Klärwerke sollen Akteure am Energiemarkt werden

Der Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) koordiniert das Projekt „Kläffizient“, mit dem das Potential von Klärwerken als Strom- und Gasanbieter auf dem Energiemarkt simuliert und experimentell erforscht wird. Das dreijährige Projekt, an dem die Stadtentwässerung und Umweltanalytik Nürnberg (SUN) und die eta Energieberatung GmbH beteiligt sind, startete im Oktober 2020. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit etwa 400.000 Euro gefördert.

Bei der Reinigung von Abwasser fällt Klärgas an, das zu zwei Dritteln aus Methan und zu einem Drittel aus Kohlendioxid besteht. Während der Methananteil des Klärgases in Blockheizkraftwerken zur Wärme-, bzw. Stromerzeugung genutzt wird, entweicht das klimaschädliche Kohlendioxid in die Atmosphäre. Aus dieser Not lässt sich jedoch eine Tugend machen: Bei hohen Temperaturen reagiert Kohlendioxid unter Zugabe von Wasserstoff zu Methan und Wasser. Dieses Verfahren wird Methanisierung genannt.

„Die Methanisierung ist eine Schlüsseltechnologie der Energiewende. Nur als Methan kann Wasserstoff aus erneuerbaren Energien einfach, jederzeit und überall genutzt werden. Gleichzeitig wird das CO2 aus unseren Kläranlagen klimawirksam gebunden“, erklärt Projektkoordinator Prof. Dr.-Ing. Jürgen Karl vom Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der FAU. Der benötigte Wasserstoff stammt idealerweise aus der Elektrolyse von Wasser, die mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben wird. Bei der Elektrolyse entsteht Sauerstoff, den die Kläranlagen zur biologischen Reinigung des Schmutzwassers nutzen können.

„Der Methanisierungsmodellanlage im Klärwerk Nürnberg wird allerdings keine Elektrolyse vorgeschaltet, der Wasserstoff kommt für den Versuchsbetrieb noch aus Flaschen“, erklärt Matthias Germeroth, Energiemanager bei SUN. Bei der Simulation des Energiesystems der Kläranlage im Modell werde die Elektrolyse jedoch berücksichtigt.

Der „digitale Zwilling“ sei neben der Modellanlage die zweite tragende Säule des Projektes. Mit seiner Hilfe soll simuliert werden, wie sich eine Kläranlage flexibel auf die wechselnden Strom- und Gaspreise einstellen kann. Wenn der Strompreis im Winter steigt, weil die Photovoltaikanlagen weniger liefern, könnte die Kläranlage ihre Stromproduktion erhöhen. Im Sommer bietet sie dann Biomethan bzw. Bioerdgas an, das direkt zum Endverbraucher geleitet oder gespeichert wird.

„Unser Ziel ist eine wirtschaftliche Betriebsweise von Klärwerken, die die Umwelt nicht belastet, sondern entlastet und dabei noch ‚grünes Gas‘ für unsere Wärme- und Stromversorgung gewinnt“, sagt Volkmar Schäfer von der eta Energieberatung GmbH.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Jürgen Karl
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik
Tel.: 0911/5302 9020
juergen.karl@fau.de

http://www.fau.de/