Energetische Kläranlagen-Optimierung

Schmutzwasser als Energiequelle

Kläranlagen sind große Stromfresser. Nun, da sie endlich beginnen selbst Strom zu erzeugen und Energie sparen, schießt die Politik quer.

4,4 Milliarden Kilowattstunden Strom werden laut Umweltbundesamt in den 10.200 Kläranlagen im Land jährlich verbraucht. Bild: dpa

Kläranlagen brauchen viel Energie, in Deutschland so viel wie etwa 600.000 Menschen. In den Kommunen sind die Abwasseranlagen oft der größte Einzelverbraucher. Aber Kläranlagen können andererseits auch viel Strom und Wärme erzeugen, indem sie nämlich den Klärschlamm zu Biogas vergären. Also setzten in jüngster Zeit die Kommunen in ihren Kläranlagen verstärkt auf Stromerzeugung für den Eigenbedarf.

Doch jetzt sollen die Projekte erheblich an Attraktivität einbüßen – die Bundesregierung will es so. Ab August sollen die Betreiber von Blockheizkraftwerken nach dem Willen der Großen Koalition auch für den selbst verbrauchten Strom die Hälfte der EEG-Umlage bezahlen. Die Kilowattstunde Eigenstrom wird damit auch für die Kläranlagen mit gut drei Cent belastet. Das heißt: An einer Stelle werden die erneuerbaren Energien verteuert, um sie an anderer Stelle zu fördern.

Dabei entdecken die Kommunen die energetische Optimierung von Kläranlagen gerade erst als großes Thema – nachdem die Energiepreise lange Zeit schlicht zu niedrig dafür waren. Entsprechend neu ist das Thema auch für die einschlägigen Fachgremien. Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall zum Beispiel begann erst um 2010, sich intensiv mit der Energieeffizienz zu beschäftigen. Seit April 2013 liegt immerhin ein Entwurf eines technischen Arbeitsblatts zu diesem Thema vor. Titel: „Energiecheck und Energieanalyse – Instrumente zur Energieoptimierung von Abwasseranlagen“.

Treiber der Innovationen ist der Kostendruck; Strom für die Klärwerke ist in den vergangenen Jahren deutlich teurer geworden. Der Zweckverband Lollar-Staufenberg in Hessen zum Beispiel, der den Energieverbrauch seiner Kläranlage im Rahmen einer Masterarbeit untersuchen ließ, berichtet von einem Anstieg des Strompreises von 5,7 Cent pro Kilowattstunde im Jahr 2000 auf 20,5 Cent im Jahr 2013. Viele Investitionen in Effizienz, die bisher nicht rentabel waren, rechnen sich damit.

Fast ein Prozent des Stromverbrauchs

Bundesweit betrachtet, summiert sich der Energieverbrauch der Kläranlagen auf stattliche Werte: 4,4 Milliarden Kilowattstunden Strom, immerhin 0,7 Prozent des nationalen Strombedarfs, werden nach Zahlen des Umweltbundesamtes in den 10.200 Kläranlagen im Land jährlich verbraucht. Das entspricht statistisch dem Verbrauch von 600.000 Deutschen. Der Anteil der Energiekosten an den Betriebskosten liegt in den Abwasseranlagen bei 15 bis 30 Prozent.

Härtere Strafen, Internetzensur, Adoptionsverbot für Homo-Paare – mit dem Argument, es gehe um das Wohl der Kinder, wird Politik gemacht. Aber wie ernst wird das Kindeswohl wirklich genommen? Eine Betrachtung in der taz.am wochenende vom 3./4. Mai 2014 . Außerdem ein Porträt Sigmar Gabriels. Der Wirtschaftsminister setzt das Werk Peter Altmaiers fort und erdrosselt langsam die Energiewende. Und: Ein Gespräch mit der Modetheoretikerin Barbara Vinken über George Clooney in Seidenstrümpfen. Am Kiosk, eKiosk oder gleich im praktischen Wochenendabo.

Allerdings schwankt die Höhe des Verbrauchs von Anlage zu Anlage erheblich. Ein Musterbeispiel wurde im Februar von der Energieagentur NRW mit dem Siegel „Projekt des Monats“ gewürdigt: In Bad Oeynhausen wurde die städtische Kläranlage, ein bislang nur durchschnittliches Klärwerk aus dem Jahr 1972 mit einer Größe von 63.000 Einwohnerwerten (EW, da werden auch die Industrieabwässer einberechnet), zu einer „Energie-Plus-Kläranlage“ umgebaut.

Seither wird das anfallende Klärgas vollständig für die Erzeugung von Wärme und Strom mittels Kraft-Wärme-Kopplung genutzt. 113 Prozent des Energiebedarfs würden damit gedeckt, rechnet die Energieagentur vor. Und nebenbei wurde durch Verbesserungen im Prozessablauf auch noch die Reinigungsleistung erhöht. Nach Zahlen der Energieagentur rentiert sich das enorm: Durch Investitionen von 200.000 Euro seien die jährlichen Energiekosten um rund 250.000 Euro reduziert worden.

Leider ein Faulturm nötig

Für die Energiegewinnung ist allerdings ein Faulturm nötig. Dort vergären Bakterien den Schlamm zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas. Doch die Mehrzahl aller Kläranlagen hat bislang keinen. Vor allen natürlich die kleinen Anlagen sind noch ohne. Laut einer Studie des Wupperverbandes wird in Deutschland erst in 1.150 Kläranlagen – das sind etwa 11 Prozent – der anfallende Schlamm zu Klärgas vergoren. Man verzichtete beim Bau der Anlagen oft auf die Faulung, weil die Energiepreise niedrig waren.

Doch die Kalkulationen sind heute andere. „Durch die ständig ansteigenden Stromkosten könnte sich die Investition in eine Klärschlammfaulung heute rechnen“, bilanziert das Umweltministerium Thüringen und schlägt vor, mindestens in allen Kläranlagen mit mehr als 40.000 EW Ausbaugröße das Gas zu nutzen. Unterdessen hat auch die Biogasbranche das Thema für sich entdeckt, denn die mikrobiellen Prozesse im Faulturm sind den Prozessen im Biogasfermenter ähnlich.

Optmierer aus Bad Oeynhausen

Der Strombedarf einer ineffizienten Kläranlage lässt sich mit einem Klärgaskraftwerk im Schnitt zu 40 bis 70 Prozent decken. Wer noch mehr will, muss auch die Anlagentechnik auf maximale Effizienz trimmen – wofür es in der Regel aber erhebliche Spielräume gibt. Im Fall von Bad Oeynhausen wurde nicht nur die Gaserzeugung optimiert, sondern auch der Verbrauch vieler Anlagenteile drastisch gesenkt.

Der meiste Strom wird zum Beispiel von den Belüftern im Belebungsbecken verbraucht, also durch das Einblasen von Sauerstoff für die Mikroorganismen. Insgesamt entfallen auf diese biologische Abwasserreinigung 50 bis 80 Prozent des gesamten Stromverbrauchs der Kläranlage. Durch optimale Steuerung der Belüftung lässt sich der Strombedarf nach Erhebungen des Umweltbundesamtes mitunter halbieren.

Und dennoch: Selbst Effizienzverbesserungen, die wirtschaftlich attraktiv sind, müssen nicht unbedingt ein Selbstläufer sein. Denn sogar Investitionen, die sich in weniger als zwei Jahren auszahlen, sind oft politisch schwer durchzusetzen, wenn Kommunen knapp bei Kasse sind.

So scheitern Fortschritte am Ende manchmal weder an der Technik noch an der Wirtschaftlichkeit – sondern an der kommunalen Politik. Und wenn dann auch noch der Eigenverbrauch mit Abgaben belastet wird, wird sich manche Kommune noch mehr schwertun.

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