Energetische Optimierung der Faulgasverwertung auf der Kläranlage Weimar
Pressemitteilung vom 23.08.2023: Fertigstellung und Inbetriebnahme des dritten Blockheizkraftwerkes für die Kläranlage Weimar
Die Weimarer Kläranlage gehört zu den großen Stromverbrauchern der Stadt. Auf seinem Weg zur Energieautarkie optimiert der Eigenbetrieb Kommunalservice Weimar kontinuierlich seinen Energiebedarf durch die Verwertung der anfallenden Faulgase der Kläranlage. Schon im Jahr 2010 wurde die Gasverwertung der Anlage durch das Installieren von zwei Blockheizkraftwerken (BHKW) modernisiert. Das Weimarer Ingenieurbüro LOPP wurde vom Eigenbetrieb Kommunalservice beauftragt, die Faulgasverwertung der Kläranlage weiter zu optimieren. Nach 18-monatiger Bauphase konnte nun ein weiteres drittes BHKW in Betrieb genommen werden.
In der Kläranlage Weimar fällt bei der Abwasserbehandlung verschiedener Schlamm an, der in einem 1999 errichteten Faulbehälter mit 3.200 m³ Nutzinhalt weiterverarbeitet und stabilisiert wird. Bei diesem biologischen Prozess wird als positives Nebenprodukt täglich 2.000 bis 3.000 Nm3 energieintensives Faulgas gewonnen, welches in Elektro- und Wärmeenergie umgewandelt wird.
Der jährliche Strombedarf der Kläranlage beträgt ca. 2,25 Millionen Kilowattstunden. Durch die beiden bisherigen BHKW konnte bisher ein Anteil von durchschnittlich 64,4 % des jährlichen Strombedarfs in Eigenleistung erzeugt werden (ca. 1,45 Millionen Kilowattstunden). Die gleichzeitig anfallende Wärmeenergie der BHKW wird für die Beheizung des Faulbehälters und der verschiedenen Gebäude auf dem Betriebsgelände sowie zur Warmwasseraufbereitung genutzt. Auf dem Sektor der Wärmeenergie-Gewinnung arbeitet die Weimarer Kläranlage also bereits energieautark.
Während die im Jahr 2010 errichteten zwei BHKW jeweils eine Leistung von 182 Kilowatt elektrischer Energie und 248 Kilowatt thermischer Energie produzieren, liegt die erzeugte Leistung des neuen dritten BHKW künftig bei 250 Kilowatt elektrischer und 240 Kilowatt thermischer Energie. Ziel ist es, durch diese Optimierungsmaßnahme die Eigenstromerzeugung auf 85 % des erforderlichen Bedarfs anzuheben.
Die Gesamtkosten der Optimierungsmaßnahme beliefen sich auf ca. 1.700.000 Euro. Aus Mitteln des „Europäischen Fonds für regionale Entwicklung" standen Investitionszuschüsse von bis zu 961.287,68 Euro zur Verfügung. Wird der aktuelle Einkaufspreis für elektrische Energie zu Grunde gelegt, amortisiert sich die Investition zur energetischen Optimierung der Faulgasverwertung nach weniger als zwei Betriebsjahren. Insgesamt beträgt die Stromkosteneinsparung durch die Erzeugung von Eigenstrom aus Faulgas jährlich ca. 600.000 Euro.
Mit dem neuen BHKW gehen wir einen weiteren entscheidenden Schritt in Richtung Energieunabhängigkeit und liefern gleichzeitig einen wichtigen Beitrag für den Klimaschutz. Die drei nun vorhandenen Blockheizkraftwerke tragen maßgeblich zur Energieautarkie der Kläranlage bei – damit findet ein für die Stadt Weimar bedeutendes Projekt seinen Abschluss,“ so Oberbürgermeister Peter Kleine.
Das Projekt zur Optimierung der Faulgasverwertung auf der Weimarer Kläranlage wurde von der Europäischen Union aus dem europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.
Das Ingenieurbüro LOPP wurde vom Kommunalservice Weimar beauftragt, die Faulgasverwertung der Kläranlage Weimar zu optimieren. Im Jahr 2010 wurde die Gasverwertung auf der Anlage modernisiert und zwei 180 kW/elektrisch BHKWs installiert. Diese sollte nun um ein weiteres BHKW ergänzt werden. Weiterhin wurde das gesamte Heizungssystem hinsichtlich einer Optimierung betrachtet. Die Ausführungsarbeiten begannen im November 2021. Eine Fertigstellung der Gesamtmaßnahme erfolgte im Juli 2023.
Bild 1: Blick auf vorhandene BHKW´s (2021)
Bild 2: Planung, zukünftige Ansicht
Leistungsumfang und Fakten
Planung & Bauüberwachung
Ingenieurbüro LOPP
Planungsgesellschaft mbH
Freiherr-vom-Stein-Allee 5
99425 Weimar
Planung Los 2 – Heizungsanlage
IPH Ingenieurbüro Peter Hilbig
Am Kindergarten 58
99518 Bad Sulza / OT Wickerstedt
Bauzeit: November 2021 – Juli 2023
Die für eine Optimierung der Anlage erforderlichen Leistungen wurden in 4 Losen ausgeschrieben. Die Ausführung der einzelnen Leistungen erfolgte durch folgende Auftragnehmer:
Los 1a - Bautechnik - B&V Apolda Hoch-, Kabel- und Tiefbau GmbH
Baugruben, Verbau, Wasserhaltung, Rohrgräben inkl. Verbau für Heizungstrassen, E-MSR Trassen, Erdungsanlage, Kondensatleitung, Drainage- und Regenwasserleitung für Fertigteilzelle, Kondensatleitung vom Schornstein zum Kanalsystem, Betonfundamente für Fertigteilstation, Schornstein, und Rohrbrücken, Rohrbrücken aus einem Metalltragsystem, Geländeregulierung, Grasansaat.
Los 1b - Maschinentechnik - Hydrobau Umwelttechnik GmbH
Lieferung und Montage des dritten neuen Blockheizkraftwerk inkl. der für den Betrieb erf. Komponenten, Beton- Raumzelle zur Aufnahme des BHKW 3 inkl. Komponenten und Ausrüstungsteile, Oxycat für vorhandene BHKW 1 und 2, Abgasleitung oberirdisch DN 200 aus Edelstahl inkl. Dämmung, Klärgasleitung DN 65/80 aus Edelstahl vom Gasraum zum BHKW 3, Rückbau 3 vorhandene Klärgas Gebläse inkl. Anschlussleitungen, Installation von neuen Gebläsen am vorh. Gestell, Anschluss der neuen Gebläse an vorh. Klärgasleitung (Absperrklappen), Druck- und Dichtigkeitsproben, ZÜS-Abnahmen, Funktionstests, Inbetriebnahmen, Probebetrieb inkl. Nachjustierung.
Los 2 - Optimierung Heizungsanlage - Gerald Käppler GmbH
Demontage- und Montagearbeiten, Einbau Heizkessel mit Zweistoffbrenner, neue Mischgruppen aufbauen, Anpassung Gasrohrleitungen zum Heizkessel, Heizungsverteiler, Druckhaltung (Wassersystem), MSR- Schaltschrank, Kernbohrungen für Wand- und Deckendurchführungen, Einbau von Regelventilen an den Schlammwärmeübertragern, Druckprobe, Inbetriebnahme, Probebetrieb inkl. Nachjustierung.
Los 3 - Elektro- und MSR-Technik - autodeltass GmbH
Erweiterung der Schaltanlage HV Schlammbehandlung um einen Schaltschrank Feld 5, Kabel-verbindung zwischen Schaltanlage BHKW zu HV Schlammbehandlung, Wandlerzählung für BHKW 3, Anbindung interne BHKW-Steuerung an übergeordnetes Automatisierungssystem über-geordneter Netz- und Anlagenschutz in HV Schlammbehandlung Feld 1, Modifikation Steuer-programm SPS Schlammbehandlung, Leistungsabgang für Steuerschrank Heizungsanlage (Steuerschrank-Heizungsanlage wird durch LOS 2) geliefert, Installation einer neuen Gasmengen-messung für BHKW 3, Leistungs-/ und Steuerungsabgänge für die 3 neuen Gasgebläse (Tausch der Bestands-Gebläse) , Anbindung Automatisierungsgerät Heizungssteuerung an SPS Schlammbehandlung über ROFIBUS-DP, Installation Fernwirksystem für Teilnahme am Einspeisemanagement (EISMAN) des Verteilnetzbetreibers (VNB), Nachrüstung im eines CEE-Steckdose 16A im UG Verwaltungsgebäude, einschließlich Leistungsabgang für Heizungsstab mit eigener Regelung, Blitzschutz, Erdung Potentialausgleich.
Durch die energetische Optimierung der Faulgasverwertung wurde die volle Ausnutzung des gesamt anfallenden Klärgases erreicht und eine Verbesserung des thermischen und elektrischen Wirkungsgrades erzielt.
Das Projekt „Optimierung der Faulgasverwertung auf der Kläranlage Weimar-Tiefurt“ wird von der Europäischen Union aus dem europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.
Weimar, 11.08.2023
