Dipl.-Ing. Hannes Keck
Diplomprüfung: 09/2009
In Kooperation mit:
EWE WASSER GmbH, Cuxhaven
Der Stellenwert der energetischen Optimierung von Abwasserreinigungsanlagen (ARA) wird in Fachkreisen der Abwasserwirtschaft durchaus unterschiedlich bewertet. Mit dem Hinweis, dass die Reinigung des Abwassers die vorrangige Aufgabe der Abwasserreinigungsanlage ist, blieb der Energieverbrauch bisher stets nachrangig. Aus dem Blickwinkel der (steigenden) Energiekosten oder der Gesamtemission erscheint diese Betrachtung allerdings zunehmend einseitig. Wie die Abbildung zeigt, sind Abwasserreinigungsanlagen häufig der größte Einzelverbraucher einer Kommune.
Mit dem Instrumentarium der Energieanalyse lässt sich die energetische Situation auf den Abwasserreinigungsanlagen wirksam beurteilen und technisch-wirtschaftlich optimieren.
Typischer Stromverbrauch einer Kommune; Quelle: G. Seibert, Erling
In dieser Bachelorarbeit sollten anhand eines EDV- Programms, aus dem Handbuch "Energie in Kläranlagen", Energieanalysen von 3 Abwasserreinigungsanlagen, unterschiedlicher Größenklassen, erstellt werden.
Nach dem Handbuch gliedert sich die Vorgehensweise bei der Energieanalyse einer Kläranlage in 4 Schritte:
· Mit der Grobanalyse wird die Kläranlage zunächst anhand weniger und einfacher zu ermittelnder Betriebswerte energetisch eingeordnet.
· Bei der Feinanalyse werden die Verbrauchswerte nach Teilanlagen differenziert und mit theoretischen Werten gemäß dem Handbuch verglichen.
Sollten sich dabei Abweichungen nach oben ergeben, muss untersucht werden, mit welchen technischen oder organisatorischen Maßnahmen eine Verbrauchssenkung möglich ist. Die dafür erforderlichen Aufwendungen werden dem resultierenden Nutzen gegenübergestellt, damit die Wirtschaftlichkeit bewertet werden kann.
· Die Umsetzung erfolgt, wenn die einzelnen Maßnahmen oder Maßnahmenpakete wirtschaftlich sind und sich für den Betreiber rechnen.
· Mit der Erfolgskontrolle wird die Einsparung nachgewiesen; ggf. werden korrigierende Maßnahmen veranlasst, um ein optimales Ergebnis zu erhalten
Aus dem Betriebsführungsprogramm Power Generation Information Manager (PGIM) welches die EWE WASSER besitzt, sollten die Daten für die Energieanalyse gezogen werden. Das Betriebsführungsprogramm ist mit Excel kompatibel. Dort werden die Signale aus dem PGIM in Jahreswerte umgerechnet. Die so gewonnenen Daten wurden in das EDV- Programm eingegeben, damit so die Grobanalyse und die Feinanalyse erstellt werden konnte.
Es sind noch nicht alle Anlagendaten im Betriebsführungsprogramm der EWE WASSER enthalten. Daher mussten für die fehlenden Werte, Zahlen aus der Erfahrung der Kläranlagenbetreiber genommen werden. Es wurden noch Vorschläge erarbeitet, wie in Zukunft die fehlenden Werte gewonnen werden können. Deshalb wurde eine Liste mit den noch fehlenden Zählerwerten erarbeitet. Anhand dieser Liste können die einzelnen Anlagenteile mit Messgeräten bestückt werden, damit zukünftig die genauen Anlagendaten zur Verfügung stehen. Mit diesen Daten können die Analysen fortgeführt werden. Sind diese Daten vollständig, ist anhand der Diagramme im EDV- Programm zu erkennen, welche Anlagenteile wie viel Energie verbrauchen. Durch diese Darstellung können Maßnahmen erarbeitet werden, die dann zur Energieeinsparung beitragen. In der Arbeit wurden einige Maßnahmen angesprochen, die umgesetzt werden können und so zur Energieeinsparung einen Teil beitragen.
Bei der Belebungsanlage, die der größte Stromverbraucher einer ARA ist, kann in Form von Optimierungsmaßnahmen der Energieverbrauch erheblich gesenkt werden. Bei der ARA Cuxhaven liegt das Optimierungspotenzial eindeutig bei den Mammutrotoren, da sie noch immer ohne Frequenzumformer (FU) betrieben werden. In der ARA Edewecht wurden schon neue Turboverdichter installiert. Durch die Optimierung der Belüftungszeiten könnte weiter Energie eingespart werden. Die Belebungsanlage der ARA Apen verbraucht im Durchschnitt sehr viel Energie, hier liegt das höchste Einsparpotenzial.
Um eine Energieanalyse erarbeiten zu können, ist es wichtig, dass viele vollständige Anlagendaten zur Verfügung stehen. Dies sollte ein wichtiger Punkt sein, auf den die Anlagenbetreiber achten sollten.
Da zu erwarten ist, dass die Strompreise weiter steigen werden, gewinnt die Energieeffizienz - gerade beim Betrieb von Abwasserreinigungsanlagen - eine steigende Bedeutung.
Auch im Hinblick auf die erneuerbaren Energien sollten Kläranlagenbetreiber versuchen, ihr meist veraltetes Energiekonzept zu überarbeiten. Ist dies der Fall, wird ein großer Teil der CO2-Emission vermieden werden können.