Wasserstoff und unsere Energiezukunft

Wasserstoff wird bei der Dekarbonisierung bestimmter Industrien (z.B. Stahl- oder Zementwerke), teilweise in der Mobilität (nicht im PKW) und eventuell zur Zwischenspeicherung von Energie aus Photovoltaik und Windkraft eine wichtige Rolle spielen. Die Herstellung von Wasserstoff durch die Elektrolyse beginnt sich als das zukünftige Verfahren erster Wahl zu etablieren.

Noch vor 2030 werden nach Berechnungen der Österreichischen Energie-Agentur für in Österreich mit Netzstrom betriebene Elektrolyseure die Emissionen unter 3 kg CO2e liegen. Bei Erreichen des Ziels der Bundesregierung, 2030, 100 % des Stroms national bilanziell aus Erneuerbaren zu erzeugen, lägen wir unter 1,5 kg CO2e.

Untersucht wurden auch die Kosten der Elektrolyseanlagen selbst. Für zentrale Anlagen mit 100 MW, aber auch für den dezentrale Anlagen mit 5 MW, wurde die Kostenentwicklung bis 2030 modelliert, und zwar die Kosten des gesamten Systems, also nicht nur des sog. „Stacks“. 

Details dazu von der Österreichischen Energie-Agentur

Es stinkt, sie vergeudet Energie und ist deshalb nicht zukunftsfit

Und deren Betrieb wird in nächster Zukunft wesentlich teurer. Eine Richtigstellung und Ergänzung zum Beitrag vom 28.4.

Auch unsere Abwässer werden in der Zentralkläranlage Mödling behandelt. Vor gut hundert Jahren war es eine moderne Einrichtung aber die technische Entwicklung ist nicht stehen geblieben. Moderne Anlagen dieser Größenordnung sind wesentlich energie-effizienter und man riecht sie auch weniger. Der Energieverbrauch hängt hauptsächlich von der technischen Konzeption der Anlage ab. 

In dieser Kläranlage wird das sogenannte Belebtschlamm-Verfahren eingesetzt, bei welchem der organische Teil des Abwassers durch Belüftung geklärt wird. Ziel ist das Vermindern der organischen Schwebstoffe, des chemischen und des biologischen Sauerstoffbedarfs sowie insbesondere des Stickstoffgehalts im Abwasser. Der Stickstoff wird durch ein sensibles Verfahren letztlich an die Luft abgegeben (welche ohnehin zu mehr als ¾ daraus besteht), damit die Gewässer nicht damit belastet werden. Dafür muss die Bindung von Stickstoff und Wasserstoff aufgebrochen werden. Methan wird dabei (entgegen meiner Behauptung im vorigen Beitrag zu diesem Thema) nicht abgegeben.

Die Alternative ist das Aufbrechen dieser Stickstoff-Verbindung in einem sogenannten Faulturm. Dabei wird verhindert, dass der Abbau mittels Sauerstoff erfolgt. Der Wasseranteil wird zuvor reduziert und der Schlamm etwa 15-20 Tage in dem Faulturm gehalten. Die energieintensive Belüftung entfällt, nur für ein Rührwerk wird relativ wenig Strom gebraucht. Zusätzlich gewinnt man Biogas, welches zu etwa ⅔ aus Methan besteht. Nach einem  Reinigungsprozess kann das Methan wie Erdgas eingesetzt werden. In diesem geschlossenen System dringt auch kein Geruch nach außen.

Die gesamte Energiebilanz ist bei einer Abwasserreinigungsanlage mit Faulturm wesentlich günstiger als bei jener mit Belebtschlamm-Verfahren (wie in der Mödlinger Anlage). In dieser Anlage könnten etwa 250.000 m³ Methan gewonnen werden. 

Warum ist diese Frage nunmehr drängender denn je? Bekanntlich sind die Energiepreise erheblich gestiegen. Der Preis elektrischer Energie (exkl. Netzkosten)  hat sich in den vergangenen 12 Monaten etwa vervierfacht. Es ist nicht damit zu rechnen, dass er wieder unter das Doppelte fällt. Wenn für die Kläranlage ein aktueller Stromverbrauch von grob 6,000.000 kWh/Jahr angenommen wird, steigt der Energiekostenanteil des verbrauchten Stroms von rd. 360.000 EUR/Jahr auf rd. 1,650.000 EUR/Jahr. Würden Faultürme eingesetzt, wäre der Stromverbrauch wahrscheinlich etwa halb so hoch und entsprechend auch die Stromkosten. Der aktuelle Wert der oben genannten Biogasmenge liegt derzeit bei etwa 150.000 EUR/Jahr.

Leider genügt es nicht, einfach zwei Faultürme zur Kläranlage dazu zu bauen. Die Biogasgewinnung baut auf einem weitestgehend anderen Behandlungsverfahren auf, was eine komplette Neukonzeption der Kläranlage erfordert.

Im Hinblick auf die politischen Ziele und bei solchen energetischen Vorteilen sollte jedoch umgehend eine Kalkulation erfolgen. Diese muss den Beitrag zur Reduktion des  Putin-Gas-Bezugs berücksichtigen und auf Basis der auf lange Frist deutlich erhöhten Energiepreise erfolgen.

Nur so nebenbei festgestellt: mit der möglichen Einsparung beim Stromverbrauch dieser Kläranlage könnten ca. ⅔ der Biedermannsdorfer PKW elektrisch betrieben werden, was einer Einsparung von rd. einer Million Liter Treibstoff/Jahr entspräche. Es wäre also ein doppelter Gewinn, sowohl für unsere Geldbörsen als auch für die Umwelt.

Günter Bramböck

Sie müsste eigentlich nicht stinken, sondern könnte etwa ⅓ unserer Haushalte heizen!

 

Die Zentralkläranlage in Mödling an der Grenze zu Biedermannsdorf war bei ihrer Inbetriebnahme 1904 die erste biologische Kläranlage Mitteleuropas. Sie wurde in mehreren Stufen erweitert, unter anderem 2007, als die Abwässer aus unserem Ort hinzu gekommen sind. Die Anlage ist auf 130.000 Einwohner-Gleich-Werte (EGW) ausgelegt.

Die biologische Reinigung des Abwassers setzt eine erhebliche Gasmenge frei, welche zu etwa einem Drittel aus CO2 und etwa 2/3 aus energiereichem Methan besteht. Der unangenehme Geruch wird durch kleinste Mengen an schwefelhaltigen Gasen verursacht.

Im Vergleich zu den Daten der Kläranlage Wiener Neustadt dürfte der jährliche Ausstoß an Methan in dieser Kläranlage etwa 250.000 m³ betragen. Das Methan wird derzeit ungenutzt an die Luft abgegeben.

Die Menge an Methan entspricht etwa dem Erdgas-Verbrauch von 500 Haushalten für Heizzwecke. Der Verlust an Energiepotential beträgt etwa 2,500.000 kWh/Jahr, was gut der Hälfte des Stromverbrauchs aller Haushalte in unserem Ort entspricht.

Zum Vergleich: Seit 2017 produziert neben der Kläranlage auf knapp 5.000 m² eine Photovoltaikanlage mit 185 kWp ca. 200.000 kWh elektrische Energie pro Jahr. 

Methan hat eine um das 28-fache stärkere Auswirkung auf das Klima und sollte deshalb durch Verbrennung bzw. energetische Nutzung in das weit weniger schädliche CO2 umgesetzt werden. Das Sammeln des Methans erfolgt in Kläranlagen in sogenannten Faultürmen. In der Regel werden diese ab einer Verarbeitungsmenge von 30.000 EGW bei den Kläranlagen errichtet. Weshalb die Erfassung des anfallenden Methans in dieser Kläranlage bisher unterblieb, ist nicht zu eruieren.

In der etwa doppelt so leistungsstarken Kläranlage Wiener Neustadt wurden in den vergangenen 10 Jahren etwa 5,5 Mio m³ erneuerbares Gas in das Erdgasnetz der EVN eingespeist: https://www.gruenes-gas.at/aktuelles/10-jahre-biomethan-einspeisung-in-wiener-neustadt/

Aber vielleicht liefert die aktuelle Energiekrise den entscheidenden Anstoß zur Luftverbesserung und umweltfreundlichen Energiegewinnung?

Günter Bramböck