Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen
Fleißiges Faulgas im Klärwerk

Mit Biogas erzeugen Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen elektrischen Strom und Wärme. Kläranlagen nutzen diese Technik, um ihren Bedarf zu decken. Mit Hilfe einer ausgeklügelten Technik lassen sich sogar Überschüsse erwirtschaften. Doch zuvor musste einiges an Pionierarbeit geleistet werden.

DÜSSELDORF. Immer mehr Kläranlagen erzeugen die Energie für ihren Betrieb selbst. Sie nutzen die anfallenden Faulgase in einem Blockheizkraftwerk, das daraus elektrischen Strom und Wärme erzeugt. Das funktioniert so gut, dass in bestimmten Fällen vollständig auf den Bezug von Strom verzichtet werden kann. Einsparungen, die sich lohnen: „Kläranlagen sind mit einem mittleren spezifischen Verbrauch von 35 Kilowattstunden pro Einwohner die größten kommunalen Energieverbraucher“, sagt Max Dohmann, Professor für Wasser und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen.

Mit Hilfe einer ausgeklügelten Technik lassen sich sogar Überschüsse erwirtschaften, so dass Strom aus regenerativ erzeugter Energie ins öffentliche Netz abgegeben werden kann. „Ein Beispiel ist das Klärwerk Grevesmühlen in Mecklenburg-Vorpommern. Dort werden seit einigen Jahren Schlämme aus Fettfängen zur Cofermentation zugeführt“, erläutert Dohmann. Die fetthaltigen Abfälle regen Mikroorganismen zu verstärkter Aktivität an und steigern so die Ausbeute an Faulgasen, die dann in einem Blockheizkraftwerk verstromt werden. „In den letzten Jahren entstand so ein Stromüberschuss, der ins öffentliche Netz eingespeist werden konnte“, berichtet der Experte.

Bis das Verfahren praxistauglich war, musste einiges an Pionierarbeit geleistet werden. Erst in Versuchen, dann bei laufendem Betrieb hat der kommunale Betreiber der Kläranlage gemeinsam mit der FH Wismar erprobt, wie sich mit Hilfe fetthaltiger Schlämme die Faulgasmenge steigern lässt. Bedingung war, dass die zu entsorgende Trockenrückstandsmenge nicht wesentlich zunehmen durfte. Schließlich fand sich ein Optimum für den Prozess. Dabei darf die Zugabe 30 Prozent der Trockenrückstandsmenge nicht übersteigen.

Entscheidend ist, was hinten rauskommt: „Das Ergebnis ist ein bilanziell energieautarker Klärwerksbetrieb, bei dem die Einnahmen aus dem Verkauf der einspeisten elektrischen Energie die Kosten für deren Bezug übersteigen“, berichtet Wilfried Fischer vom Zweckverband Grevesmühlen.

Mit dem mikrobiell erzeugten Gas lässt sich aber noch mehr anfangen: „Zu einer zukunftsträchtigen Energienutzung dürfte sich die Wasserstofftechnik entwickeln“, erwartet Dohmann. „Inzwischen liegen Erfahrungen mit der Nutzung von Faulgas in Brennstoffzellen vor.“ Dabei wird nach einer Veredelung des Faulgases zu einer Art Erdgas in einer Brennstoffzelle Wasserstoff als speicherbarer und vielfältig nutzbarer Energieträger produziert.

Auf diese noch junge Technologie setzt bereits das Abwasserwerk Ahlen. Die westfälische Stadt nutzt für die Energieerzeugung aus Faulgas ein so genanntes Hotmodul. Das Brennstoffzellenkraftwerk ist seit Sommer 2005 im Einsatz und liefert bis zu 225 Kilowatt Strom und 180 Kilowatt Wärme für den Eigenbedarf des städtischen Abwasserwerks. Für den Einsatz sei die Technologie ideal geeignet, so Michael Fübi, Sprecher der Geschäftsführung beim Unternehmen RWE Fuel Cells, das die Brennstoffzelle geliefert hat und das Projekt technisch betreut. Im Unterschied zu anderen Typen von Brennstoffzellen stelle der im Faulgas enthaltene hohe CO2-Anteil für die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle kein Problem dar. „Die Anlagen laufen sowohl mit Erdgas als auch mit anderen wasserstoffreichen Gasen wie Deponie- oder Biogas“, erläutert Fübi.

Einige Modifikationen waren aber für den Faulgaseinsatz nötig. Schwierigkeiten können vor allem Schwefelverbindungen verursachen; sie müssen aus dem Gasgemisch abgetrennt werden. Zudem ist der Methananteil geringer ist als bei Erdgas. Deshalb wurde der Gasdurchsatz in der Anlage erhöht. Pro Stunde durchlaufen das Hotmodul rund 70 Kubikmeter Faulgas. Die dabei erzeugte elektrische Energie kann das Abwasserwerk zu einem großen Teil versorgen. Auch die Abwärme des Brennstoffzellenkraftwerks wird genutzt. In der Übergangszeit wird damit die Temperatur im Faulturm stabilisiert. Außerdem werden zeitweise die Dienstgebäude beheizt. Bernd Döding, Leiter des Abwasserwerks Ahlen, gibt sich zufrieden: „Mit dem Hotmodul können wir das anfallende Klärgas optimal verwerten.“

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