Wirbelfeuerung sorgt für energieautarke Kläranlagen

Herzstück des Projekts „Verklär²“ ist eine innovative Technologie zur Monoverbrennung, die Verbrennung eines Materials ohne Zusatz eines anderen Brennstoffs. Dadurch soll  die thermische Verwertung von Klärschlämmen in kleinskaligen Anlagen direkt am Ort der Entstehung ermöglicht werden – dezentral, emissionsarm und autark.

Möglich macht dies der Einsatz der sogenannten Wirbelfeuerungstechnik. Dabei wird das stark zerkleinerte Brennmaterial durch einen Luftstrom bei der Verbrennung in der Schwebe gehalten. In Kooperation von "Spanner Re² GmbH", der RWTH Aachen und dem Institut für Energietechnik (IfE) an der ostbayerischen TH Amberg-Weiden entsteht am Standort Haßfurt eine Pilotanlage mit Wirbelfeuerung zur dezentralen Verbrennung und energetischen Nutzung von Klärschlamm.

Im Zuge von Klimaschutz und Ressourcenschonung ist Klärschlamm einer der relevantesten biogenen Abfallstoffe, dessen thermische Energie es effizient zu nutzen gilt. Die in den kommenden Jahren in Kraft tretenden Verpflichtungen zur Phosphorrückgewinnung und Bestimmungen der Düngemittelverordnung schränken die bisher etablierten Entsorgungswege für kommunalen Klärschlamm erheblich ein. Die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm wird durch den steigenden öffentlichen Fokus auf Boden-, Pflanzen- und Umweltschutz rechtlich eingeschränkt.

Die Mitverbrennung des Klärschlamms, beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen und Zementwerken, sieht hingegen die Rückgewinnung von Phosphor nicht vor. Außerdem fallen die Kapazitäten zur Mitverbrennung in Kohlekraftwerken durch den Kohleausstieg auf absehbare Zeit weg. Diese Auswirkungen erfordern in den nächsten Jahren einen massiven Ausbau von Monoverbrennungsanlagen zur Entsorgung von Klärschlamm. Bisher ist Klärschlammmonoverbrennung jedoch nur in großen Anlagen an zentralen Standorten technisch und wirtschaftlich machbar.

Das Konsortium im Forschungsprojekt Verklär hoch zwei hat es sich daher zum Ziel gesetzt, die dezentrale Monoverbrennung in kleinskaligen Anlagen zur Praxisreife zu bringen. Die Kläranlage in Haßfurt wird dazu im Rahmen des Projekts um eine Wirbelfeuerung erweitert. Die im Verbrennungsprozess gewonnene Wärme wird zur Wärmeversorgung der Kläranlage und des kommunalen Umfeldes verwendet. Einerseits wird die Wärme zur Trocknung des Klärschlamms genutzt, andererseits kann Überschusswärme aus der Wirbelfeuerung im Sinne der Sektorenkopplung in das lokale Wärmenetz eingespeist werden.

Intelligente und flexible Kombination

Die Wirbelfeuerungsanlage ersetzt in Haßfurt gleichzeitig ein bestehendes Blockheizkraftwerk (BHKW), das mit Erdgas betrieben wird und die Klärschlammtrocknung mit Wärme versorgt. Damit wird künftig nicht nur auf die Wärmebereitstellung aus dem fossilen Energieträger Erdgas verzichtet, sondern auch eine Autarkie der Kläranlage hinsichtlich Energieversorgung und Abfallentsorgung erreicht. Die intelligente und flexible Kombination der Klärschlammverbrennung mit der Klärgasverstromung führt zu einer Verbesserung der Energiebilanz der Kläranlage und zur Steigerung der Energieeffizienz.

Zuversichtlich blickt Michael Kastner, Projektleiter vom Institut für Energietechnik, in die Zukunft: „Mit der dezentralen thermischen Verwertung des Klärschlamms kann ein wichtiger Meilenstein im künftigen Transformationsprozess vom Klärwerk zum Kraftwerk erreicht werden.“

Das Projekt wird im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Projektvolumen beträgt knapp 1,1 Mio. Euro. Ziel ist die Erprobung und Demonstration der umweltgerechten energetischen Verwertung von Klärschlamm in einer Wirbelbefeuerung für kommunale Kläranlagen der Größenklasse IV a (10.000 – 50.000 Einwohner).