Kläranlage Liebenwalde: AERZEN-Technologie sichert Zukunftsfähigkeit

Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit haben in Kläranlagen oberste Priorität. Energieeffizienz spielte bisher meist nur eine Nebenrolle – und das obwohl die Abwasserbehandlung und -aufbereitung ein wahrer Energiefresser ist. Dabei zahlt sich eine energetische Optimierung sowohl ökonomisch als auch ökologisch aus, wie das Beispiel Liebenwalde zeigt. Dank umfangreicher Modernisierungsmaßnahmen, unter anderem Einsatz moderner und effizienter AERZEN-Drehkolbenverdichter vom Typ Delta Hybrid, konnte die Kläranlage ihren Energieverbrauch um die Hälfte sowie die CO₂-Emissionen um 60 Prozent senken. Das ergibt eine Kostenersparnis pro Jahr von gut 60.000 Euro. Die Finanzierung erfolgte zu einem Großteil mithilfe staatlicher Zuschüsse.

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 biologische Reinigung bietet den größten Hebel für Einsparungen

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 AERZEN-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 bei sowie der Einsatz eines zusätzlichen Rücklaufschlammrechens im Rücklaufbauwerk. 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, Technischer Leiter der Kläranlage Liebenwalde, und erläutert: „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.“

Erfahrener Spezialist für die Wasser- und Abwassertechnik

Seit mehr als 150 Jahren entwickelt AERZEN Hochleistungsmaschinen für die Industrie und gehört heute weltweit zu den ältesten und bedeutendsten Herstellern von Gebläsen und Verdichtern für die Verfahrenstechnik. In vielen Anwendungsbereichen zählt das niedersächsische Familienunternehmen zu den unangefochtenen Marktführern. Auch auf dem Gebiet der Abwasserbehandlung und -aufbereitung gilt AERZEN als einer der international führenden Anbieter und realisiert rund um den Globus hochmoderne, zukunftsweisende Gebläselösungen. Übrigens: Kläranlagenbetreiber, die sich einmal live vor Ort selbst ein Bild von der Arbeitsweise und Effizienz der AERZEN-Technologie machen möchten, sind herzlich eingeladen, eine der zahlreichen kleinen, mittelgroßen und großen Referenzanlagen zu besuchen. Bis zu 55 Prozent Energieeinsparungen sind mit einer perfekt aufeinander abgestimmten Kombination aus AERZEN-Verdichtern und einem guten Belüftungssystem möglich.

Delta Hybrid: Hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit

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 Einsatz der Delta Hybrid in Brandenburg war vor allem die Möglichkeit zur Außenaufstellung. „Wäre es allein nach dem Kriterium Energieeffizienz gegangen, wäre ein Turbogebläse die beste Wahl gewesen. Doch die Aggregate sollten ohne Umhausung direkt am Becken aufgestellt werden. Konstruktionsbedingt lassen dies die Turbos jedoch nicht zu“, so Christian Meyer von AERZEN.

Außenaufstellung direkt am Becken

Die Delta Hybrid hingegen 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.“

Kofinanziert mit staatlichen Mitteln

Doch AERZEN ist nicht nur für die neue, hocheffiziente Gebläsetechnik verantwortlich, sondern 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 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 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.

Umfangreiche energetische Optimierungen

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 Klärschlamm-vererdungsanlage wurden umgesetzt. Die PV-Anlage besteht aus 334 Modulen mit einer Gesamtfläche von rund 550 m2 und produziert im Jahr rund 110.000 kWh. Damit wird ein Drittel des Stromverbrauchs der Kläranlage aus regenerativen Energieträgern gedeckt – ein wichtiger Beitrag für die Energie- und Treibhausgasbilanz der Region. Auch die neue, zwei Hektar große Klärschlammvererdungsanlage bietet gegenüber der alten maschinellen Eindickungsanlage nennenswerte Vorteile in puncto Klimaschutz. Durch den höheren Trockensubstanzgehalt von 40 % (vorher: 6 %) reduziert sich der Aufwand an Transporten für die Verwertung in der Landwirtschaft um insgesamt 90 Prozent, was sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch und die daraus resultierenden Kohlenstoffdioxidemissionen auswirkt. Zudem werden keine Chemikalien mehr benötigt und der Stromverbrauch ist sehr gering.

Maximale Effizienz bei minimalen Kosten

Für die Kläranlage Liebenwalde haben sich die Investitionen in die Steigerung der Energieeffizienz und den Einsatz erneuerbarer Energien mehr als ausgezahlt. Nicht nur wurde ein Großteil der Finanzierung dank einer Förderquote von bis zu 80 Prozent von staatlicher Seite übernommen, auch das Ergebnis kann sich sehen lassen. So wurde der Energieverbrauch der Anlage von 40 kWh auf 18 kWh EWG pro Jahr gesenkt, also halbiert. Ein Blick auf die CO₂-Emissionen ergibt sogar eine Einsparung von 62 Prozent. 186 Tonnen CO₂ werden nun pro Jahr direkt bzw. indirekt weniger produziert (CO₂-Emissionen vor der Umsetzung der Maßnahmen: 301 t pro Jahr, danach: 115 t pro Jahr). 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.“