu einer vorrangigen Aufgabe.

Die Optimierung der Belüftung ist der Schlüssel zu mehr Energieeffizienz

Der Trink- und Abwasserzweckverband (TAV) Liebenwalde hat die Zeichen der Zeit erkannt und seine 1995 in Betrieb genommene Kläranlage grundlegend modernisiert. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Optimierung des Belüftungssystems im Belebungsbecken, denn die biologische Reinigungsstufe macht 60 bis 80 Prozent des gesamten Energiebedarfs bei der Abwasseraufbereitung aus. Durch die Umrüstung auf neue, effiziente Drehkolbenverdichter vom Typ Delta Hybrid sowie das Ersetzen des Belüftungssystems konnte die Sauerstoffversorgung optimiert und der Energieverbrauch in der Belebung deutlich reduziert werden. Dazu trugen auch der Einbau neuer Rohrleitungen und der Einsatz eines zusätzlichen Rücklaufschlammrechens im Rücklaufbauwerk ein. Dieser holt Feststoffe heraus, die sich sonst auf den Belüftern im Belebungsbecken festgesetzt und die Effizienz verschlechtert hätten. „Wir haben uns bewusst wieder für Aggregate von AERZEN entschieden“, so Wolfhard Raasch. Der Technische Leiter der Kläranlage Liebenwalde erläutert warum: „AERZEN Gebläse waren bereits im Einsatz, als die Anlage gebaut wurde. Heute, ein Vierteljahrhundert später, sind sie teilweise immer noch in Betrieb und laufen wie am Schnürchen. Auch die Zusammenarbeit funktioniert wunderbar. Wir sind wirklich sehr zufrieden.“

Drehkolbenverdichter: das Beste aus zwei Welten

In der Kläranlage Liebenwalde sorgen zwei Delta Hybrid D 62S Drehkolbenkompressoren mit einem Ansaugvolumen von 41,7 m3/min und einer Druckdifferenz von 480 mbar für die Druckluftversorgung im Belebungsbecken. Drehkolbenverdichter bzw. Schraubengebläse zählen zu den innovativsten Lösungen der Kompressortechnologie. Sie vereinen die Vorzüge von Gebläse- und Verdichtertechnologie in einem System. Ausschlaggebend für den Delta Hybrid-Einsatz in Brandenburg war vor allem die Möglichkeit zur Außenaufstellung. „Die Aggregate sollten ohne Umhausung direkt am Becken aufgestellt werden“, sagt AERZEN Vertriebsingenieur Christian Meyer.

Die Delta Hybrid sind wahre Spezialisten für den Outdoor-Einsatz. Dank Pulverbeschichtung, Stahlverzinkung sowie eines abgedichteten Schallhaubendesigns mit einer ausgeklügelten Luftführung im Inneren sind sie optimal für Wind und Wetter ausgelegt und kommen auch mit der klärwerkstypischen H2S-Belastung mühelos zurecht. Damit im Falle einer Havarie oder beim Ölwechsel die Umwelt nicht belastet wird, wurde zusätzlich eine Ölwanne eingebaut. Die Außenaufstellung direkt am Becken bietet vor allem zwei Vorteile: Zum einen kann so die verbindende Rohrleitung extrem kurz ausfallen, was die Energieverluste auf ein Minimum reduziert. Der andere Punkt betrifft die Temperatur der Ansaugluft. Aus thermodynamischer Sicht sollte diese möglichst niedrig sein. Eine Umhausung hätte jedoch den gegenteiligen Effekt: Die Luft rings um die Aggregate würde sich erwärmen, mit der Folge, dass sie nicht mehr optimal verdichtet werden kann. „Als Faustregel kann man sagen, dass eine Temperatursenkung von 3 °C zu einer Energieeinsparung von 1 % führt“, verdeutlicht Christian Meyer. „Aus diesem Grund saugen unsere Gebläse die Luft übrigens immer auf der ‚kalten‘ Seite des Aggregats an und nicht auf der Seite des Druckanschlusses, da dort viel Strahlungswärme entsteht.“

Finanzierung durch Fördergelder

AERZEN stellte auch den Kontakt zwischen der Kläranlage Liebenwalde und der Branchenplattform e.qua her. e.qua ist ein Netzwerk von Kommunalunternehmen der Wasserwirtschaft mit den Themenschwerpunkten Energieeffizienz, Energie(rück)gewinnung sowie Ressourcenmanagement und hat sich insbesondere auch als Fördermittel-Scout einen Namen gemacht. „Viele Kläranlagenbetreiber wissen gar nicht, dass sie für die Energieoptimierung staatliche Fördermittel beantragen können. Durch die Außenaufstellung der AERZEN Gebläse direkt am Becken können die Anschlussleitungen extrem kurz sein, was die Energieverluste auf ein Minimum reduziert. - um bis zu 80 Prozent. Sogar die Erstellung der Potenzialstudie, die Basis für jeden Fördermittelantrag, wird mit 50 Prozent bezuschusst“, betont e.qua-Geschäftsführer Andreas Koschorreck. Für die Kläranlage Liebenwalde übernahm e.qua das gesamte Fördermittelmanagement. Durch die Kooperation und Zusammenarbeit von AERZEN und e.qua konnte die Kläranlage Liebenwalde die Investitionen in eine klimafreundliche Abwasserbehandlung überhaupt erst stemmen. Die Optimierung des Belüftungssystems im Belebungsbecken war dabei nicht das einzige energetische Großprojekt. Auch die Installation einer 100-kWp-Freiflächen-Photovoltaikanlage mit einem Batteriespeicher sowie die Errichtung einer Klärschlammvererdungsanlage wurden umgesetzt. Mit der PV-Anlage wird ein Drittel des Stromverbrauchs der Kläranlage aus regenerativen Energieträgern gedeckt. Auch die zwei Hektar große Klärschlammvererdungsanlage bietet gegenüber der alten maschinellen Eindickungsanlage nennenswerte Vorteile in puncto Klimaschutz. Der höhere Trockenmassegehalt von 40 Prozent (früher: 6 Prozent) reduziert den Transportaufwand für die landwirtschaftliche Nutzung um insgesamt 90 Prozent. Zudem werden keine Chemikalien mehr benötigt und der Stromverbrauch ist sehr gering.

Vom Energiefresser zum Klimaprimus

Für die Kläranlage Liebenwalde haben sich die Investitionen in die Steigerung der Energieeffizienz und den Einsatz erneuerbarer Energien mehr als ausgezahlt. So konnte beispielsweise der Energieverbrauch der Anlage von 40 kWh auf 18 kWh Einwohnergleichwerte (EGW) pro Jahr gesenkt werden. Ein Blick auf die CO₂-Emissionen ergibt sogar eine Einsparung von 62 Prozent. Insgesamt lassen sich so Kosteneinsparungen von 61.600 Euro im Jahr erzielen. „Die Modernisierung war genau der richtige Schritt. Mit der energetischen Optimierung haben wir einen echten Quantensprung vollzogen und sind für die Zukunft optimal aufgestellt – auch dank der tatkräftigen Unterstützung durch AERZEN“, resümiert Wolfhard Raasch. Und er hat bereits das nächste Ziel vor Augen: „Wir wollen unabhängig von externen Stromlieferanten werden und planen daher den weiteren Ausbau der Photovoltaik. Die Zukunft heißt Energieautarkie.“

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