Energienutzungsplan zur energetischen Optimierung der Kläranlage und zur Wärmeversorgung der Stadt Neustadt mit Gebietsumgriff

Zusammenfassung der Untersuchung

Der Teil-Energienutzungsplan für die Kläranlage Neustadt an der Donau folgt dem Prinzip des „Energetischen Dreisprungs“: Energieeinsparung, Energieeffizienz und Nutzung Erneuerbarer Energie. Zunächst wurde eine umfassende Bewertung der energetischen Ist-Situation erstellt. Darauf aufbauend wurden potenzielle Verbesserungsvorschläge ausgearbeitet, welche nach ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet wurden. Durch Erreichen be-stimmter Effizienzparameter können mit Hilfe der vorliegenden Studie Fördermittel aus der Kommunalrichtline in Anspruch genommen werden. Das Ziel ist ein spezifischer Energiebedarf von höchstens 23 kWh/(EWCSB*a) und ein Autarkiegrad aus erneuerbaren Energien von 70 %.
Im Energiecheck ergab sich für das Jahr 2019 ein Gesamtenergiebedarf von 468.564 kWh sowie ein spezifischer Energiebedarf von 23,1 kWh/(EWCSB*a). Verglichen zu anderen Kläranlagen ähnlicher Größe und Reinigungsart können etwa 10 % der vergleichbaren Kläranlagen einen besseren spezifischen Gesamtstromverbrauch vorweisen als die Kläranlage Neustadt an der Donau. Einen großen Einfluss auf diesen spezifischen Verbrauchswert hat die Zulaufbelastung der Kläranlage. Bezogen auf die Ausbaugröße der Kläranlage ist die Zulaufbelastung der Kläranlage sehr hoch. Um dieser Überbelastung zu entgegnen ist in den kommenden Jahren eine Kläranlagenerweiterung geplant. Ein Unsicherheitsfaktor für die aktuelle Bewer-tung ist die Messung der CSB-Fracht. Diese wird derzeit nicht im Zulauf, sondern nach der Vorklärung gemessen. Daraus wird die tatsächliche Zulaufbelastung bestimmt. Das IfE empfiehlt künftig einen jährlichen Energiecheck der Kläranlage durchzuführen, um Entwicklungen des Energiebedarfes zu erkennen. Dabei sollte der spezifische Kennwert auf Basis der tatsächlichen CSB-Belastung bestimmt werden. Hierfür sollte eine CSB-Messung im Zulaufbe-reich installiert werden.
In der anschließenden Gegenüberstellung der Ist- und Idealwerte ergab sich für das Sand-fanggebläse, die Rücklaufschlammpumpe sowie die Schlammeindickung ein energetisches Einsparpotential von rund 38.000 kWh/a. Da in den kommenden Jahren ohnehin ein Umbau der Kläranlage vorgesehen ist, war seitens des Kläranlagenbetreibers keine detailliertere Betrachtung dieser Potentiale gewünscht. Darüber hinaus wurde eine Einschätzung über das Einsparpotential bei einer Erneuerung der bestehenden Gebläse getroffen. Diese entspricht rund 58.000 kWh/a. Durch die Einsparung aus der Erneuerung der bestehenden Gebläse ergibt sich ein künftiger spezifischer Stromverbrauch von 20,3 kWh/(EWCSB*a). Dadurch kann der Zielwert der Kommunalrichtlinie unterschritten werden.

Als Möglichkeiten zur Stromerzeugung auf der Kläranlage ergab sich zum einen die Errichtung einer Photovoltaikanlage sowie die Umstellung zur Klärschlammfaulung mit anschließender Klärgasverstromung.
Die Errichtung der Photovoltaikanlage wurden in drei Varianten geprüft. Zum einen die Belegung der aktuell bestehenden Gebäude. Zum anderen wurde die Errichtung einer PV-Anlage auf einem weiteren Gebäude betrachtet, das künftig zur Klärschlammentwässerung errichtet wird. Da sich auch für die Installation der beiden Anlagen noch sehr gute Eigenstromnutzungsquoten ergeben, wurde die Möglichkeit einer weiteren PV-Anlage auf den derzeit bestehenden Schlammstapeln geprüft. Für alle vorgestellten Varianten ist die Installation der PV-Anlage wirtschaftlich sinnvoll, wobei sich für die größte Anlage die höchsten CO2-Einsparungen ergeben.
Zur Umstellung zur Klärschlammfaulung wurde eine Wirtschaftlichkeitsmatrix erarbeitet, die die jährlichen Einnahmen auf Basis der Investitionskosten sowie des Strompreises zeigt. Diese wurde für drei verschiedene Varianten bei unterschiedlicher Belastung der Kläranlage darge-stellt. Es wurde festgestellt, dass die Umstellung zur Klärschlammfaulung bereits bei aktueller Belastung und den angenommenen Investitionskosten wirtschaftlich ist. Die Detailbetrachtungen zur Auslegung der Klärgas-BHKW zeigen, dass durch eine optimierte BHKW-Auslegung weitere wirtschaftliche Optimierungen möglich sind. Durch die vorgeschlagenen Möglichkeiten zur Stromerzeugung kann insgesamt mit bis zu rund 900.000 kWh/a deutlich mehr Strom erzeugt werden, als auf der Kläranlage verbraucht wird. Somit kann ebenfalls das Ziel der Eigenstromdeckung aus der Kommunalrichtlinie erfüllt werden.
Große Potentiale liegen zudem in der Abstimmung der verschiedenen Stromerzeugungsmöglichkeiten mit dem Stromverbrauch. Dadurch lässt sich zum einen die Eigenstromnutzungsquote weiter steigern, zum anderen können Lastspitzen gekappt werden. Die größten wirtschaftlichen Potentiale liegen dabei in der Nutzung von Hochlastzeitfenstern.
Fördermöglichkeiten der vorgeschlagenen Verbesserungsmaßnahmen an Pumpen, Gebläse und Belüfter, Regelungs- und Messtechnik der Belebung sowie der Umstellung auf Klärschlammfaulung können über die Kommunalrichtlinie zu folgenden Konditionen in Anspruch genommen werden (gültig von 01.08.2020 - 31.12.2021)
• Erneuerung der Belüftung 40 %
• Erneuerung von Pumpen und Motoren 40 %
• Umstellung auf Klärschlammfaulung 40 %

Download des Abschlussberichts Energienutzungsplan (PDF) (PDF-Dokument, 2,67 MB, 02.12.2021)