„nachhaltige technologien 03 | 2021"

Die Umsetzung in zwei Phasen Die Integration der Kläranlage Kapfenberg in die örtliche Wärmeversorgung erfolgt in zwei Phasen: In der ersten Phase erfolgte bereits der Anschluss der Kläranlage an das zur Versorgung der Wohn- siedlung dienende Nahwärmenetz. Damit wird es möglich, die bei der Verwertung des Klär-/Biogases im Blockheizkraftwerk der Kläranlage anfallende Wärme auszuspeisen, wobei in dieser Phase nur der Verkauf der in den Sommermonaten Mai bis Septem- ber anfallenden Überschusswärme vereinbart wurde. Die Investitionskosten (Fernwärmeverteiler mit Wär- metauscher, Einbindung in die Regelungstechnik) be- laufen sich hier auf rund 46.000 EUR. Ausgehend von dem geschätzten Wärmebedarf bei Fertigstellung der Wohnanlage im Jahr 2022 wird damit gerechnet, dass im Betrachtungszeitraum schlussendlich rund 5.100 EUR an jährlichen Einnahmen für die Kläranlage lukriert werden können. Phase 1 wurde im Sommer 2020 umgesetzt, und die Kläranlage Kapfenberg damit er- folgreich in die örtliche Wärmeversorgung integriert. In der zweiten Phase wird die im Ablauf der Kläranlage verfügbare Abwasserwärme erschlossen, um den kläranlageninternen Bedarf zu decken und zusätzliches Klär-/Biogas für die externe Versorgung „freizuspie- len“. Der Betrachtungszeitraum dieser Phase bezieht sich dabei auf die Wintermonate Oktober bis April. Die Investitionskosten (Anschaffung und Installation eines Abwasserwärmetäuschers und einer Wärme- pumpe, Anpassung des Faulturmwärmetauschers, Errichtung von benötigten Leitungen) betragen rund 143.000 EUR. Je nach angesetztem Wärmepreis können durch den Wärmeverkauf jährlich zusätzliche Einnah- men von etwa 19.600 EUR sowie unabhängig davon Erdgaseinsparungen in der Höhe von rund 17.000 EUR für die Kläranlage lukriert werden. Dem stehen aller- dings zusätzliche Stromkosten für den Betrieb der Wärmepumpe in der Höhe von kalkulierten 26.000 EUR pro Jahr gegenüber. Für die Umsetzung der Phase 2 wurde vom Vorstand des Mürzverbandes bereits ein Grundsatzbeschluss gefasst, sie soll in den Jahren 2021 bis 2022 realisiert werden. Ergebnisse Die durchgeführten Untersuchungen bestätigten die technische Machbarkeit des gewählten Umsetzungs- szenarios (Phasen 1 und 2). Die rot gepunktete Linie in der Grafik unten zeigt den thermischen Abdeckungs- grad, den BHKW und WP für den Wärmebedarf von Kläranlage und Riverside erreichen. Im Sommer kann dabei der gesamte aktuelle Wärmebedarf der Wohn- siedlung mit Wärme aus der Kläranlage gedeckt wer- den, im Winter noch immer zumindest 50 % davon. Beide Umsetzungsphasen sorgen für eine zusätzliche Wärmebereitstellung und -nutzung von 896 MWh/a, wobei dieWärmepumpe212MWh/aStrombenötigt. Ins- gesamt können so rund 239 t CO 2 /a eingespart werden. An dieser Stelle soll auch erwähnt werden, dass das Wärmepotenzial im Kläranlagenablauf derzeit noch bei Weitem nicht ausgeschöpft wird. Durch die Erschließung bisher ungenutzter Wärmepotenziale trägt die energetische Nutzung des Abwassers zu einer Energieeffizienzsteigerung bei. Der Zusammen- schluss mit den Wärmenetzen der Städte eröffnet die Möglichkeit, dass die vorhandenen Energieträger exergetisch sinnvoll eingesetzt werden. Schlussendlich ist es mit der gewählten Zusammen- setzung des Projektkonsortiums gelungen, einen Pla- nungsprozess zur Energiewende mit den relevanten Stakeholdern vor Ort unter Mitwirkung der beteiligten Forschungseinrichtungen so zu gestalten, dass eine Verständigung auf konkrete Umsetzungsmaßnahmen erfolgt ist. Darüber hinaus wurde mit ausgewählten Maßnahmen des Akteursmanagement eine Initiative gesetzt, mit der Verständnis und Bewusstsein für das Vorhaben zur Abwasserenergienutzung als Baustein einer erneuerbaren lokalen Energieversorgung ge- schaffen werden kann. Das neue lokale Abwasser- und Wärmenutzungskonzept um das Wohnobjekt Riverside und die Kläranlage Kapfenberg Quelle: Masterarbeit Bernd Hrdy (in Ausarbeitung) Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez kWh th /d 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 Faulturm frostfreie Gebäude beheizte Gebäude Riverside + sanierte Gebäude WP WP + BHKW Wohnbau/ Riverside WT-WÄRMETAUSCHER / WP - WÄRMEPUMPE / BHKW - BLOCKHEIZKRAFTWERK 2 Wärmekreisläufe: A) im Niedertemperatur-Bereich (interner Bedarf und Faultürme) - Abdeckung durch Wärmeenergie aus Abwasser (WT, WP, WT) B) im Mitteltemperatur-Bereich (interner und externer Bedarf - Siedlung) - Abdeckung durch Wärmeenergie aus Biogas (BHKW beziehungsweise Heizkessel) Betriebsgebäude Fernwärme Abwasser Kläranlage Wärmeenergie aus Abwasser Vorfluter/ Fluß WP Biogas Heizkessel/ BHKW WT WT WT Energiebereitstellung aus Biogas (BHKW) und Abwasserwärme (WP) im Vergleich mit dem internen und externen Wärmebedarf Quelle: Masterarbeit Bernd Hrdy (in Ausarbeitung)