AERZEN macht Kläranlagen zukunftsfit

23.12.2021
Energiewende auf der Kläranlage Liebenwalde auch dank innovativer Gebläsetechnik.
AERZEN macht Kläranlagen zukunftsfit

Durch den Einsatz moderner und effizienter Drehkolbenverdichter vom Typ Delta Hybrid im Zusammenspiel mit dem neuen Be-lüftungssystem konnte der Energieverbrauch in der Belebung der Kläranlage Liebenwalde bei Berlin erheblich reduziert werden. (Bildquelle: Aerzener Maschinenfabrik GmbH)

Dank umfangreicher energetischer Optimierungen, kofinanziert mit staatlichen Mitteln, konnte die Kläranlage Liebenwalde ihren Energieverbrauch um die Hälfte sowie die CO₂-Emissionen um 60 Prozent senken – und spart damit nicht nur jährlich Kosten in Höhe von gut 60.000 Euro, sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Eine zentrale Rolle spielen dabei die modernen und effizienten Drehkolbenverdichter von AERZEN.

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. Dabei verbraucht die kommunale Abwasseraufbereitung in der Regel 30 bis 40 Prozent mehr Strom als nötig. Das Einsparpotenzial ist also enorm. Angesichts steigender Energiepreise, erhöhtem Kostendruck sowie der angestrebten CO₂-Reduktion nach dem Pariser Abkommen (bis 2030 65 Prozent weniger CO₂-Emissionen gegenüber dem Niveau von 1990) wird die Energie- und Ressourceneffizienz für Kläranlagenbetreiber jedoch immer mehr zum entscheidenden Faktor – und die energetische Optimierung damit zur Schlüsselaufgabe.

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. Im Zentrum stand dabei die Optimierung des Belüftungssystems im Belebungsbecken, denn auf die biologische Reinigungsstufe entfallen 60 bis 80 Prozent des gesamten Energiebedarfs bei der Abwasseraufbereitung. 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: „Bereits beim Bau der Anlage wurden AERZEN Gebläse eingesetzt. Heute, ein Vierteljahrhundert später, sind sie teilweise immer noch im Betrieb und laufen wie am Schnürchen. Auch die Zusammenarbeit funktioniert wunderbar. Wir sind wirklich sehr zufrieden.“

Drehkolbenverdichter: Das Beste aus zwei Welten
Auf der Kläranlage in Liebenwalde nördlich von Berlin sorgen zwei Drehkolbenverdichter Delta Hybrid D 62S 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.

Spezialisten für den Outdoor-Einsatz
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 Faustformel kann man sagen, dass eine Temperaturreduzierung um 3 °C zu einer Energieeinsparung von 1 Prozent führt“, macht Christian Meyer klar. „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 es hier eine große Abstrahlwärme gibt.“

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 Förder- mittel-Scout einen Namen gemacht. „Viele Kläranlagenbetreiber wissen gar nicht, dass sie für die energetische Optimierung staatliche Zuschüsse beantragen können – und zwar 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 über- nahm 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. Durch den höheren Trockensubstanzgehalt von 40 Prozent (vorher: 6 Prozent) reduziert sich der Aufwand an Transporten für die Verwertung in der Landwirtschaft 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 wurde der Energieverbrauch der Anlage von 40 kWh auf 18 kWh Einwohnergleichwert (EWG) pro Jahr gesenkt. 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 hat schon das nächste Ziel vor Augen: „Wir möchten unabhängig von externen Stromversorgern werden und planen daher den weiteren Ausbau der Photovoltaik. Die Zukunft heißt Energieautarkie.“

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