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Dipl.-Ing. Harald Hanßen
Prozessleitung Klärwerke
HAMBURG WASSER
Energieautarkie der Kläranlage
von HAMBURG WASSER
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Klimaschutzziele
Klimaschutzziele der Freien und Hansestadt Hamburg
Minderung des CO2-Gesamtausstoßes bis 2020 um 40 %
Minderung des CO2-Gesamtausstoßes bis 2050 um 80 %
Klimaschutzziele HAMBURG WASSER
Ausgeglichene Energiebilanz in 2018
Energieautarkie des Klärwerksverbundes bis Ende 2011
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Energiebedarf und -erzeugung
40
50
60
70
80
90
100
110
Strombedarf Stromerzeugung Wärmebedarf Wärmeerzeugung
Mio
. kW
h 2011
Strom- Verbrauch 78 Mio. kWh
Erzeugung 80 Mio. kWh
Wärme- Verbrauch 83 Mio. kWh
Erzeugung 91 Mio. kWh
Prognose
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Entwicklung des Strombedarfs
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Erneuerung der Belüftung Klärwerksbereich
Dradenau
64 Elektromotoren und Belüfterkreisel
mit je 164 kW ersetzt durch
• Gebläsestationen
• 29.000 energiesparende Kerzenbelüfter
• Sukzessiver Umbau zwischen
2009 und 2011
Reduzierung des Strombedarfs um
18 Mio. kWh/a
(Halbierung des spezifische
Energiebedarfs für die Lösung von
Sauerstoff in Abwasser)
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Folgende Maßnahmen
Investitionskosten: 9,3 Mio. EUR
Fertigstellung: 2017
Reduzierung Strombedarf: 6 Mio. kWh/a
Ersatz der Kreiselbelüftung Köhlbrandhöft-Süd
Anaerobe Ammonium-Oxidation (Anammox) für Filtratwässer
Investitionskosten: 1,5 Mio. EUR
Fertigstellung: Ende 2013
Reduzierung Strombedarf: 1 Mio. kWh/a
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Strombedarf des Verbundes in 2017
Mittleren Auslastung von 2,8 Mio. EWBSB5
Strombedarf: 73 Mio. kWh (26 kWh/EW)
Reduziert um Hebeenergie (Zulaufpumpwerke,
Zwischenpumpwerk: 20 m, 8 m, 5 m) und Teiltrocknung:
Gesamtverbrauchswert ca. 22 kWh/EW ∙ a
≈ Idealwert einer Klasse 5 Kläranlage
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Spezifischer Stromverbrauch
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2017 2018
kW
h/E
W B
SB
5
Istwert
Prognose
Richtwert
Idealwert
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Kläranlagenbenchmarking:
Spezifischer elektr. Energieverbrauch
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Energetische Verwertung des Klärschlamms
Abwasserzufluss: rd. 160 Mio. m³/a
Rohschlamm: 78.000 t TR
Faulgaserzeugung: 34,4 Mio. m³/a
Nutzungsgrad > 98 %
Gas- und Dampfturbinenprozess der VERA
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Monoklärschlammverbrennungsanlage
Außenansicht der VERA
VERA in Zahlen
Anzahl Straßen 3
Kapazitäten
Schlamm max. 78.400 t TS p.a.
Rechengut max. 12.000 t p.a.
Faulgas max. 36 Mio m³ p.a.
Elektrische Leistung
Gasturbine : 5,2 MW
Dampfturbine : 5,2 MW
Gasmotor : 2,0 MW
Herstellungskosten 97 Mio. EURO
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Gas- und Dampfturbinenprozess
Dampfturbine
5,2 MW elektr.
Dampfdurchsatz: 43 t/h
bei T = 400°C, p = 40 bar
Gasturbine
5,2 Mwelektr.
Gasverbrauch 2.950 Nm³/h
Wirkungsgradelektr. ≈ 29%
GuD-Prozesselektr. ≈ 42%
Stromerzeugung: rd. 42 Mio. kWh/a
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BHKW
Gasmotor
2 MWelektr.
Gasverbrauch 860 Nm³/h
Wirkungsgradelektr. ≈ 39%
Stromerzeugung rd. 17 Mio. kWh/a
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Wärmenutzung
Aus GuD- und Gasmotorenprozess ausgekoppelte Wärme
rd. 86 Mio. kWh/a
Deckung des Wärmebedarfs des Klärwerks
Versorgung eines Containerterminals
(Verwaltungsgebäude und Werkstätten)
der Hamburger Hafen und Logistik AG mit
rd. 3,5 Mio. kWh/a
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Windenergie
Leistung: 2 × 2,5 MW
Nabenhöhe: 140 m
Investition: 8,9 Mio.€
Inbetriebnahme: Ende 2010
Stromerzeugung: 13 Mio. kWh/a (2011)
Drittes Windrad mit einer Leistung
von 2,5–3 MW im Vergabe- und
Genehmigungsverfahren
(Inbetriebnahme Ende 2013)
Zwei Windenergieanlagen
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Gaserzeugung und –verwertung
25
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30
31
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33
34
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Mio
. N
m³/
a
Gaserzeugung und -verwertung im Klärwerksverbund
Gasverwertung VERA Einspeisung Gaserzeugung
Prognose
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Biomethaneinspeisung
Aufbereitung von 500 m³/h Faulgas zu 300 m³/h Biomethan
Biomethanverkauf an HAMBURG ENERGIE (Tochter von
HAMBURG WASSER)
Energiegehalt bei Umsetzung in
BHKW:
6 Mio. kWh/a Strom und
9 Mio. kWh/a Wärme
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Deckung des Strombedarfs
BIO-
ERDG
AS
Gasmotor/
Gas- u.
Dampfprozess
Windkraft
2012p
Infrastruktur
Schlammbehandlung
Abwasserbehandlung
Hebeenergie
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Fazit
Energieautarkie des Klärwerks 2011 erreicht
Weitere Maßnahmen zur Verbesserung der konzernweite
Eigenproduktionsquote
Transition vom größten kommunalen Energieverbraucher zum
Stromlieferanten
Steigerung der Ertragskraft und Unabhängigkeit von den volatilen
Preisen des Energiemarktes