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Kläranlage

Zielsetzung

Ziel ist die technische und wirtschaftliche Prüfung von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und der Nutzung erneuerbarer Energien / KWK auf kommunalen Kläranlagen.

Methodik und Ergebnisse

Maßnahmen zur Reduktion des Energieeinsatzes auf kommunalen Kläranlagen sollen erarbeitet und geprüft werden. Zudem soll der mögliche Einsatz von erneuerbaren Energien / KWK betrachtet werden. Die identifizierten Maßnahmen sind energetisch und wirtschaftlich zu bewerten und eine Handlungsempfehlung für die Umsetzung auszuarbeiten. Hierbei müssen auch die aktuelle Förderlandschaft sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen und Möglichkeiten im Strommarkt 2.0 (z. B. Regelenergievermarktung) berücksichtigt werden.

Bestandsaufnahme und Dokumentation des energetischen Ist-Zustandes

Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz

Die Berechnung hat nach der Methodik des DWA Regelwerks DWA-A-216 zu erfolgen.

Energiecheck

Der Energiecheck liefert eine erste Einschätzung einer Abwasseranlage hinsichtlich Energieverbrauch und Energieerzeugung. Hierfür sind Kennwerte zu ermitteln, die mit Durchschnittswerten vergleichbarer Anlagen verglichen werden. Daraus lässt sich der Bedarf und die Potenziale für eine nähere energetischen Betrachtung ableiten.

Energieanalyse

Ziel ist die Entwicklung einer langfristig gültigen Prioritätenliste zur nachhaltigen und wirtschaftlichen Senkung des Energieverbrauchs des Klärwerks. Die Energieanalyse beinhaltet eine Vor-Ort-Begehung mit den relevanten Akteuren. Hierbei werden zunächst die Energieverbraucher auf der Kläranlage erfasst (z. B. Pumpen, Gebläse, Beleuchtung) und Optimierungsmaßnahmen sowohl technisch als auch wirtschaftlich ausgearbeitet. Anschließend können diese Maßnahmen bewertet und priorisiert werden.

Prüfung zum Einsatz alternativer Energieversorgungsvarianten

Die Energieerzeugung zur Stromeigennutzung auf Kläranlagen mit Photovoltaik, Wasserkraft oder Windkraft ist häufig wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll einsetzbar.

Zudem kann der Betrieb von Klärgas-Blockheizkraftwerken (BHKW) auf Basis einer Klärschlammfaulung eine sinnvolle Energieversorgungsvariante darstellen. Die Praxis zeigt, dass eine Klärschlammfaulung auf Anlagen ab ca. 15.000 Einwohnergleichwerten (EW) häufig wirtschaftlich betrieben werden kann. Jedoch ist immer eine Einzelfallprüfung der zu betrachtenden Kläranlage notwendig.

Technische Dimensionierung

Basis der technischen Dimensionierung von Energieversorgungsvarianten ist der künftige Energiebedarf auf der Kläranlage nach Umsetzung von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz

Anhand des künftigen Energiebedarfs ist im nächsten Schritt die geordnete Jahresdauerlinie des thermischen und elektrischen Energiebedarfs auszuarbeiten.

Anhand der geordneten Jahresdauerlinien erfolgt die technische Dimensionierung der Energieversorgungsvarianten inkl. Darstellung der jeweiligen Energieumsätze (Endenergiebedarf, Stromerzeugung bei KWK).

Die Zusammenstellung der zu untersuchenden Varianten für die Energieversorgung erfolgt in Abstimmung mit den Akteuren vor Ort (die gesetzlichen Rahmenbedingungen sind zu beachten).

Beispiele:

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Für die ausgearbeiteten Varianten zur Energieversorgung muss eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung in Anlehnung an die VDI 2067 (Vollkostenrechnung) durchgeführt werden. Die Vollkostenrechnung ist für alle Energieversorgungsvarianten unter den gleichen Rahmenbedingungen durchzuführen (Brennstoffpreise, Zinssatz, Netto- oder Bruttoberechnung) . Die Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sind zu begründen und dokumentieren.

Die Vollkostenrechnung der VDI 2067 enthält die nachfolgenden Bestandteile

Die Berechnung der Kapitalgebundenen Kosten erfolgt nach der Annuitätenmethode. Das Verfahren ermöglicht es, die einmaligen Investitionskosten mit einem definierten Zinssatz als jährliche Kosten auf einen zu definierenden Betrachtungszeitraum umzulegen. Die Investitionskosten müssen dabei sämtliche mit einer Energieversorgungsvariante verbundenen Investitionen beinhalten (z.B. Wärmeerzeuger, Hochbaumaßnahmen, Baunebenkosten, Installationskosten, Planungskosten) und produktneutral anhand von Marktdurchschnittspreisen ermittelt werden

Die Bedarfsgebundenen Kosten beinhalten sämtliche Kosten, die für die Energiebereitstellung der jeweiligen Energieversorgungsvariante notwendig sind. Hierzu zählen die Brennstoffkosten, Kosten für Hilfsstrom der Aggregate, Pumpstrom, etc.

Zu den Betriebsgebundenen Kosten zählen die Kosten für Instandhaltung und Bedienung der Anlagen. Unter Instandhaltung fallen dabei die Kosten für Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Schwachstellenbeseitigung

Unter die Sonstigen Kosten fallen Kosten für Versicherungen, allgemeine Abgaben, Steuern, anteilige Verwaltungskosten etc.

Bei gleichzeitiger Wärme- und Strombereitstellung einer Energieversorgungsvariante (KWK-Lösungen) erfolgt eine Berechnung der jährlichen Stromeinnahmen, die gemäß dem Erneuer-bare-Energien-Gesetz oder Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz zu bestimmen sind

 

Als Ergebnis der Vollkostenrechnung stehen die Jahresgesamtkosten, die mit der jeweiligen Energieversorgungsvariante verbunden sind. Diese Jahresgesamtkosten können nun spezifisch auf eine Kilowattstunde Nutzwärme bezogen werden und bilden somit die spezifischen Wärmegestehungskosten einer Energieversorgungsvariante. Diese spezifischen Wärmegestehungskosten ermöglichen den Vergleich der verschiedenen Versorgungslösungen untereinander.

Im Zuge einer gesonderten Betrachtung erfolgt anschließend die Kalkulation der Vollkostenwärmepreise unter Berücksichtigung aktuell möglicher Investitionsfördermittel. Für die Bestimmung der möglichen Investitionsfördermittel ist die Förderdatenbank der Bundesrepublik Deutschland zu prüfen. Die berücksichtigten Förderprogramme sowie die Höhe der resultierenden Förderungen der einzelnen Energieversorgungsvarianten sind zu dokumentieren.

Des Weiteren ist im Zuge einer nachgeschalteten Sensitivitätsanalyse der Einfluss variierender Rahmenbedingungen auf den Wärmepreis einer Lösung zu untersuchen (z.B. variierende Brennstoffpreise, variierende Investitionskosten, variierende Stromeinnahmen).

Handlungsempfehlung

Als Ergebnis der Berechnung ist eine neutrale Handlungsempfehlung abzugeben. Darauf basierend kann eine Entscheidung für oder gegen die Umsetzung von Maßnahmen auf der Kläranlage in den entsprechenden Gremien diskutiert werden.

Datengrundlage / Werkzeuge

Abzugebende Unterlagen