DIE ENERGIEINTELLIGENTE ABWASSERANLAGE (EiA) DER ZUKUNFT
Markus Schröder, Aachen
UIP-Workshop 03./04.11.2016 in Berlin, Markus Schröder , Aachen
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EiA der Zukunft – ein komplexes System
Kläranlage
Bildquelle modifiziert und erweitert nach: Stemplewski, 2012
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EiA – Abwassertechnisches Gesamtsystem betrachten! Gebäude
Vertikalwindräder Photovoltaik
Abwasserwärme Geothermie Solarthermie
Kanäle
Wasserkraft Photovoltaik
Abwasserwärme Geothermie Solarthermie
Kläranlage
Klägas, Klärschlammverbrennung
Biomethan, Wasserstoff, Methanol
Windkraft Photovoltaik Wasserkraft
Abwasserwärme Geothermie Solarthermie
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EiA - alle benötigten Energieformen betrachten!
() 15 bis 100 kWh / (EBSB5 · a) Bilanzielle Energieautarkie meist gegeben
ähnlich Strom, jahreszeitlich schwankend (bei getrennter anaerober Schlammstabilisierung)
?
5 bis 7,5 kWh / (EBSB5 · a) UIP-Workshop 03./04.11.2016 in Berlin, Markus Schröder , Aachen
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Wie sieht Sie denn aus, die EiA der Zukunft?
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H2 aus Faulgas – Brennstoffzellen-BHKW (PAFC) auf der KA Köln-Rodenkirchen
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Beispiel: Wasserstoff auf Kläranlagen - Potenziale
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H2 aus Faulbzw. Biogas
Gesamtkonzept EuWaK Gaserzeugung Biomasse
Legende Biogas Biomethan
Gasaufbereitung
z.B. Faulung, Pyrolyse, Reinigung, Reformierung Hydrolyse
Sauerstoff
Erdgas
Strom Wasserstoff
Bioabfall
Wärme Sonstige Stoffströme
Klärschlamm
Sauerstoff- Abwasserreinigung speicher (Haupt- oder Nebenstrom)
Interner Stromverbrauch (z. B. Gebläsestation)
Luft Interner Wärmeverbrauch
Wind
Elektrolyseur
Wasserstoffnutzung WasserstoffBrennstoffzelle, Gasmotor, Gasturbine speicher
Sonne
Wasser
Fahrzeugbetankung
H2 und O2 aus Wind+Sonne
EVU-Netz
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Methanolsynthese auf Kläranlagen
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Methanolsynthese auf Kläranlagen
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Methanolsynthese auf Kläranlagen
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Getauchte Bio-Brennstoffzelle zu Vorreinigung (Kohlenstoff)
Zulauf
Sandfang
Vorklärung
DN N Belebungsbecken
Rechen
Filter
Ablauf
Bildquelle Brennstoffzelle: http://www.bio-bz.de/index.php/de/
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Getauchte Bio-Brennstoffzelle zu Vorreinigung (Kohlenstoff)
C-Quelle Zulauf
Sandfang
Vorklärung
N DN Belebungsbecken
Energie für Rezirkulation entfällt!
Rechen
Filter Erhöhte Energiegewinnung in der Faulung Ablauf
Bildquelle Brennstoffzelle: http://www.bio-bz.de/index.php/de/
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Wie komme ich vom Bestand zur EiA der Zukunft? 1. Ausgangsszenario
2. Entwicklung Szenarien
2014
3. Ableitung robuster Verfahrensketten
2014
2050
2050
4. Analyse der Transformationspfade
2014
2050
Quelle: Modifiziert aus Vortrag Prof.-Dr. Ing Johannes Pinnekamp – Wasser Berlin 2015
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Wie komme ich vom Bestand zur EiA der Zukunft? Zeitpunkt 2: Rahmenbedingungen ändern sich, so dass Verfahrenskette B nun optimal ist
Zeitpunkt 1: Verfahrenskette A ist optimal Spezifischer Investitionsschritt zur Erreichung von Verfahrenskette A
Verfahrenskette A
Zusätzliche Umbaukosten
Verfahrenskette B
Zeitliche Verzögerung der Zielerreichung
Quelle: Vortrag Prof.-Dr. Ing Johannes Pinnekamp – Wasser Berlin 2015
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DIE ENERGIEINTELLIGENTE UND ABWASSERANLAGE (EiA) RESSOURCENEFFIZIENTE DER ZUKUNFT ABWASSERANLAGE (EiA) DER ZUKUNFT
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Ökologischer Fußabdruck
15.08.2016 Deutschland: April 2016 !!!
Quelle: http://www.derwesten.de/zeusmedienwelten/zeuskids/ab-jetzt-leben-die-menschen-auf-pump-von-der-erde-id12080704.html
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Das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit
Ziel: Alle drei Säulen müssen im Gleichgewicht sein Neue Bewertungsansätze bei der Kläranlage der Zukunft
Soziales
Ökonomie
Ökonomie Ökologie Soziales
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Aufgabe der Wasserwirtschaft: Schutz der Ressource Wasser Aber im Sinne der Nachhaltigkeit:
Ganzheitliche Bewertung des Ressourcenverbrauchs für die Aufgabenerfüllung Neue Planungsansätze bei der Kläranlage der Zukunft
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Nachhaltiger Bau von Kläranlagen
Baustoffeinsatz bisher: Baustoffeinsatz zukünftig:
Cradle-to-Grave-Prinzip Cradle-to-Cradle-Prinzip
Life-Cycle-Engineering Nachhaltige Planung Ist ein zweiter, dritter, … Durchlauf des Lifecycles betrachtet worden?
Quelle: EPEA, 2014
Materialienzersetzung Nährstoffe nachwachsende Rohstoffe
Künstliche Materialien Zirkulation auf gleichbleibendem Qualitätsniveau UIP-Workshop 03./04.11.2016 in Berlin, Markus Schröder , Aachen
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! www.tuttahs-meyer.de © TUTTAHS & MEYER UIP-Workshop 03./04.11.2016 in Berlin, Markus Schröder , Aachen
