Energiebedarf um mehr als die Hälfte gesenkt

Bessere Reini­gungsleis­tung, höhere Reini­gungska­paz­ität, verbesserte Energieef­fizienz, reduzierte Kosten: Das ist das Ergeb­nis der Mod­ernisierungs­maß­nah­men auf der Kläran­lage Bram­sche im Osnabrück­er Land. Durch den Umstieg von Ober­flächen­ro­toren auf am Boden ange­brachte Plat­ten­belüfter sowie eine Kom­bi­na­tion aus AERZEN Hybrid- und Tur­bo­ge­bläse inklu­sive der intel­li­gen­ten Ver­bund­s­teuerung AERs­mart wurde die Belüf­tung in den Bele­bungs­beck­en auf eine neue Stufe gehoben. Sum­ma sum­marum kon­nte der Energiebe­darf um 57 Prozent gesenkt werden.

50 Prozent kom­mu­nal, 50 Prozent Indus­trie: So beschreibt Betrieb­sleit­er Frank Möller die Zusam­menset­zung des Abwassers sein­er 1962 gebaut­en Kläran­lage. Die Abwasser­reini­gung in Bram­sche ist auf 60.000 Ein­wohn­er­gle­ich­w­erte mit ein­er aktuellen Aus­las­tung von 54.000 EWG aus­gelegt. Nach zwei Erweiterun­gen in den Jahren 1972 und 1988 standen in den ver­gan­genen drei Jahren grundle­gende Mod­ernisierun­gen auf dem To-Do-Zettel. Das Investi­tionsvol­u­men betrug rund eine Mil­lion Euro, die Maß­nah­men wur­den zu knapp 50 Prozent öffentlich gefördert. Ein Aus­lös­er für das ehrgeizige Mod­ernisierung­spro­jekt war unter anderem die Pro­duk­tion­ser­weiterung eines großen Lebens­mit­tel­be­triebs in Bramsche.

Im Mit­telpunkt stand die neue Belüf­tung­stech­nik für die zwei Bele­bungs­beck­en. Sie haben eine Kapaz­ität von jew­eils 4.300 Kubik­me­ter. Statt den Luft­sauer­stoff wie bish­er mit Ober­flächen­ro­toren einzubrin­gen, waren fein­blasige Belüfter am Boden der fünf Meter tiefen Beck­en geplant. Diese Maß­nahme ver­fol­gt vor allem die bei­den Ziele, die Reini­gungsleis­tung sowie die Energieef­fizienz zu verbessern. Für den notwendi­gen Sauer­stof­fein­trag pro Beck­en sorgt jet­zt ein Ver­bund aus Tur­bo­ge­bläse und Drehkol­ben­verdichter von AERZEN. Die bei­den Aggre­gate übernehmen im Ges­pann die bedarf­s­gerechte Ver­sorgung der Bele­bung – wirkungs­gradop­ti­miert und damit mit max­i­maler Energieeffizienz.

Hybrid- und Tur­bo­ge­bläse arbeit­en als Team

Die Kom­bi­na­tion aus Aerzen Tur­bo und Delta Hybrid schafft die Basis, um den kom­plet­ten Betrieb­s­bere­ich der Kläran­lage entsprechend des Last­gangs mit max­i­malem Wirkungs­grad abzudeck­en. Der Tur­bo vom Typ AT150 0.8 dient dabei als Grund­last­mas­chine und deckt ener­getisch effizient etwa 60 bis 70 Prozent der kom­plet­ten Betrieb­szeit ab. In Schwach­last­phasen geht der Tur­bo vom Netz und übergibt die Sauer­stof­fver­sorgung der Bele­bung an den Drehkol­ben­verdichter vom AERZEN-Typ Delta Hybrid D52 S. In der Hochlast­phase mit entsprechend üppi­gen CSB-Werten sind wiederum bei­de Aggre­gate aktiv.

Intel­li­gente Ver­bund­s­teuerung AERsmart

Die heutige Lösung mit einem Ver­bund aus Hybrid- und Tur­bo­ge­bläse geht deut­lich intel­li­gen­ter – und damit effizien­ter – mit der elek­trischen Energie um. Diese Architek­tur bringt in der Kläran­lage Bram­sche eine Energieeinsparung von mehr als 57 Prozent im Ver­gle­ich zur bish­eri­gen Belüf­tung der bei­den fünf Meter tiefen Bele­bungs­beck­en mit Ober­flächen­ro­toren. Markus Lei­di­ger, Leit­er des Branchen­man­age­ments Abwass­er bei AERZEN, sieht den Erfolg des Pro­jek­ts Bram­sche nicht nur auf Hard­ware-Ebene. „Die 57 Prozent Energieeinsparun­gen haben alle Pro­jek­t­beteiligten gemein­sam geholt. So eine Zahl kommt nicht ein­fach so von allein. Da braucht es die gute Zusam­me­nar­beit aller.“ Gefragt ist zudem eine Steuerungsin­tel­li­genz, die den Ver­bund vol­lau­toma­tisch regelt. AERs­mart koor­diniert in Bram­sche die bei­den Gebläse­typen lastop­ti­miert nach dem opti­malen Wirkungs­grad. Wie bere­its kurz geschildert, bedi­ent in Bram­sche der Aerzen Tur­bo die Grund­last an Sauer­stoff – was in der über­wiegen­den Zeit der Nitri­fika­tion der Fall ist. In Schwach­last­phasen greift AERs­mart ein, nimmt den Tur­bo vom Netz und schal­tet in diesem Betrieb­spunkt auf den effizien­teren Delta Hybrid vom Typ D52 S. Bei­de Aggre­gate machen sich gemein­sam stark, wenn die Abwasser­w­erte auf­grund ein­er Hochlast max­i­malen Sauer­stoff notwendig machen.

Effiziente Sauer­stof­fver­sorgung

Damit die aus den Belüfter­plat­ten am Boden der Bele­bungs­beck­en fein­perlig auf­steigende Luft aus­re­ichend Sauer­stoff ein­trägt, ste­ht AERs­mart wiederum in Verbindung mit der Anla­gen­s­teuerung beziehungsweise der Prozessleit­tech­nik der Abwasser­reini­gungsan­lage Bram­sche. Der Betrieb misst zur Steuerung kon­tinuier­lich die Ammo­ni­um- und Nitratwerte. Die Dat­en fließen in einen Optec-Biolo­giere­gler, der alle miteinan­der verknüpften Abbau­vorgänge berück­sichtigt. Ein Ergeb­nis der ganzheitlichen Betra­ch­tung ist der notwendi­ge Sauer­stoff­be­darf, den die AERs­mart wiederum in einen Vol­u­men­strom umrech­net und dabei auch entsprechend der Wirkungs­grad­kennlie­nien fes­tlegt, welch­es Aggre­gat den Bedarf ener­getisch am besten abdeckt.

Mit Wärmerück­gewin­nung Energie opti­mal nutzen

Einen weit­eren Effizien­zgewinn erschließt sich der Abwasser­be­trieb durch die Wärmerück­gewin­nung auf der Druck­seite der D52 S Hybrid-Aggre­gate. Etwa 40 kW ther­mis­che Leis­tung lassen sich heute nutzen, um den Heizungsrück­lauf zu erwär­men. „Das reicht für das gesamte Werk­stattge­bäude und entspricht nom­i­nal etwa 80 Prozent unseres Gesamtbe­darfs“, sagt Abwasser­meis­ter Frank Möller. Die Wärmerück­gewin­nung ver­fol­gt das Ziel, die bei der Verdich­tung von Gasen entste­hende ther­mis­che Energie möglichst effek­tiv zu nutzen.

Neues Be- und Entlüf­tungskonzept für das Maschinengebäude

Mit ein­er abges­timmten Be- und Entlüf­tung des Maschi­nenge­bäudes ist in Bram­sche darüber hin­aus ein Sys­tem instal­liert, das für die Gebläse selb­st opti­male Betrieb­s­be­din­gun­gen schafft. Denn steigende Innen­tem­per­a­turen im Maschi­nen­raum wirken sich eben­falls auf die Effizienz – und damit den Stromver­brauch – aus. Eine 15 °C höhere Raumtem­per­atur bedeutet einen Energiev­er­lust von 5 %. Warme Luft hat eine gerin­gere Dichte als käl­tere Luft. Fol­glich kommt weniger Sauer­stoff pro Kubik­me­ter in der Bele­bung an. Das wiederum ver­längert die Ein­schaltzeit­en und kostet eben­falls zusät­zlich Energie.

Reduzierte Kosten dank mod­ern­er Tech­nik und intel­li­gen­ter Prozesse

Die Kläran­lage Bram­sche zeigt, wie sich heute mit ver­füg­bar­er Tech­nik und der passenden Steuerungsin­tel­li­genz die biol­o­gis­chen Abbauprozesse im Abwass­er auf effiziente und vor allem energies­parende Weise mit Sauer­stoff ver­sor­gen lassen. In Summe ist es also gelun­gen, die Reini­gungska­paz­ität mit Hil­fe eines intel­li­gen­teren Prozess­es zu erhöhen und dabei auch noch die Stromkosten zu senken. „Investiert wird in Opti­mierun­gen und nicht in Beton – also die bauliche Erweiterung von Beck­en“, fasst Markus Lei­dinger zusam­men. Die Einsparun­gen sind deut­lich. Der Bedarf an elek­trisch­er Energie sank von knapp 140.000 kWh pro Monat auf jet­zt cir­ca 60.000 kWh. Mon­etär ste­ht dahin­ter ein Betrag von über 195.000 Euro im Jahr bei einem angenomme­nen Kilo­wattstun­den­preis von 21 Cent.

Autor
Sebas­t­ian Meißler, Mar­ket­ing, AERZEN