Projekt

Co-Vergärung von separiertem Bioabfallpresswasser auf Kläranlagen zur flexiblen Energiegewinnung

Das Ziel des Pilot- und Demonstrationsvorhabens ist es, durch ein innovatives, kostengünstiges Verfahrenskonzept die flexible energetische Nutzung von Bioabfall zu ermöglichen.

Projektförderung | Auftraggeber

BMWi

Projektlaufzeit

01.09.2018 - 31.08.2021

Das Ziel des Pilot- und Demonstrationsvorhabens ist es, durch ein innovatives, kostengünstiges Verfahrenskonzept die flexible energetische Nutzung von Bioabfall zu ermöglichen. Dabei soll die Eignung des PW für die flexible Biogasproduktion in Faultürmen kommunaler Kläranlagen sowie die Verwertung des aBA in Kompostierungsanlagen unter Praxisbedingungen untersucht werden und die technischen sowie ökonomischen Möglichkeiten und Rahmenbedingungen des Verfahrens im Pilotbetrieb durch das ISWA und das LFKW der Universität Stuttgart gemeinsam mit dem Erden- und Komposthersteller Hauke Erden GmbH analysiert und validiert werden. Eine Bewertung des SepaFlex-Konzepts erfolgt im Kontext des zukünftigen Stromsystems und seinen Flexibilitätsanforderungen, einschließlich Systemeffekten durch das IER der Universität Stuttgart.

Die hochwertige energetische Verwertung von Biomasse, insbesondere von biogenen Reststoffen für die effiziente Erzeugung von Bioenergie nimmt eine wichtige Rolle zum Erreichen der europäischen und nationalen energie- und klimapolitischen Zielsetzungen ein. In weniger als zehn Jahren soll der Anteil der erneuerbaren Energien bei der Bereitstellung von Strom im Bereich von 40 bis 45 % liegen und bis im Jahre 2035 weiter auf 55 bis 60 % ausgebaut werden. Bei einer angestrebten Energieversorgung mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien spielt die Integration der fluktuierenden Stromerzeugung aus Windenergie und Photovoltaik eine wichtige Rolle. Eine zielgerichtete bedarfsorientierte energetische Verwertung biogener Reststoffe kann, neben einem nachhaltigen Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien und einer erhöhten Ressourceneffizienz, einen wichtigen Beitrag zur Systemintegration erneuerbarer Energien und zum Ausgleich fluktuierender Energieerzeugung leisten. Durch den flexiblen und anpassbaren Betrieb von biogasbetriebenen BHKW kann die Stromerzeugung dann erfolgen, wenn andere erneuerbare Energieträger nicht zur Verfügung stehen. Die Stromerzeugung erfolgt dezentral in vorhandenen Anlagen, wodurch die Stromversorgung gestützt und der Netzbetrieb sicherer wird. Hohe Investitionskosten, lange Genehmigungsverfahren und Wiederstand in der Bevölkerung stellen unter anderem wesentliche Herausforderungen für einen zügigen Ausbau von Bioabfallvergärungsanlagen und damit die notwendige Bereitstellung von Biogaserzeugungskapazitäten aus Bioabfällen und biogenen Reststoffen dar. Des Weiteren können bestehende Kompostierungsanlagen nicht immer mit Vergärungsstufen im Rahmen einer Kaskadennutzung erweitert werden, da Faktoren wie Anlagengröße und Bioabfallqualität eine entscheidende Rolle spielen. Vor diesem Hintergrund steigt der Bedarf an alternativen Verwertungspfaden für Bioabfälle zur Energieerzeugung. Gleichzeitig gibt es in Deutschland über 1 200 Kläranlagen (KA), die derzeit Faulgas erzeugen (Blesl und Ohl, 2010) und deren Eigenenergiebedarf aber nur zu ca. 50 % decken. Aufgrund der spezifischen Energiedichte und der beschränkten Entwässerbarkeit von Schlämmen aus der Abwasserreinigung ist es nicht möglich die maximale technische Raumbelastung bei Schlammfaulungsanlagen zu realisieren (Abwassertechnische Vereinigung 1996). Somit ist eine Co-Fermentation von Klärschlamm mit Bioabfall eine sinnvolle, effiziente und kostengünstige Alternative. Diese Art der Co-Fermentation wird in Deutschland aber nur im Einzelfall praktiziert, da Kläranlagenfaultürme dafür ggf. zusätzlich nach Hygienerecht, Immissionsschutzrecht und nach Abfallrecht genehmigt werden müssten und zudem Probleme durch Stör- und Fremdstoffeintrag über den heterogenen Bioabfall entstehen (Milkowski 2009). Eine Möglichkeit den rechtlichen Rahmenbedingungen gerecht zu werden und dabei dennoch den Großteil des Energiepotenzials von Bioabfall auszuschöpfen ist die Nutzung des beim Abpressen zur Vorkonditionierung von Bioabfall zur Kompostierung anfallenden flüssigen Presswassers (PW). Dabei handelt es sich um Prozessabwasser, welches der Abwasserreinigung zuzuführen ist. Aufgrund des hohen Anteils gelöster, leicht abbaubarer organischer Substanz und der daraus resultierenden guten Zugänglichkeit der Nährstoffe für die Mikroorganismen ist zu erwarten, dass das PW sehr gut geeignet ist, um als Co-Substrat im Faulturm von KA zur bedarfsorientierten Biogasproduktion eingesetzt zu werden. Die produzierte Energie kann entweder an den variierenden Strombedarf der KA angepasst oder zur flexiblen Nutzung ins Netz eingespeist werden. Hierdurch kann wiederum ein Zubau von Biogasspeichern eingespart werden, welcher für die angestrebte flexible Betriebsweise des BHKW notwendig wäre.

Ihr Ansprechpartner

Ludger Eltrop
Dr.

Ludger Eltrop

Abteilungsleiter

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