Die Gebläsetechnik nimmt in Kläranlagen eine funktionale Schlüsselrolle ein, da sie einen Großteil der Betriebskosten verursacht. Deshalb lohnt sich gerade hier der Einsatz energieeffizienter Technik. Die Kläranlage in Wertach setzt auf energetisch optimierte Gebläse aus der Reihe Delta Blower von Aerzen. Der Abwasserbetrieb hat zudem in eine Wärmerückgewinnungsanlage investiert, um die bei der Luftverdichtung entstehende Wärme effektiv nutzen zu können. Diese Kombination entwickelt sich aktuell zu einem vielversprechenden grünen Trend in der Abwasserbranche.
Wenn schon Geld in die Hand nehmen, dann richtig: Als in der Kläranlage Wertach die Erneuerung der 23 Jahre alten Ölheizung für das Betriebsgebäude ins Haus stand, ging es in der Gemeinde zunächst darum, vordergründig Ersatz zu schaffen. Parallel zu diesem Entscheidungsprozess wuchs jedoch die Idee, die Wärme der drei Drehkolbengebläse für die Raumheizung und das Warmwasser zu nutzen. „Das Bewusstsein entwickelte sich kontinuierlich“, blickt Klärwerksleiter Harald Gerbeth zurück. Die durch die Verdichtung der Luft physikalisch bedingte Abwärme fiel besonders in den warmen Sommermonaten als ungenutztes Potenzial auf und setzte sich in den Köpfen fest. Wichtig ist es in diesem Zusammenhang zu wissen, dass Wertach zu den 15 prämierten Gemeinden in Bayern zählt, die als Pilotkommunen innerhalb des europäischen Projekts SEAP besonders erfolgreich unterwegs sind in ihrem Engagement gegen den Klimawandel.
Wärme aus der Prozessluft nutzen
Die Umrüstung der Kläranlage ist eine Maßnahme, die während der dreijährigen SEAP-Projektphase (Sustainable Energy Action Plan) umgesetzt wurde. Das Ziel dabei: Mit einem Plattenwärmetauscher der Gebläseluft die Wärme entziehen, um damit das Kesselwasser der Heizung zu speisen. Abwärme nutzen, statt primäre Energieträger weiterhin in einem Ölbrenner zu verheizen, war die Devise.
Bei diesem Systemaufbau strömt die Luft von den Aerzen-Drehkolbengebläsen mit 68 °C in den Luft-Wasser-Plattenwärmetauscher und verlässt diesen wieder in Richtung Belebungsbecken mit unter 30 °C. „Wir ziehen damit ein Delta von rund 40 °C heraus“, unterstreicht Harald Gerbeth. Das System arbeitet effektiv und einfach: Ist der Wärmebedarf der Betriebsgebäude im Sommer naturgemäß gering, lässt sich mit einem Handgriff eine mechanische Klappe in der Rohrleitung so stellen, dass die Luft aus den Gebläsen ohne Umweg in die Becken geleitet wird. In der kalten Jahreszeit kann der Volumenstrom dann komplett oder auch bedarfsgerecht anteilig über den Wärmetauscher geführt werden – bevor die Luft im Becken ankommt. Damit die Wärmerückgewinnung nicht zu Lasten der Betriebskosten der Gebläse geht, da der Leistungsbedarf durch den steigenden Widerstand im Kanal steigt, sind im Plattenwärmetauscher strömungsoptimierte Profile eingebaut. Die Druckverluste betragen nur etwa 0,05 bar bei einem ∆p von etwa 0,5 bar. „Die Aufgabe der Delta Blower besteht ja darin, Luft zur Belebung der Becken zu liefern und nicht Wärme zu erzeugen“, macht Gerbeth klar. Der Abwassermeister leitet die Kläranlage der Gemeinde Wertach als selbstständiger Unternehmer.
Kaskadierter Aufbau
Die Kläranlage im Allgäu zählt insgesamt drei Delta Blower (GM 4 S, Vmin 46 m³/h, Vmax 342 m³/h) mit einer Anschlussleistung von jeweils 7,5 kW. Zusammengefasst zu einer kaskadierten Gruppe, decken zwei Delta Blower mit fester Drehzahl die immer vorhandene Grundlast. Das dritte Drehkolbengebläse arbeitet mit variabler Drehzahl, um den Volumenstrom energieeffizient an den gerade herrschenden Bedarf anzupassen.
Das Reagieren auf Lastwechsel gehört in Wertach zum Alltag, da die Gemeinde vor den Toren des Oberjochs am Rand der Allgäuer Alpen liegt und entsprechend touristisch ausgerichtet ist. Je mehr Gäste der Ort zählt, desto mehr muss die Kläranlage leisten und desto höher ist der Bedarf der Mikroorganismen in den Belebungsbecken an frischer Luft. Dieses Detail sorgt also dafür, dass es die Kläranlagenmitarbeiter dann besonders warm haben, wenn Wertach in der Hauptsaison viele Wintersportler oder Wandergäste zählt. Vor diesem Hintergrund wurde bei der Umrüstung der Heizung auf Wärmetauschertechnik ein kleiner elektrischer Heizkessel als Reserve eingebaut – falls es außerhalb der Touristensaison kalt ist.
Einfache wie effektive Technik
Die in Wertach installierte Technik gestaltet sich insgesamt nahezu wartungsfrei, da der Aufbau mit nur zwei Pumpen, einer kleinen Steuerung, einem Pufferspeicher mit Fühlern sowie dem selbstreinigenden Plattenwärmetauscher sowohl effektiv wie einfach konzipiert ist. Auch die Anbindung der in einem kleinen Gebäude direkt an den biologischen Becken installierten Drehkolbengebläse samt Wärmetauscher verlief einfach. Damit die zurückgewonnene Wärme den Weg in das Betriebsgebäude findet, hat die Gemeinde lediglich einen 50 m langen Rohrgraben ausgehoben und darin eine isolierte Leitung samt Steuerkabel versenkt.
Die Verbindung zum erhalten gebliebenen Heizkörpernetz erfolgt über einen gebrauchten Pufferspeicher, den die Gemeinde kostenneutral erhielt, da dieser in der Grundschule Wertach nicht mehr benötigt wurde. Insgesamt betrachtet, beliefen sich die Kosten für diese Umbauarbeiten auf rund 13 400 Euro. Dahinter stehen jährliche Einsparungen beim Heizöl von durchschnittlich 1850 l im Jahr – was rund 1000 Euro und fünf Tonnen CO2 entspricht.
Ausblick
Das Beispiel Wertach zeigt, wie sich mit heute verfügbarer Technik die Energieeffizienz auf einfache Weise und mit kurzen ROI-Zeiten in der Abwassertechnik steigern lässt. Harald Gerbeth sieht das größte Potenzial in der Kopplung von Drehkolbengebläse und Plattenwärmetauscher vor allem für kleinere Abwasserbetriebe. Diese verfügen in der Regel über keinen Faulturm und können deshalb auch kein Biogas zur Eigenversorgung nutzen. Damit gewinnt die Wärmerückgewinnung aus der Prozesstechnik heraus einen größeren Stellenwert. Herstellerseitig begleitet Aerzen diesen Trend mit Engineeringsupport, damit Drehkolbengebläse und Wärmerückgewinnung perfekt aufeinander abgestimmt werden. Mittelfristig ist zudem erkennbar, dass in der Gebläsetechnik die Wärmerückgewinnung einen noch stärkeren Einfluss auf die Gestaltung von Gesamtlösungen haben wird. „Als wir vor der Entscheidung standen zu investieren, haben wir uns schon gefragt, wer solche Technik anbietet“, blickt Gerbeth zurück. „Es gab den Wunsch, die Beckenbelüftung mit einer schlüssigen Wärmerückgewinnung zu kombinieren. Wenn wir schon elektrische Energie in die Gebläse stecken, dann wollen wir sie auch möglichst effektiv nutzen.“
Die Luft strömt von den Aerzen-Drehkolbengebläsen mit 68 °C in den Luft-Wasser-Plattenwärmetauscher und verlässt diesen wieder in Richtung Belebungsbecken mit unter 30 °C
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