Energieversorgungskonzepte für Kläranlagen

1. Analyse Herausforderungen für Ihre Kläranlage aufgrund veränderter Regulatorik

Klassische Kläranlagen mit mechanischer, biologischer und chemischer Reinigung sind bereits heute energieintensiv. Zukünftig wird durch das Erfordernis der Einführung einer energieintensiven 4. Reinigungsstufe (Spurenstoffelimination) der Energiebedarf, insbesondere nach Strom von kommunalen und industriellen Kläranlagen steigen. Diese und weitere regulatorische Veränderungen sind wichtige Treiber für den Bedarf zur Optimierung der Kläranlage.

Energieintensive zusätzliche Abwasserbehandlung

Die neue EU-Kommunalabwasserrichtlinie sorgt für die schrittweise Einführung der 4. Reinigungsstufe für kommunale Kläranlagen ab einer Kapazität von 150.000 Einwohnern. Für industrielle Kläranlagen, die gleichzeitig auch kommunale Abwässer behandeln, wird die vierte Reinigungsstufe ebenfalls erforderlich, um Mikroplastik und Mikroschadstoffe wie Arzneimittelrückstände oder Hormone zu entfernen.
Darüber hinaus ist insbesondere in Chemie-, Papier-, Pharma-, Metall- und Textilindustrie aufgrund hoch belasteter Abwässer ebenfalls eine energieintensive Abwasserbehandlung erforderlich.
Je nach Industrie sind zusätzlich spezielle Abwasserbehandlungsverfahren wie Plasma-Technologien oder Elektroagulation erforderlich, welche den Energiebedarf zur Abwasserbehandlung nochmals erhöhen.

Vorgaben für Klärschlammverwertung

Zusätzlich zur steigenden Energieintensität werden auch die Maßgaben zur Verwertung des bei der Abwasserreinigung entstehenden Klärschlamms restriktiver. Die Klärschlammverordnung (AbfKlärV) macht zunehmend Vorgaben zur thermischen oder stofflichen Verwertung von Klärschlamm und verpflichtet große Kläranlagen ab 2029 zur Rückgewinnung von Phosphor.

2. Externe Marktfaktoren: steigende und volatilere Energiepreise & Nachfrage nach Nebenprodukten aus der Kläranlage

Neben regulatorischen Treibern spielen externe Marktfaktoren eine entscheidende Rolle für die wirtschaftliche Optimierung einer Kläranlage. Erhöhte und volatile Energiepreise beeinflussen die Kosten der Kläranlage, während sich zeitgleich zunehmend Umsatzpotenziale durch die steigende Nachfrage nach Nebenprodukten der Kläranlage ergeben.

Erhöhte und volatilere Energiepreise

Die Energiepreise sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen und volatiler geworden. Bei gleichzeitig steigenden Energiebedarfen werden die erhöhten Energiepreise zu einem weiteren Kostendruck auf sowohl kommunale als auch industrielle Kläranlagenbetreiber führen.

Steigende Nachfrage nach Nebenprodukten von Kläranlagen

Neben zunehmenden Herausforderungen eröffnen sich durch steigende Nachfragen nach Nebenprodukten der Kläranlage auch Chancen für Kläranlagenbetreiber. So steigt in anderen Sektoren die Nachfrage nach CO2-freier Abwärme, Biomethan und Nährstoffen wie Phosphor, Stickstoff und Kalium aufgrund von Druck zur Dekarbonisierung oder Ressourcenknappheit deutlich. Diese Produkte entstehen allesamt innerhalb der Kläranlage als Nebenprodukt oder können aus den Nebenprodukten aufbereitet werden.

3. Wirtschaftliche Optimierung Ihrer Kläranlage

Zur Identifikation des wirtschaftlichen Optimums für das Energieversorgungskonzept Ihrer Kläranlage muss sowohl die Dimension der Energieversorgung als auch der mögliche Handel von Nebenprodukten der Kläranlage mitgedacht werden. Die Abwägung der im Folgenden beschriebenen Optionen muss je Kläranlage individuell auf Basis der Rahmenbedingungen vor Ort getroffen werden.

Möglichkeiten zur Energieversorgung der Kläranlage

Stromversorgung über Netzbezug, ggfs. mit Abschluss eines Power Purchase Agreements (PPA) zur Sicherung von Grünstrom
Stromversorgung über eigene Erneuerbare-Energien-Anlagen (PV, Windkraft), sofern der Platzbedarf vorhanden ist und die Standortbedingungen günstig sind
Verbrennung Klärgas aus Abwasserbehandlung in eigenen Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Eigenstromversorgung
Abwärmerückgewinnung aus geklärtem Abwasser mit Wärmepumpen für Wärmebedarf der Kläranlage
Versorgung aus eigenen Energiespeichern (Batteriespeicher, Wasserstoff)

Handel mit Nebenprodukten der Kläranlage

Abwärmerückgewinnung aus geklärtem Abwasser mit Wärmepumpen zur Einspeisung in das Fernwärmenetz des lokalen Energieversorgers oder zur Nutzung in industriellen Prozessen
Aufbereitung von Klärgas aus Abwasserbehandlung zu hochwertigem Biomethan und Verkauf des Biomethans an Absatzmärkte mit hoher Zahlungsbereitschaft aufgrund weniger Alternativen zur Dekarbonisierung (z.B. Industrielle Prozesswärme, Verkehrssektor)
Stoffliche Verwertung des Klärschlamms zur Gewinnung von Nährstoffen wie Phosphor, Stickstoffen und Kalium und Verkauf an bspw. Landwirtschaft oder Bauindustrie zur Verwendung als Dünger oder Baustoffen

Nutzung von energiewirtschaftlichem Know-how und bewährter Methodik

BET versteht sich als Experte in der ganzheitlichen Betrachtung von energieintensiven Standorten. Gerne unterstützten wir Sie bei der Entwicklung des optimalen Energieversorgungskonzepts für Ihre Kläranlage. Dabei setzen wir auf energiewirtschaftliches Know-how und in zahlreichen Projekten bewährte Tools.

Profitieren auch Sie dabei von unserem ganzheitlichen energiewirtschaftlichen Beratungsangebot:

Nutzung von Einsatzoptimierungstools zur Ermittlung des optimalen Betriebs von (potenziellen) Energieerzeugungsanlagen vor Ort
Evaluierung möglicher Strombeschaffungsoptionen (Netzbezug, PPA) mit bewährter Bewertungsmethodik
Prüfung von Flexibilitätsoptionen im Betrieb zur Energiekostenoptimierung
Berücksichtigung ggfs. notwendiger Investitionen für Energieerzeugungs-, Klärgas- oder Klärschlammaufbereitungsanlagen und Ableitung von Investitionsplänen
Unterstützung bei erforderlichen Netzanschlusserweiterungen
Ermittlung möglicher Absatzpotenziale für Wärme aus Abwasser, Biomethan aus Klärgas oder Phosphor aus Klärschlamm und Entwicklung möglicher Vertriebsstrategien
Abschätzung von zukünftigen Betriebskosten und potenziellen Erlösen auf Basis der BET-Energiemarktszenarien mit fundierten Prognosen zukünftiger Strom-, Erdgas- und Biomethanpreise
Unterstützung bei der Anpassung von Abwasserentgelten auf das entwickelte Energieversorgungskonzept mit bewährten Methodiken zur Preisgestaltung