Projekte
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Neuer Verdichter und neue Regelung Kläranlage Lingen
Verdichter und Belebung (2023)
Kombination Turboverdichter mit Schraubenverdichter
Die Stadtentwässerung Lingen betreibt die Kläranlage Lingen. Die Anlage hat eine Ausbaugröße von 195.000 EW.
Drucklufterzeugung Kläranlage Herdorf
Verdichter für Sandfang (2017) und Belebung (2020/21)
Wärmerückgewinnung aus der Druckluft
Der Abwasserverband Hellertal (AVH) betreibt die Kläranlage Herdorf. Die Anlage hat eine Ausbaugröße von 49.000 Einwohnerwerten, die Ist-Belastung liegt bei ca. 32.000 EW.
Die gesamte technische Ausrüstung stammt überwiegend aus den 1990er Jahren und ist altersbedingt sanierungsbedürftig. Die Planungen für eine Modernisierung sind in den letzten beiden Jahren erfolgt; die Baumaßnahmen sind angelaufen. Für die Drucklufterzeugung wurde entschieden, die Erneuerung aus energetischen und wirtschaftlichen Gründen vorzuziehen.
Zur Belüftung der Belebung waren 4 Drehkolbengebläse Aerzener GM60S mit einer Motorleistung von je 110 kW vorhanden, wobei 1 Gebläse mittels Frequenzumrichter regelbar war. Die notwendige Elektrotechnik war im Niederspannungsraum in insgesamt Feldern aufgebaut. Das raumlufttechnische Konzept war bereits als sog „Rohransaugung“ ausgeführt, wurde aber durch teilweise falsche Klappenstellungen nicht optimal betrieben.
Eine Besonderheit war die um 2000 im Rahmen eines Förderprojektes realisierte Wärmerückgewinnung aus der Druckluft, von der man sich eine Energieeinsparung von bis zu 50 % erhofft hatte. Die Ausführung erfolgte mit Lamellen-Kühlern, die in einem druckfesten Gehäuse installiert waren. Das Gehäuse erwies sich allerdings als anfällig gegen die Druckbeanspruchung. Es wurde aufgrund von Undichtigkeiten vor etwa zehn Jahren stillgelegt. Mit dem heutigen Kenntnisstand über die Rückgewinnung, der ausführlich im Handbuch Energie auf Abwasseranlagen NRW beschrieben ist, muss man diesen Anspruch stark relativieren. Einerseits wird (teurer) Strom eingesetzt und (billige) Wärme zurückgewonnen. Andererseits wird das Potenzial der Rückgewinnung durch eine höhere Effizienz der Verdichter und damit sinkende Verdichtungsendtemperatur weiter geschmälert.
In 2021 wurden drei neue Schraubenverdichter Kaeser EBS 410 L SFC mit einer Motorleistung von jeweils 45 kW installiert. Diese sind als sog. Kompaktaggregate ausgeführt mit integrierter Leistungsversorgung und Steuerung. In der Schaltanlage ist für jedes Gebläse noch ein einfacher NH-Sicherungsabgang als Kabelschutz erforderlich; das Leistungskabel muss nicht abgeschirmt sein. Der Signalaustausch erfolgt über eine Profinet-Verbindung (Buskabel).
Mit Langzeitmessungen über mehrere Wochen ist belegt, dass die alten Gebläse mit einer mittleren Leistung von 86 KW betrieben wurden. Unter gleichen Betriebsbedingungen benötigen die neuen Gebläse zwischen 44 - 57 kW. Das entspricht einer Einsparung von rund 300.000 kWh/a.
Der defekte Wärmetauscher wurde ersetzt durch einen Rohrbündel-Wärmetauscher, der allerdings nur noch auf die Grundlast der Verdichter ausgelegt ist. Aufgrund der deutlich niedrigeren Temperatur soll die Wärme nur zur Vorwärmung von Betriebswasser eingesetzt werden.
Vor dem Umbau: 4 Drehkolbengebläse (re.) und Wärmetauscher mit Lamellen-Kühler (li.)
Nach dem Umbau: 3 Schraubenverdichter (re.) und Rohrbündel-Wärmetauscher (li.)
Alte Schaltanlage (Frequenzumrichter) und Alter Wärmetauscher
Neue Schraubenverdichter und ein Verdichter bei der Wartung
Bei den neuen Verdichtern handelt es sich um Schraubenverdichter Fabr. Kaeser Typ EBS 410 L SFC. Das sind die ersten Aggregate in einer neuen Bauweise, auf die in den nächsten Jahren die gesamte Produktlinie umgestellt wird. Es kommt ein hocheffizienter Reluktanzmotor zum Einsatz, der den Schraubenverdichter direkt ohne Keilriemen antreibt. Installation und Wartung werden ausschließlich von vorne und hinten vorgenommen, sodass die Möglichkeit einer der platzsparenden seitlichen Anreihung gegeben ist.
Sandfang
Bereits 2017/18 wurden die alten Sandfanggebläse erneuert. Zum Einsatz gekommen sind Drehkolbengebläse Fabr. Kaeser Typ BB52C mit einer Motorleistung im Betrieb von etwa 1,2 kW. Die alten Gebläse hatten eine Motorleistung von 3,8 kW. Durch die Erneuerung der Luftverteilung innerhalb des Sandfangs mit T-förmigen gelochten Verteilrohren und darauf abgestimmten Rohrdurchmessern für die Luftleitung konnte die Luftmenge deutlich reduziert werden.
Die Gebläsestation war zuvor in sehr konventioneller Bauweise errichtet mit Betonsockeln für die Aggregate. Anstelle eines Schallschutzes für die Aggregate war der gesamte Raum mit Schallschluckmauerwerk ausgeführt.
Die neuen Gebläse sind mit Schallhaube ausgeführt und einer Rohransaugung. Das Schallschluckmauerwerk und die Betonsockel wurden entfernt. Der Raum wird heute zusätzlich als Lagerraum für die Elektrowerkstatt genutzt.
Gebläsestation Sandfang mit alten Gebläsen
Gebläsestation Sandfang nach „Betonsanierung“ mit neuen Gebläsen
Gebläsestation Sandfang heute als Lagerraum für Elektrowerkstatt
Technische Daten der neuen Verdichter
3x Kaeser EBS 410 L SFC (Belebung)
1x Kaeser WRN 170 glatt (Wärmetauscher Druckluft)
2x Kaeser BB52C (Sandfang)
Ansprechpartner: Herr Kloidt (02744) 93176-10
Abwasserverband Hellertal (AVH)
Hermann-Goetze-Strasse 10
57562 Herdorf
Kläranlage Herzogenrath Steinbusch - BHKW
WVER KA Steinbusch - neue BHKW-Anlage (Dezember 2018)
BHKW-Anlage mit Gasreinigung
Auf der Kläranlage Herzogenrath Steinbusch des Wasserverbandes Eifel-Rur (WVER) wird seit dem Jahreswechsel 2018/19 erstmals ein BHKW mit einer elektrischen Nennleistung von 45 kW zur Strom- und Wärmeproduktion aus dem Faulgas eingesetzt. Bei der bisherigen Nutzung mit Heizkesseln musste ein jährlicher Überschuss von 24.000 m³/a (20% der Gesamtmenge) abgefackelt werden.
Gasmotor, G-Zyl.-Reihe, Saugmotor
Vom WVER wurde zeitgleich das gesamte Gassystem saniert (Gasbehälter, Verbindungsleitungen, Gasbehälter im Hauptschluss zur Vergleichmäßigung der Gasqualität, Gaskühlung zur Entfeuchtung, Aktivkohlefilter zur Gasreinigung).
Mit dem neuen BHKW wird ein wesentlicher Fortschritt beim Klimaschutz und bei der Energieversorgung erreicht. Die Wahl eines Saugmotors anstelle eines aufgeladenen Motors wird mit dem robusteren Betriebsverhalten der größeren Laufruhe und der benötigten Wärme begründet. Die vorhandenen Heizölkessel sollen nur noch in Ausnahmefällen laufen.
Den Anstoß für das Projekt gab eine Energieanalyse aus dem Jahr 2012. Durch die bisher umgesetzten Maßnahmen (Erneuerung Verdichter, etc.) wurde der Stromverbrauch von ca. 1,2 Mio. kWh/a um 280.000 kWh auf jetzt 920.000 kWh reduziert. Mit dem BHKW werden derzeit ca. 230.000 kWh/a Strom produziert. Der Stromfremdbezug konnte somit um 510.000 kWh/a verringert werden.
Technische Daten der Verdichter
Fabrikat/Typ: f.u.n.k.e Senergie SBG 45 EL
Gas-Motor: MWM 6.12, G-Zyl.-Reihe
Verbrennungsverfahren: Mager-Saugmotor
Feuerungswärmeleistung: 138 kW
elektrische Leistung: 45 kW
thermische Leistung: 76 kW
Ansprechpartner: Herr Kleinfeld (0241) 91816 - 3602
Wasserverband Eifel-Rur (WVER)
Drucklufterzeugung Kläranlage Köln-Langel
Neue Turboverdichter (2018/19)
Die Kläranlage Köln-Langel ist für eine Belastung von 130.000 EW ausgelegt. Dort werden die Abwässer der nördlichen Stadtteile behandelt. Der gewerbliche Anteil macht etwa 25 % der Belastung aus.
Zur Drucklufterzeugung wurden bisher stets Drehkolbengebläse eingesetzt. Die zuletzt vorhandenen Gebläse stammen aus dem Jahr 2007. Es handelt sich um 5 fabrikats- und typgleiche Gebläse Fabrikat Aerzener, Typ GM 60 S mit einer Fördermenge von jeweils 3.000 Nm³/h und einer Motorleistung von 110 kW. Zur stufenlosen Regulierbarkeit war jedes Aggregat mit einem Frequenzumrichter ausgerüstet.
Gebläsestation vor dem Umbau (4 Drehkolbengebläse)
Die Belebungsbecken sind mit großformatigen Belüftungsplatten der Fa. RMU ausgestattet. Bis etwa 2015 wurde die Belebung als vorgeschaltete Denitrifikation betrieben. Es erfolgte dann eine Umstellung auf eine intermittierende und alternierende Fahrweise. Dadurch ändert sich das Luftbedarfsprofil. Der Luftbedarf ändert sich im Takt der intermittierenden Fahrweise. Durch den alternierenden Betrieb der Becken kann ein Ausgleich erfolgen mit dem Ziel, dass es nach Möglichkeit nicht zu einer Abschaltung der Verdichter kommt.
Mit den bisher eingesetzten Drehkolbengebläsen ließen sich diese Anforderungen nur noch unzureichend erfüllen. Vor allem wurde festgestellt, dass durch Verschleiß und Alterung die Effizienz deutlich nachgelassen hatte und nur noch eine deutlich reduzierte Fördermenge bereitgestellt werden konnte.
Es wurde daher entschieden, die Druckluftversorgung zu erneuern. Unter Berücksichtigung der Staffelung und der Anforderungen an eine hohe Energieeffizienz wurden zwei baugleiche Turboverdichter Fabr. Sulzer, Typ HST 20 ausgewählt. Die Fördermenge ist zwischen 2.630 – 7.500 Nm³/h verstellbar; die max. Motorleistung liegt bei 190 kW. Die spezifische Leistung als Maß für die Effizienz hat über den Verstellbereich einen parabelförmigen Verlauf und erreicht im günstigsten Punkt 33,6 W/(Nm³/h bar). Beide Verdichter sind gemeinsam in der Lage, die Luftmenge auch für Spitzenbelastungen bereitzustellen. Für den Fall, dass einer der Turboverdichter nicht zur Verfügung steht, wurde eines der alten Drehkolbengebläse erhalten und kann bei Bedarf zugeschaltet werden.
Bei der Inbetriebnahme wurde festgestellt, dass sich die schnell getaktete Luftzufuhr offenbar günstig auf die Effizienz des Verfahrens und die Reinigungsleistung auswirkt. Gegenüber den bisher bekannten Verbrauchswerten konnte die Luftmenge noch einmal deutlich reduziert werden. Diese geringen Mengen, die etwa in der Hälfte der Zeit auftreten, können von einem TV bei minimaler Leistung nicht bereitgestellt werden. Zwischenzeitlich wurde ein Schraubenverdichter nachgerüstet, mit dem der untere Leistungsbereich effizient abgedeckt werden kann.
Die vorhandene Raumlufttechnik bestand aus zwei großen Zuluftgeräten und zwei Abluftventilatoren. Die Auslegung basierte auf den Angaben zum Zeitpunkt der Errichtung der Gebläsestation 1992. Durch Verschleiß und falsche Führung der Kühlluft wurde trotz der hohen Lüftungsleistung von rd. 12 kW keine Kühlwirkung erzielt. Im Sommer lag die Raumtemperatur bei 30 – 40 °C.
Die neuen Turboverdichter besitzen ein Kühlsystem, mit dem die in der Maschine anfallende Abwärme gezielt erfasst und zu einem Stutzen an der Oberseite geführt wird. Damit besteht die Möglichkeit der gezielten Abführung oder sogar der Nutzung. Im vorliegenden Fall wurden beide Möglichkeiten kombiniert. Im Sommer wird die Abwärme unter einen der neuen Abluftventilatoren geführt und kann auf kurzem Wege abgeführt werden. Im Winter wird die Abwärme zu der angrenzenden Fällmittelstation geleitet und ersetzt die dort bisher betriebene Elektroheizung. Die Zuluft für die Kühlung der Verdichter wird über eine Rohrleitung mit Auslass in Bodennähe gezielt zu den Lufteinlässen der Verdichter geführt. Dadurch reduziert sich der Luftbedarf; auf Ventilatoren dann deshalb verzichtet werden.
Neue Rohrleitungskonstruktion
Eine besondere Herausforderung war der Umbau des Rohrleitungssystems bzw. der Drucksammelleitung im laufenden Betrieb. Die vorhandene und hinter den Gebläsen am Boden installierte Leitung war bereits mehrfach undicht geworden. Reparaturen waren aufgrund der engen Platzverhältnisse nur schwierig durchführbar. Es wurde daher entschieden, zwei neue Druckleitungen in einer erhöhten Lage von ca. 2,50 m zu verlegen. Nach Errichtung der neuen Leitung konnten dann alle Umschlüsse (Verdichter, Belebungsbecken) sukzessive und ohne größere Betriebsunterbrechung durchgeführt werden.
Als Material für die Rohrleitungen wurde verzinkter Stahl gewählt. Gegenüber einer Realisierung in (dünnwandigem) Edelstahl wird durch die dickere Materialstärke und das höhere Gewicht einer Anregung von Schwingungen und in der Folge auftretenden Schallproblemen entgegengewirkt.
Durch die Vorfertigung der Rohrleitungsstücke sind auf der Anlage keine Schweißarbeiten erforderlich. Es werden allerdings hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Rohrstücke gestellt, die mit Hilfe einer CAD-Planung im 3D-Format jedoch beherrschbar sind.
Gebläsestation nach dem Umbau (2 Turboverdichter und 1 Drehkolbengebläse)
Aus elektrotechnischer Sicht ist interessant, dass üblicherweise jeder Turboverdichter mit einem passiven Netzfilter ausgeliefert wird, um die Netzqualität (Oberwellengehalt) nicht zu beeinträchtigen. Im vorliegenden Fall war aufgrund der großen Beeinträchtigungen durch die Frequenzumrichter der vorhandenen Drehkolbengebläse ein aktives Netzfilter (Fabr. Danfoss) im Einsatz. Es wurde deshalb entschieden, auf die passiven Netzfilter zu verzichten. Nach erfolgter Inbetriebnahme hat sich gezeigt, dass die Netzstörungen (THD) deutlich zurückgegangen sind. Beim Einsatz mehrerer Turboverdichter ist daher ein zentrales aktives Netzfilter durchaus eine wirtschaftliche Alternative.
Technische Daten der Verdichter
2x Sulzer HST 20-6000-1-190-40
1x Aerzener GM60S
Ansprechpartner: Herr Kurtz (0221) 221-30820
Stadtentwässerungsbetriebe Köln, AöR
Belüftung Kläranlage Schweinfurt
Erneuerung der Turboverdichter (2017/18)
Die Kläranlage Schweinfurt hat eine Ausbaugröße von 250.000 EW. Die tatsächliche Belastung unterliegt aufgrund des regionalen Obst- und Gemüseanbaus starken Schwankungen. Seit 2011 konnte der Stromverbrauch gesenkt und die Eigenproduktion gesteigert werden. Der Eigenversorgungsgrad liegt heute im Mittel bei ca. 120 %. Die Anlage ist somit bilanziell energieautark.
Die Kläranlage wurde seit ca. 2010 fortlaufend energetisch saniert und optimiert. Im ersten Schritt wurden 2011 und 2015/16 die BHKWs erneuert. 2016/17 wurden die Belüfter in den Belebungsbecken erneuert in Verbindung mit einer Umstellung der Verfahrenstechnik. Der sich aufgrund der neuen intermittierenden und alternierenden Belüftung einstellende schnell schwankende Luftbedarf konnte mit den vorhandenen und bereits ca. 25 Jahre alten Verdichtern nicht mehr zuverlässig bereitbestellt werden. Bei der Planung war daher die Staffelung ein wesentliches Kriterium. Zudem sollte eine möglichst hohe energetische Effizienz erreicht werden.
Als Ergebnis einer Variantenuntersuchung ergab sich eine Konfiguration 2+1+1 als beste Lösung:
2 drehzahlgeregelte große Turboverdichter
1 drehzahlgeregelter etwas kleinerer Turboverdichter
1 Schraubenverdichter mit kleiner Leistung
Mit der sich ergebenden Staffelung kann der gesamte Luftmengenbereich mit großer Überdeckung zwischen den einzelnen Stufen bereitgestellt werden. Dadurch ergibt sich außerdem die Möglichkeit, die Verdichter im günstigen Bereich ihrer Kennlinie zu betreiben.
Der Umbau erfolgte zum Jahreswechsel 2017/18 im laufenden Betrieb. Aus Verfügbarkeitsgründen musste der Umbau sukzessive erfolgen. Dadurch ergab sich die Gelegenheit, alte und neue Verdichter parallel zu betreiben und die Kennlinien für die energetische Effizienz unter Betriebsbedingungen direkt zu vergleichen.
Turboverdichter alter und neuer Bauart zeitweise im direkten Vergleich
Demnach ergab sich ein energetisches Einsparpotenzial unter der Bedingung, dass es gelingt, die Verdichter stets im optimalen Bereich ihrer Kennlinie zu betreiben. Nach einem halben Jahr im Vollbetrieb lässt sich bestätigen, dass dieses Ziel erreicht wurde. Der Energieverbrauch für die Belüftung konnte nachweislich um ca. 20 - 30% reduziert werden.
Die Optimierung der Belüftung hat sich zudem positiv auf die verfahrenstechnische Betriebsweise ausgewirkt. Durch die verbesserten Regelungseigenschaften werden die Ablaufwerte mit höherer Sicherheit eingehalten.
Technische Daten der Verdichter
2x Sulzer HST 20 - 190
1x Kaeser FBS 660
1x Sulzer HST 20 - 125
Ansprechpartner: Herr Weigand (09721) 79514
Stadtentwässerung Schweinfurt
AV Hellertal - BHKW
Kläranlage Herdorf - Erneuerung der BHKW-Anlage (2016/17)
Zwei neue Module (Bj. 2016 + 2017)
Nach der Erneuerung des ersten Moduls in 2016 wurde in 2017 auch das zweite Modul erneuert. Durch eine betriebliche Optimierung konnte die Faulgasproduktion um ca. 25 % gesteigert werden, so dass auch die Strom- und Wärmeproduktion über den prognostizierten Werten liegt. Auf den Betrieb des alten Kessels mit Heizöl kann zukünftig verzichtet werden. Als Ersatz für die Heizölversorgung wurde ein neuer Erdgasanschluss für die BHKW-Module hergestellt. Wenn das produzierte Faulgas für die Wärmeversorgung nicht ausreicht, kann auf Erdgas umgestellt werden. Der Betrieb mit Erdgas ermöglicht darüber hinaus eine Notstromversorgung. Damit kann bei einem bei einem Ausfall des Stromnetzes zumindest eine Teilreinigung des Abwassers aufrechterhalten werden.
Technische Daten:
Fabrikat/Typ: UPB 4.12 TC-S-I
Gas-Motor: MWM 4.12, 4-Zyl.-Reihe
Feuerungswärmeleistung: 146 kW
elektrische Leistung: 50 kW
thermische Leistung: 77 kW
Ansprechpartner: Herr Kloidt (02744) 93176-10
Abwasserverband Hellertal (AVH)
Hermann-Goetze-Strasse 10
57562 Herdorf
ZKW Darmstadt - Erneuerung eines BHKW-Moduls
ENTEGA Abwasserreinigung GmbH & Co. KG - Neues BHKW-Modul auf dem ZKW Darmstadt (November 2015)
Altes BHKW-Modul (oben links) - neues BHKW-Modul (oben rechts)
Wärmeverteilung und Notkühler (unten)
Die BHKW-Anlage auf dem Zentralklärwerk Darmstadt (Baujahr 1995) bestand aus 4 gleich großen Modulen mit einer elektrischen Leistung von je 543/450 kW. Zur Nutzung des produzierten Faulgases waren bisher im Normalbetrieb zwei Module ausreichend, zwei weitere dienen zur Ersatzstromversorgung (mit Erdgas als Brennstoff), Spitzenlastüberwachung und Heizungsanforderungen.
Das erarbeitete Modernisierungskonzept führte unter Beachtung aller genehmigungs- und energierechtlichen Randbedingungen (BImSchG, EEG) sowie der Fördermöglichkeiten (KWKG) zu dem Ergebnis, lediglich ein neues BHKW-Modul mit höherer Leistung und deutlich verbessertem elektrischen Wirkungsgrad zu beschaffen. Weil alle aus gesetzlichen Vorgaben resultierenden Beschränkungen (u. a. Leistungserhöhung < 30%) eingehalten werden, ist das Gesamtkonzept sehr wirtschaftlich. Das neue Modul amortisiert sich in weniger als drei Jahren.
Die Anlage läuft seit November 2015 im Dauerbetrieb.
Technische Daten:
Fabrikat/Typ: Jenbacher JMS 312 GS-B.LC
Gas-Motor: Jenbacher J 312 GS-D25 12-Zyl.-V70
Feuerungswärmeleistung: 1.565 kW
elektrische Leistung: 637 kW
thermische Leistung: 709 kW
Ansprechpartner: Herr John (06151) 701-4034
Entega Abwasserreinigung GmbH & Co.KG
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BHKW auf der Kläranlage Hammelburg saniert und an zukünftigen Bedarf angepasst
AZV Thulba-Saale - Erneuerung der BHKW-Anlage (Dezember 2015)
Instandsetzung eines alten Moduls (links oben), ausgebautes altes Modul (links unten) und neues BHKW-Modul (rechts)
Die bisher auf der Kläranlage Hammelburg betriebene BHKW-Anlage (2 Module mit einer elektrischen Leistung von je 71 kW) wurde ertüchtigt. Eines der Module wurde mit Blick auf den zukünftig leicht geringeren Gasanfall durch ein 50 kW-Modul ersetzt. Das zweite Modul verbleibt vorläufig als Reserve und wurde lediglich instandgesetzt. Es soll in den nächsten Jahren ebenfalls erneuert werden.
Der AZV hat im gleichen Zug die Gasspeicherung ertüchtigt. Die ohnehin erneuerungsbedürftige Gasleitung wurde so geändert, dass der Gasbehälter jetzt im Hauptschluss liegt; dadurch wird die Gasqualität vergleichmäßigt. Durch die im Erdreich liegende Gasleitung wird eine Abkühlung und damit eine wesentliche verbesserte Entfeuchtung erzielt.
Die Wärmeverteilung wurde optimiert (Anpassung von Pumpen, Hydraulischer Abgleich, neues Regelungskonzept).
Die Anlage läuft seit November 2015 im Dauerbetrieb.
Technische Daten:
Fabrikat/Typ: f.u.n.k.e Senergie SBG 50 EL
Gas-Motor: MWM 4.12, 4-Zyl.-Reihe
Feuerungswärmeleistung: 144 kW
elektrische Leistung: 50 kW
thermische Leistung: 75 kW
Ansprechpartner: Herr Oschmann (09732) 91240
Abwasserzweckverband Thulba - Saale (AZV)
Sanierung der Druckluftversorgung auf der Kläranlage Herzogenrath-Steinbusch
WVER - Neue Druckluftversorgung Herzogenrath-Steinbusch (Dezember 2015)
Neue Verdichter und neue Schaltanlage in der baulich sanierten Gebläsestation während des Umbaus.
Auf der Kläranlage Herzogenrath-Steinbusch des Wasserverbandes Eifel-Rur (WVER) muss die gesamte Belebungsstufe altersbedingt saniert werden.
In einem ersten Schritt wurde die Gebläsestation umgebaut. Wegen der beengten räumliche Verhältnisse und der von der veralteten Schaltanlage ausgehenden Gefährdung wurde entschieden, die Station während des Umbaus außer Betrieb zu nehmen und währenddessen Mietgebläse einzusetzen, die im freien Gelände aufgestellt wurden. Anstelle der vier alten gleich großen Drehkolbengebläse wurde eine an die Ist-Belastung angepasste abgestufte Kombination aus Schraubenverdichtern und Drehkolbengebläsen gewählt. Die energetische Effizienz konnte dadurch deutlich gesteigert werden.
Bei der Auswahl und Dimensionierung der Drucklufterzeuger wurden die Empfehlungen des neuen Merkblattes DWA M-229 umgesetzt:
- Bemessung der Luftmenge auf den Istzustand
- Platzreseve für ein weiteres Gebläse
- Hoher Überdeckungsgrad im Betriebsbereich
- Priorisierter Betrieb des energetisch effizienten Schraubenverdichters
Weiterhin wurde die alte zentrale Kompressoranlage (3 -10 bar) stillgelegt und durch dezentrale Einheiten ersetzt. Durch die ortsnahe Aufstellung der Kompressoren konnten auch die bisherigen Undichtigkeiten beseitigt werden.
Technische Daten der Druckluftversorgung Belebung:
1 Drehkolbengebläse DB 236 , Q = 1.070 Nm³/h, P = 22,7 kW
1 Drehkolbengebläse DB 421, Q = 1.837 Nm³/h, P = 38,9 kW
1 Schraubenverdichter EBS 380 L, Q = 2.133 Nm³/h, P = 38,0 kW
Ansprechpartner: Herr Kleinfeld
Tel. 0241 91816 - 3602
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Neues BHKW auf der Kläranlage Herzogenrath-Worm
WVER - Neue BHKW-Anlage Herzogenrath-Worm (Dezember 2015)
Neues BHKW-Modul und neuer Gasheizkessel im Schlammentwässerungsgebäude
Auf der Kläranlage Herzogenrath-Worm des Wasserverbandes Eifel-Rur (WVER) wurde das Faulgas bisher nur zu Heizzwecken genutzt. Die Heizungsanlage, bestehend aus 2 Kesseln mit Kombibrenner Gas/Öl) war dringend sanierungsbedürftig.
Mit der Errichtung einer BHKW-Anlage (50 kW) auf frei gewordenen Stellplatz im Schlammentwässerungsgebäude wird das Faulgas jetzt vorrangig zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Beide Heizkessel wurden erneuert, allerdings nicht mehr mit Kombibrennern. Der neue Gaskessel wurde unmittelbar neben dem BHKW aufgestellt. Der Ölkessel am alten Standort im Heizungsraum.
Insgesamt wurden dadurch die bisher engen Platzverhältnisse entzerrt und vor allem die Infrastruktur (Gasleitungen, Gasreinigung) vereinfacht. Das Klärgas wird in einem Aktivkohlefilter gereinigt. Der langfristige Einfluss auf den Wartungsbedarf und den Verschleiß am Gasmotor wird beobachtet.
Die Wärmeverteilung wurde optimiert (Anpassung von Pumpen, neue 3-Wege-Mischer, neue Steuerung)
Die Anlage läuft seit Oktober 2015 im Dauerbetrieb.
Technische Daten des BHKW-Moduls:
Fabr. Kuntschar + Schlüter, Typ GTK 50, Pel = 50 KW, Pth = 80 kW
Ansprechpartner: Herr Kleinfeld
Tel. 0241 91816 - 3602
email: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Drucklufterzeugung im Großklärwerk
GKW Köln-Stammheim - Erneuerung der Turboverdichter (2012-2014)
Turboverdichter 42.000 Nm³/h, 950 kW
links: umgebauter Verdichter, rechts: neuer Verdichter
beide während der Montage/Inbetriebnahme, noch ohne Schallhaube
Das Großklärwerk Köln-Stammheim hat eine Ausbaugröße von 1,57 Mio. EW. Die Druckluftversorgung der einzelnen Verfahrensstufen (AB-Verfahren mit Hochlast- und Schwachlastbelebung) erfolgt mit mehreren Verdichterstationen. Die größte Station VG02 dient zur Versorgung der Becken 7-14 der Schwachlastbelebung. Die erzeugte Luftmenge beträgt insgesamt ca. 100.000 Nm³/h.
Ausgelöst durch einen nicht vorhersehbaren Ausfall in 2012 war eine zügige Ersatzbeschaffung erforderlich. Allerdings sollte geprüft werden, ob ein 1:1-Ersatz erfolgen sollte oder ob in diesem Zuge eine Modernisierung der gesamten Station sinnvoller war.
Aufgrund einer Analyse der Betriebsdaten ergab sich, dass die bisherige Konstellation mit 4 baugleichen Turboverdichtern ungünstig war. Einerseits waren ständig bis zu 3 Maschinen in Betrieb und andererseits kam es aufgrund der bei gleich großen Aggregaten geringen Überdeckung an den Umschaltpunkten zu häufigen Schaltungen, mit ungünstigen Auswirkungen auf das Regelverhalten der insgesamt 40 Regelstrecken der Luftverteilung. Zudem sind häufige Zu- und Abschaltungen der Lebensdauer der Verdichter abträglich.
Es wurde entschieden, einen Verdichter durch einen gleichartigen, jedoch in der Typklasse höheren und damit leistungsstärkeren Verdichter zu ersetzen. Bei einer Lieferzeit von fast einem Jahr stellte sich die Frage, ob diese Zeitspanne mit der durch den Ausfall eingeschränkten Verfügbarkeit überbrückt werden sollte. Es wurde daher als Alternative geprüft, ob auf anderen Klärwerken ein gebrauchtes und unmittelbar verfügbares Aggregat entbehrlich war. Auf dem Klärwerk Buchenhofen des Wupperverbandes war ein Aggregat entbehrlich, welches mit geringen Modifikationen den Anforderungen gerecht wurde. Wegen der zu erwartenden betrieblichen Vorteile der neuen Konzeption wurden am Ende beide Aggregate beschafft.
Die zwischenzeitlich durchgeführte Analyse der Schadensursachen ergab, dass u. a. die komplexe Raumlufttechnik nicht nur energetisch und betrieblich ungünstig war, sondern teilweise auch Auslöser für aufgetretene Ausfälle. Die ursprüngliche Anlage wurde deshalb vollständig aufgegeben und eine neue Zu- und Abluftführung konzipiert, die auch bei hohen sommerlichen Außentemperaturen die erforderliche Kühlung der Aggregate gewährleistet.
Die umgebaute Anlage mit 4 Turboverdichtern läuft seit Juli 2014 im geregelten Dauerbetrieb. Es werden derzeit Erfahrungen gesammelt mit dem Betriebsverhalten der Verdichter und der neuen Regelung. Die bisher angefallenen Daten werden in den nächsten Wochen systematisch ausgewertet, um die energetische Effizienz der neuen Verdichter unter Ersatzbedingungen zu bewerten. Interessant wird dabei der Vergleich mit den Daten der vorangegangenen Jahre, um daraus Rückschlüsse auf die Zusammenhänge zwischen dem Energieverbrauch, der Effizienz der Maschinen, den betrieblichen Anforderungen und dem Verhalten der neuen Regelung abzuleiten.
Technische Daten
Fabrikat/Typ Siemens STC-GO (45-1-KA3LV)
frühere Bezeichnung: HV-Turbo, KA 66 SV-GL 400
Luftmenge: 42.000 Nm³/h
Druck: 630 mbar
Leistungsbedarf Verdichter: 915 kW
Antriebsmotor: 950 kW (10kV)
Ansprechpartner: Herr Schmitz 0221 221-28940
Stadtentwässerungsbetriebe Köln
Ostmerheimer Straße 555
51109 Köln
Einsatz effizienter neuer mittelgroßer Gasmotoren mit 4-Ventil-Technik
Kläranlage Jülich - Erneuerung der BHKW-Anlage (April 2014)
altes BHKW (ca. 20 Jahre alt) neues BHKW-Modul (Bj. 2014)
Die Erneuerung alter BHKW-Anlagen auf Kläranlagen ist wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll und darüber hinaus derzeit aufgrund der gesetzlichen Förderung (KWK-Zulage) besonders attraktiv. Auch wenn durch die in diesem Jahr anstehenden Neuregelungen der EEG-Reform die Eigenerzeugung von Strom möglicherweise finanziell belastet wird, steht die Modernisierung auch in den nächsten Jahren als vordringliche Aufgabe auf der Agenda.
Die Erneuerung der BHKW-Anlage auf der Kläranlage Jülich des Wasserverbandes Eifel-Rur ist unter diesen Voraussetzungen ein ganz normales Projekt. Und doch sticht es durch eine technische Besonderheit hervor: Der eingesetzte Gasmotor zeichnet sich durch die verwendete 4-Ventil-Technik und eine zweistufige Gemischkühlung aus, die der BHKW-Anlage zu besonders guten Leistungsdaten und hohen Wirkungsgraden verhilft. Die Experten wissen, dass man bei Gasmotoren für eine elektrische Leistung von 135 kW üblicherweise 6 Zylinder braucht. Der neue Motor schöpft diese Leistung jedoch aus nur 4 Zylindern. Die bessere „Beatmung“ mit je 2 Einlass- und Auslassventilen, die bessere Ladung durch die zweistufige Gemischkühlung und die verminderten Reibungsverluste (4 statt 6 Zylinder) bringen insgesamt eine deutliche Effizienzverbesserung.
Die Anlage läuft seit Februar 2014 im Dauerbetrieb. Nach dem Datenblatt liegt der elektrische Wirkungsgrad bei 39%. Nach Abschluss der Einfahr- und Optimierungsphase werden wir an dieser Stelle über die in der Praxis erzielten Ergebnisse berichten.
Technische Daten
Fabrikat/Typ: f.u.n.k.e Senergie SBG 135.L bzw. 934 TIE 35.K
Gas-Motor: LIEBHERR 934, 4-Zyl.-Reihe mit 4-Ventiltechnik
Feuerungswärmeleistung: 342 kW
elektrische Leistung: 135 kW
thermische Leistung: 151 kW
Ansprechpartner: Herr Dieckmann (02461) 691113500
Wasserverband Eifel-Rur (WVER)
Einsatz von großen BHKW-Modulen
Klärwerk Schweinfurt - Modernisierung der BHKW-Anlage (Dezember 2011)
Mit der Modernisierung der BHKW-Anlage auf dem Klärwerk Schweinfurt wurde im Dezember 2011 ein großer Schritt zur Steigerung des energetischen Eigenversorgungsgrades getan. Als Ergebnis einer 2009 durchgeführten Untersuchung konnten dem Klärwerk schon Bestnoten in Sachen Energieverbrauch und Energieeffizienz bescheinigt werden. Die beiden alten BHKW-Module (je 300 kW) stammten allerdings noch aus dem letzten Jahrhundert (1992). Die neue Anlage wurde in einem Fertigteilbauwerk untergebracht. Sie besteht aus einem einzigen Modul mit einer Leistung von 600 kW mit deutlich verbessertem elektrischem Wirkungsgrad. Die erzeugte Energie reicht tageweise aus, um den gesamten Strom- und Wärmeverbrauch zu decken. Damit rückt die alte Idealvorstellung einer energieautarken Kläranlage in greifbare Nähe. Die Stadtentwässerung wird sicherlich auf dem bislang erfolgreich beschrittenen Weg nicht stehen bleiben.
Einen Bericht der Stadtwerke finden Sie hier.
Daten & Fakten
Feuerungswärmeleistung: 1.411 kW
elektrische Leistung: 600 kW
thermische Leistung: 590 kW
Co2-Einsparung rd. 2.000 t pro Jahr.
Ansprechpartner: Herr Weigand (09721) 79514
Stadtentwässerung Schweinfurt
Belüftung - Verdichter - Belüfterelemente - MSR-Technik
Modernisierung der Belüftung auf der Kläranlage Dormagen (TB Dormagen) (November 2011)
Die Drucklufterzeugung der Kläranlage Dormagen wurde 2011 ertüchtigt. Nach eingehender Analyse des Luftbedarfs und technischer Überprüfung der vorhandenen sechs alten Gebläse wurden zwei neue energieeffiziente Aggregate beschafft. Diese laufen zukünftig mit erster Priorität; vier alte Gebläse dienen als Reserve. Die Abwärme in der Gebläsestation wurde durch eine Optimierung der Zu- und Abluftsituation deutlich reduziert.
Weiterhin wurde die bisher mit einfachen Lanzen betriebene Belüftung/Umwälzung des 50 m langen Verteilergerinnes vor den Belebungsbecken durch 15 Membran-Plattenbelüfter ersetzt. Die Druckluftversorgung erfolgt mit einem im Freien aufgestellten kleinen Gebläse.
Insgesamt wird durch die sorgfältige Ermittlung des tatsächlichen Bedarfs und die Abstimmung der neuen Aggregate auf diesen Betriebspunkt eine signifikante Steigerung der energetischen Effizienz erzielt. Die erzielten Energieeinsparungen lassen eine Amortisierung der Maßnahmen innerhalb weniger Jahre erwarten.
Ansprechpartner: Herr Bortheiszer (02133) 214997
Technische Betriebe Dormagen, Kläranlage, Oberster Monheimer Weg, 41539 Dormagen
red_square Einsatz von BHKW auf kleinen Kläranlagen
Neues BHKW für die Kläranlage Ufersmühle (Aggerverband) (Dezember 2010)
panorama bhkw
Zum Jahreswechsel 2010/2011 wurde auf der Kläranlage Ufersmühle (6.200 EW) des Aggerverbandes ein neues BHKW installiert und in Betrieb genommen. Wegen der Mitbehandlung von Fremdschlämmen ist die Klärgasproduktion vergleichsweise hoch; bisher musste ein großer Teil abgefackelt werden. Mit dem neuen BHKW wird nun das gesamte Klärgas zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.
Das Beispiel zeigt, dass auf kleinen Kläranlagen der Einsatz von BHKW-Anlagen zur Klärgasnutzung sinnvoll ist. Die Wirtschaftlichkeit der Maßnahme ist unter Berücksichtigung der KWK-Förderung und der heutigen Strompreise gegeben. Durch die Umstellung auf den BHKW-Betrieb ergibt sich eine Verminderung der Umweltbelastung um ca. 35 t CO2/a.