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23.06.2017 12:17

Klärwerk.info / Fachwissen / Schlammbehandlung / Thermische Mineralisierung von Klärschlamm in Kombination mit einem Biomassekraftwerk

Thermische Mineralisierung von Klärschlamm in Kombination mit einem Biomassekraftwerk

Das Crailsheimer Modell zur regionalen Klärschlammverwertung und CO2-neutralen Erzeugung von Strom und Wärme ist eine Idee und Initiative der Stadtwerke Crailsheim GmbH. 27 Kommunen aus Bayern und Baden-Württemberg sind als Gesellschafter an der KSV GmbH beteiligt.
In Dinkelsbühl Waldeck wird eine Kombinationsanlage bestehend aus einem Biomassekraftwerk und einer Klärschlammmineralisierungsanlage gebaut. Durch die Kombination kann nicht nur das Klärschlammproblem von 150.000 Einwohnern gelöst werden, sondern es wird auch umweltfreundlicher Strom aus Biomasse erzeugt. Die beiden Anlagen sind dabei energetisch verknüpft. So kann die Abwärme aus dem Biomassekraftwerk zur Trocknung des Klärschlamms verwendet werden. Der Klärschlamm wird anschließend verschwelt. Dabei entstehen energiereiche Gase, die zur Dampferzeugung genutzt werden und so das Kraftwerk wieder unterstützen. Diese Form der absolut umweltfreundlichen und regional organisierten Klärschlammverwertung ist in Europa ohne Beispiel.

Kontext
Kommunale Klärschlämme wurden in der Vergangenheit überwiegend in der Landwirtschaft und dem Landschaftsbau, vor allem bei Rekultivierungsmaßnahmen verwertet. Diese Entsorgungswege sind allerdings aufgrund der Schadstoffbelastung des Klärschlamms umstritten und durch die gültigen Grenzwerte nicht mehr für alle kommunalen Klärschlämme durchführbar. Tendenziell nimmt derzeit die thermische Verwertung stark zu. Die thermische Verwertung ist auch durch die Mitverbrennung in Kraftwerken und Zementwerken durchführbar. Die Kraftwerke liegen überwiegend im Norden Deutschlands und werden von den großen Energiekonzernen betreiben. Die Verwertung in diesen Kraftwerken führt daher zu einem hohen Verkehrsaufkommen und zu einer Oligopolbildung von wenigen Energiekonzernen. Die Verwertung in Zementwerken ist darüber hinaus von der Baukonjunktur abhängig.

Ziele des Vorhabens
- Schaffung einer regionaler Klärschlammverwertung in Eigenverantwortung
- Verwertung in einem ganzheitlichen Konzept
- Durch Nachhaltiges Konzept schon heute künftigen Kapazitätsproblemen der thermischen Klärschlammverwertung entgegenwirken

Umsetzung
Die Gesamtanlage besteht aus zwei parallel angeordnete Anlagenteilen, nämlich der Klärschlammbehandlungsanlage und dem Biomasseheizkraftwerk.

Bei der Klärschlammbehandlung wird der Klärschlamm in mechanisch entwässerter Form angeliefert und auf einem Bandtrockner thermisch getrocknet. Bei der Trocknung wird die Abwärme aus dem Biomassekraftwerk genutzt, um dem entwässerten Klärschlamm das Wasser weiter zu entziehen und einen Trockensubstanzgehalt von 90 % zu erreichen. Von diesem Zustand kann die Energie des Klärschlamms genutzt werden.
Der getrocknete Klärschlamm gelangt anschließend zur Klärschlammmineralisierung. Bei der Mineralisierung wird im ersten Schritt eine Pyrolyse oder Verschwelung durchgeführt. Das heißt der Klärschlamm wird unter Sauerstoffausschluss auf ca. 500 °C erwärmt. Dabei entstehen energiereiche Gase, die in einer Nachbrennkammer zur Dampferzeugung genutzt werden. Das Material wird in einem zweiten Schritt durch Sauerstoffzugabe ausgeglüht. Dabei werden vorhanden Schadstoffe mineralisch in das Granulat eingebunden. Das Granulat hat eine sandähnliche Struktur und ist auf Deponieklasse I ablagerbar, kann aber auch in der Baustoffindustrie verwertet werden. Auf diese Weise können jährlich 22.000 t entwässerter Klärschlamm verwertet werden.
Die Anlage ist mit einem Biomassekraftwerk kombiniert in dem Resthölzer aus der heimischen Forstwirtschaft zur Energieerzeugung genutzt werden. Durch die Verbrennung der Hackschnitzel wird Dampf erzeugt, der über eine Turbine zur Stromerzeugung geleitet wird. Mit der 9-Megawatt-Anlage können 18.000 Haushalte mit Strom versorgt werden. Im angrenzenden Gewerbegebiet können zusätzlich benachbarte Betriebe mit Wärme oder Kälte zu günstigen Konditionen versorgt werden.
Zum Betrieb der Gesamtanlage ist bei der Unterschiedlichkeit der Klärschlämme von 27 Kommunen wichtig ein Energiebauteil zu haben, das sowohl Wärmeenergie abgeben und gewonnene Energie aufnehmen kann. Mit dem umgesetzten Biomassekraftwerk ist dies in optimaler Form gelungen.

Finanzierung und Partner
Das Gesamtinvestitionsvolumen der Anlage beträgt 34 Mio. €. Aufgrund des innovativen Charakters der Anlagenkombination wird die Anlage vom Bund mit 2,5 Mio. € gefördert und von den Ländern Bayern und Baden-Württemberg finanziell unterstützt.
27 Kommunen haben in einem kommunalen Zusammenschluss als Gesellschafter die KSV GmbH gegründet, die als eigenständiges Unternehmen die Verwertung der Klärschlämme übernimmt. Die Geschäftsführung übernimmt die Stadtwerke Crailsheim GmbH, die mit 26,5 % größter Gesellschafter ist und den Bau der Anlage initiiert hat.

Ergebnisse
Mit dem Bau der Anlage stärkt die KSV die Wirtschaftskraft der Region, denn Bau- und Serviceleistungen für die neue Anlage werden soweit wie möglich an regionale Firmen vergeben. Gleichzeitig entstehen mit der Pilot-Anlage ca. 20 neue Arbeitsplätze.
Die Kombinationsanlage leistet einen entscheidenden Beitrag zur Schonung der Umwelt und der Primärenergien. Bei der thermischen Mineralisierung gehen die im Klärschlamm enthaltenen Schadstoffe (Schwermetalle) eine wasserunlösliche mineralische Verbindung ein. Dieses Granulat kann als Zuschlagstoff für die Baustoffindustrie verwendet oder als inertes Produkt problemlos deponiert werden. Bei der Mitverbrennung in Kraftwerksanlagen oder bei der Monoverbrennung wird ein beträchtlicher Anteil an fossiler Primärenergie benötigt. In der KSV erfolgt die Mineralisierung des Klärschlamms hingegen durch die im Klärschlamm enthaltene Eigenenergie und durch Abfallenergie aus dem CO2-neutralen Biomasse-Kraftwerksprozess. Die Anlage benötigt im Regelbetrieb keine fossilen Brennstoffe wie Heizöl oder Erdgas.
Der CO2-Ausstoß wird darüber hinaus durch einen begrenzten LKW-Verkehr innerhalb der Region und somit der Vermeidung von Klärschlammtourismus vermindert.

Erfahrungen und Übertragbarkeit
- Die gemeinschaftliche Lösung von Energieaufgaben hat Zukunft und kann hervorragend funktionieren.
- Mit der Selbstbestimmung in der Kommune kann dem Preisdiktat der Großkonzerne entflohen werden.
- Für jeden Stoff gibt es ein geeignetes Verfahren. Nicht die stoffliche Verknüpfung sondern die energetische Verknüpfung führt zu einer Effizienzsteigerung.
- Innovative neue Verfahren werden nicht überall begrüßt und stoßen manchmal auf Widerstand.
- Die Zusammenarbeit mit den Genehmigungsbehörden kann sehr konstruktiv ablaufen.
- Eine dezentrale Anlagentechnik bestimmt den Erfolg künftiger effizienter energetischer Lösungen.

Weitere Informationen:
KSV GmbH c/o Stadtwerke Crailsheim GmbH
Jürgen Hübner
Friedrich-Bergius-Straße 10-14
D-74564 Crailsheim
Tel: 0049-7951-305-370
Fax: 0049-7951-305-359
E-mail: juergen.huebner@stw-crailsheim.de
Web Site: www.ksvgmbh.de