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Eine Kläranlage als Kraftwerk

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Christian Schaum von der TU Darmstadt leitet das Projekt „Esiti“.
Christian Schaum von der TU Darmstadt leitet das Projekt „Esiti“. © André Hirtz

TU, HSE und Stadt wollen Klärschlamm als Strom- und Wärmequelle nutzen. 35 000 Kubikmeter dieser Masse fallen im Jahr in dem Zentralklärwerk der Heag Südhessischen Energie AG (HSE) an.

Rund 120 Liter Wasser verbraucht ein Darmstädter im Durchschnitt. Abwasser, das in Kläranlagen gereinigt wird. Es ist aber nicht nur eine braune Brühe, sondern aus Sicht Darmstädter Wissenschaftler durchaus eine Energiequelle. „Die Inhaltsstoffe können wir zur Versorgung mit Strom und Wärme nutzen“, sagt Christian Schaum vom Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (Iwar) an der Technischen Universität (TU). Er leitet das Projekt „Esiti“, das aus der Zentralkläranlage an der Gräfenhäuser Straße ein Kraftwerk machen soll – als bundesweites Pilotvorhaben.

Basis für die Energiegewinnung ist der Klärschlamm. 35 000 Kubikmeter dieser Masse fallen im Jahr in dem Zentralklärwerk der Heag Südhessischen Energie AG (HSE) an. Zwar wird die Masse auch schon jetzt zur Energiegewinnung genutzt. Wie in einer Biogasanlage wird Methangas gewonnen, das, eingespeist in ein Blockheizkraftwerk, Strom und Wärme erzeugt, die vom Klärwerk selbst genutzt werden.

Das jetzige Verfahren hat aus Sicht der Iwar-Wissenschaftler aber zwei Nachteile, die dazu führen, dass Strom hinzugekauft werden muss: Die Klärschlammmenge reicht nicht aus, um den Strombedarf der Anlage zu decken und vor allem steht dann nicht genügend Strom zur Verfügung, wenn das Klärwerk viel braucht – etwa morgens und mittags, wenn Morgentoilette und Essenzubereitung viel Abwasser erzeugen.

Beide Nachteile will das vom Bundesforschungsministerium mit 2,7 Millionen Euro geförderte Projekt „Esiti“ beseitigen. „Flexibilität ist erforderlich“, sagt Wissenschaftler Schaum. Dafür müssen die „Esiti“-Forscher ein optimiertes Faulverfahren ausarbeiten. Dazu muss die Behandlung des Klärschlamms so gesteuert werden können, dass sie sich den Schwankungen anpasst.

Über den Eigenbedarf hinaus

Da die Menge des Schlamms aber vor allem zu Hauptlastzeiten nicht ausreicht, gibt es Nachschub über sogenannte Co-Substrate. „Das ist Bioabfall“, sagt Christian Schaum, der sein Projekt, an dem sich die Stadt, die HSE, der Zweckverband Abfallverwertung Südhessen (ZAS) sowie sieben weitere Partner beteiligen, bei der Tagung „Abwasser- und Klärschlammbehandlung im Fokus der Energiewirtschaft der Zukunft“ im Maritim-Konferenzhotel vorgestellt hat.

Wenn die Steuerung funktioniert, soll der Strom nicht nur für den Eigenbedarf ausreichen. „Wir wollen auch so viel Strom erzeugen, dass wir ihn in Netze von Energieversorgern wie der HSE einspeisen können“, nennt Projektleiter Schaum als ein Ziel. Die Kläranlage wird auf diese Weise zu einem „Baustein für ein erneuerbares Energiesystem“.

Um eine Datenbasis über die Faulprozesse von Klärschlamm und Co-Substraten zu erhalten, hat die TU in der Kläranlage Süd bei Eberstadt zwei jeweils einen Kubikmeter fassende Versuchsreaktoren in Betrieb genommen. Erkenntnisse aus herkömmlichen Biogasanlagen kann Projektleiter Schaum für „Esiti“ nicht verwenden. „Klärschlamm reagiert anders“, lautet seine Begründung.

Nicht nur über die Methangaserzeugung will „Esiti“ Energie im Klärwerk gewinnen. Der nach dem Faulprozess zurückgebliebene Rest des Schlamms soll auf der Anlage thermisch verwertet, also verbrannt, werden. Bislang wird er abgeholt und anderweitig entsorgt. Auf der Kläranlage soll er eine weitere Energiequelle sein. Zurück bleibt Asche. Wegen ihres Phosphorgehalts eignet sich diese für Dünger.

Im April 2017 endet „Esiti“. Dann soll das Verfahren zur Energieerzeugung in jeder Kläranlage anwendbar sein. (rf)

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