Die Gasturbine Capstone C30 wurde in einem kleinen Anbau am Betriebsgebäude der Kläranlage Feldkirchen-Westerham Feldolling untergebracht.

Energiecheck der Kläranlage ist bares Geld wert

Feldkirchen-Westerham: Analyse der Kläranlage offenbart großes Potenzial für Umwelt und Gemeindebudget

Auf Vorschlag des Arbeitskreises Energie der Gemeinde Feldkirchen-Westerham und dessen Mitglied, des Diplom-Physikers Gerhard Huppmann, wurde in den Jahren 2015 und 2016 die Kläranlage der Gemeinde einem Energiecheck und anschließend einer detaillierten Energieanalyse unterzogen. Diese energetischen Untersuchungen wurden in Anlehnung an das Richtlinienblatt DWA-A 216 (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.) des Vereins Biukat durchgeführt.

Als wichtigstes Ergebnis kristallisierte sich heraus, dass mit einer Investitionssumme von rund 110.000 Euro die Gemeinde Feldkirchen-Westerham jährlich etwa 30.000 Euro in ihrem Klärwerk in Feldolling einsparen kann. Zudem kann bei der Realisierung dieses Vorhabens die Umwelt durch einen erheblich geringeren CO2-Ausstoß entlastet werden.
Die umfangreiche Studie wurde von dem Studenten Peter Blenninger an der Hochschule Landshut im Rahmen seiner Bachelor-Arbeit unter wissenschaftlicher Begleitung von Professor Stefan-Alexander Arlt (Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Landshut) und fachtechnischer Betreuung von Gerhard Huppmann (Biukat e. V.) erstellt. Auch die gemeindlichen Klärwerksmeister Hans Schmelmer und Christian Schäffler (heute Klärwerksleiter) waren beteiligt.
Jährlich (2014) sammelte sich im Klärwerk eine Schmutzwassermenge von etwa 630.000 Kubikmetern (Tendenz steigend). Im Faulturm des Klärwerks entstanden dabei rund 132.000 Kubikmeter Klärgas – auch hier mit steigender Tendenz.

Der jährliche Wärmeverbrauch der Kläranlage und des angrenzenden Bauhofs lag bei 69 Prozent der Wärmeenergie, die aus dem anfallenden Klärgas hätte erzeugt werden können. Dabei wurden jährlich weit über 200.000 Kilowattstunden Klärgas abgefackelt und nicht genutzt. Beim damals aktuellen Ölpreis entsprach dies etwa 13.000 Euro. Andererseits wurden 498.000 Kilowattstunden Strom jährlich in Klärwerk und Bauhof benötigt. Die Gemeinde zahlte dafür in 2015 fast 90.000 Euro (etwa 18 Cent je Kilowattstunde).
Der in der Studie erarbeitete wichtigste Verbesserungsvorschlag ging dahin, das nach der Wärmeversorgung überschüssige Klärgas zur Stromerzeugung zu nutzen:
Ein neues Blockheizkraftwerk (BHKW) mit einer Nennleistung von 25 Kilowatt sollte zur Verstromung des Klärgases unter gleichzeitiger Nutzung der BHKW-Wärme zur weiteren Wärmeversorgung der Kläranlage genutzt werden. Die erzeugte elektrische Energie sollte der Eigenstromversorgung der Kläranlage dienen.

In der bisherigen Konfiguration wurde der der Kläranlage angeschlossene Bauhof über eine Nahwärmeleitung mit der notwendigen Wärme aus der Kläranlage versorgt.

Fazit der Studie: Beachtliche Einsparungen sind möglich

Bei Einsatz der neuen Technik sollte die sehr beachtliche Einsparung erzielt werden, die oben genannt wurde. Bei der Berechnung aller dieser Zahlen wurden die Tages-, Monats- und Jahresgänge der relevanten Größen einbezogen, sodass keine weiteren Speicherkapazitäten zusätzlich zu dem vorhandenen Klärgasspeicher (250 Kubikmeter) benötigt wurden. Die notwendige Investition von damals angegebenen 110.000 Euro sollte sich bereits innerhalb von dreieinhalb bis vier Jahren amortisieren.
Ein Grundanliegen des Energiechecks nach DWA-A 216 ist der Vergleich der Betriebsdaten der betrachteten Anlage mit dem Durchschnitt der deutschen Kläranlagen in der jeweils betrachteten Größenklasse. Die Kläranlage Feldkirchen-Westerham ist eine Anlage der Größenklasse 4, das heißt mit Anschlusswerten im Bereich von 10.000 bis 100.000 Einwohnerwerten.
Vergleicht man die in der Studie ermittelten Indikatoren der KLA Feldkirchen-Westerham mit den Durchschnittswerten deutscher Anlagen gleicher Größenklasse, so stellt man fest, dass etwa 60 Prozent der deutschen Anlagen energieeffizienter sind.
Der Arbeitskreis Energie der Gemeinde Feldkirchen-Westerham sprach sich im Hinblick auf die hohe Rentabilität dieses Projektvorschlages für eine baldige Realisierung in Verbindung mit dem ohnehin geplanten Neubau des gemeindlichen Bauhofs aus, die Gemeindeverwaltung übernahm anschließend diesen Vorschlag und setzte ihn in einer erweiterten Form mit einer Gasturbine um, die seither bestens ihren Dienst tut.

Hoher Eigenversorgungsgrad durch Einsatz einer Gasturbine

Die durch den Einsatz der Gasturbine erhöhte Investition ist heute mittlerweile völlig amortisiert. Die Einbeziehung der Gasturbine zur Klärgasnutzung hat die Positionierung erheblich verbessert. Der Eigenversorgungsgrad mit elektrischer Energie stieg immerhin von Null auf 34,5 Prozent, weil vorher die gesamte benötigte elektrische Energie aus dem Netz bezogen wurde
Die Gasturbine, eine Capstone C30 mit einer Bemessungsleistung von 30 Kilowatt, wurde in der zweiten Jahreshälfte 2019 in Betrieb genommen und läuft seit dieser Zeit klaglos. Ihre kumulierte Stromerzeugung lag beispielsweise im Jahr 2021 bei knapp 163.000 Kilowattstunden, das entspricht einem vermiedenen Strombezug von knapp 30.300 Euro (gerechnet mit einem Arbeitspreis von 0,186 €/kWh als Mittelwert in 2021). Insofern haben sich die Prognosen der Studie in 2016 bestätigt.
Die theoretische mittlere Auslastung der Gasturbine liegt bei rund 19 Kilowatt, da ist noch Luft nach oben, und das ist auch gut so, da die Gemeinde Feldkirchen-Westerham im Wachstum begriffen ist, mit der Folge eines steigenden Abwasseraufkommens und einer damit weiter steigenden Klärgasproduktion.
Weitere Ergebnisse der Studie wurden mittlerweile teilweise entsprechend der ebenfalls in der Studie enthaltenen Prioritätenliste umgesetzt.

Wärmeverluste des Bauhofs sind vermeidbar

In der bisherigen Konfiguration wurde der der Kläranlage angeschlossene Bauhof über eine Nahwärmeleitung mit der notwendigen Wärme aus der Kläranlage versorgt. Diese relativ alte Nahwärmeleitung wurde in der Studie untersucht mit dem Ergebnis, dass sie einen Wärmeverlust in Höhe von über 40 Prozent verursacht, der durch eine einfache Gasleitung in Kombination mit einer Gastherme im Bauhof zur Wärmeerzeugung einfach zu vermeiden wäre. Dies wurde beim Neubau des Bauhofs berücksichtigt.
Weitere Einsparungen im Bereich der Wärmeversorgung der Kläranlage selbst wurden identifiziert. Beispielsweise eine Vorwärmung des in den Faulturm einzutragenden Klärschlammes gegen den entsprechenden Schlammaustrag mittels eines einfachen Wärmetauschers. Auch wurde eine Absenkung der Betriebstemperatur des Faulraumes diskutiert, die jedoch nur geringe Einsparungen an Wärmeenergie ohne Einbuße an Klärgasproduktion erlaubt.