Energie in der Abwasserreinigung

BHKW 1973 - 2001

BHKW 1985 - 2001

BHKW 1993 - 2007

BHKW 2002 - 2007

BHKW 2007 - 2017

BHKW

Energie kann grundsätzlich in zwei Teile zerlegt werden

Exergie

Das ist jener Teil der Energie, der in andere Energie Formen umwandelbar ist. Also zum Beispiel in mechanische Antriebs Energie (Belüftungsgebläse) oder elektrische Energie (Generator).

Anergie

Das ist jener Teil der Energie, der nicht mehr in andere Energieformen umwandelbar ist. Also zum Beispiel Kühlwasser Abwärme oder Abgas Abwärme.

Energie ist offenbar nicht nur eine Frage der Quantität, sondern vor allem auch der Qualität

Bisherige Technologien der Energie- Erzeugung und Nutzung nehmen auf diese physikalischen Gesetz Mässigkeiten kaum Rücksicht. Bei der Erzeugung elektrischer Energie in Atomkraftwerken wird die unverwertbare Wärme (Anergie) über Kühltürme vernichtet. Elektroheizungen verbrauchen hochwertige elektrische Energie (Exergie) um niederwertige Heizwärme umzuwandeln. Aber auch in den Heizungs Kesseln unserer Wohnhäuser wird hochwertig, chemisch gebundene Energie (Heizöl) in niederwertige Heizwärme umgewandelt, ohne dass der Anteil (Exergie) zur Erzeugung von hochwertiger elektrischer Energie genutzt wird.

Zukünftige Technologien der Energie- Erzeugung und Nutzung nehmen deshalb Rücksicht auf sie Qualität der verschiedenen Energieformen; oder besser ausgedrückt, sie versuchen den Anteil Exergie beim Umwandlungsprozess möglichst hoch zu halten.

Wärmekraftkopplung (WKK)

Die Wärmekraftkopplung löst dieses Problem wie folgt:

Ein Gasmotor treibt einen Generator an und erzeugt so etwa einen Drittel 25 - 35 % hochwertige elektrische Energie. Die Abwärme wird mit möglichst geringen Verlusten als Heizwärme genutzt.

Blockheizkraftwerk (BHKW)

Wenn alle Komponenten einer Wärme Kraft Kopplung, Gasmotor (mit umweltfreundlicher Magermotor Steuerung), Generator, Wärmetauscher für die Abgas- und Kühlwasser Abwärme des Gasmotors in Block Bauweise zusammengebaut werden, definiert man das Ganze als Blockheizkraftwerk (BHKW). Durch Kapselung des Blockheiz Kraftwerkes kann man mit einer geeigneten Lüftungsanlage durch Rückgewinnung der Strahlungs Abwärme den Wirkungsgrad steigern.

BHKW in Abwasser Reinigungs Anlagen

Abwasser Reinigungs Anlagen eigenen sich aufgrund der Strom- und Wärme Bedarfs Struktur hervorragend für den Einsatz von Block Heiz Kraftwerken.

BHKW werden in Abwasser Reinigungs Anlagen gasabhängig gefahren, die BHKW Anlagen laufen, wenn eine ausreichende Menge Klärgas vorhanden ist. Um diese Schwankungen zu Puffern muss eine Gasspeicher Anlage (z. B. Nass Gasometer oder Trocken Gasometer) zur Verfügung stehen. Da die Faul Behälter ständig Wärme benötigen, entsteht in der Regel nur in den Sommermonaten ein Wärmeüberschuss. Die erzeugte elektrische Energie wird in der Anlage für den Betrieb der Belüftungs Anlagen und Abwasserpumpen benötigt, es wird somit der Bezug der elektrischen Energie reduziert.

Die BHKW Gasmotoren werden zur Emissions Minderung von CO, NOx und HC als Magermotor gefahren (Luftüberschuss Lambda = 1,5), damit kann auf den Einsatz eines Katalysators, der im Klärgas Betrieb nur kurze Standzeiten hätte, verzichtet werden.

Gasmotor betrieben als Magermotor

Der Magermotor ist ein Ottomotor, der mit Luftüberschuss arbeitet.

Dafür wird das Kraftstoff Luft Gemisch so eingestellt, dass mehr Sauerstoff in den Brennraum gelangt, als zur Verbrennung des Kraftstoffs nötig ist.
Dadurch kann die Emission von Stickoxid (NOx), Kohlenmonoxid (CO) Kohlenwasserstoffen (HC) sowie der Kraftstoff Verbrauch verringert werden.

Eine Verringerung der Stickoxide (NOx) beim Magermotor kann durch weitere Massnahmen erreicht werden: Eine höhere Zündspannung (elektronische Hochspannungs Kondensator Zündung) verschiebt die magere Laufgrenze insbesondere beim Kaltstart. Diese Motoren werden mit einem hohen Luftüberschuss betrieben (Lambda 1,5). Dadurch reduzieren sich die Stickoxide erheblich.

Aufgrund der im Klärgas enthaltenen Begleitstoffe (Silikate) muss das Motorenöl je nach Gas Beschaffenheit bereits alle 800 bis 1000 Betriebsstunden gewechselt werden. Durch die Vergrösserung des Motoröl Volumens mit einem Nebenstrom Tank kann der Ölwechsel auf 1200 bis 1500 Betriebstunden erhöht werden.

Generator

In der Regel wird der Gasmotor mit einem Strom Erzeugenden Generator gekoppelt. Der Generator gibt den Strom in das Stromnetz ab und von dort bezieht ein Elektromotor Strom, um damit ein Belüftungs Gebläse für die biologische Reinigungsstufe anzutreiben.

In diesem Kreislauf entstehen die folgenden Verluste:

Direkt Koppelung mit Belüftungs Gebläse

Um diese Verluste zu umgehen scheint es logisch, den Gasmotor direkt an ein Belüftungsgebläse zu koppeln.

Schematische Darstellung Energie Ausnutzung eines Block Heiz Kraftwerkes (BHKW)

Diagramm von BHKW

Diagramm Energieverteilung BHKW

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Seite erstellt:  08.04.2005

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letztes Update:  02.05.2019

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